Diseño metodologico de restauración de la reserva forestal (página 2)

De las 558 hectáreas que componen la reserva, actualmente 185 están cubiertas con pastos Kikuyo (Pennisetum clandestinum) y Poa (Holcus lanatus), competidores agresivos y provistos de alelopatía que dificultan el establecimiento de especies leñosas, haciendo más lenta y pausada la regeneración natural y dificultando el avance sucesional y la estabilización del ecosistema (Cantillo et al., 2005).

Según Richards (1975), citado por Lamprecht (1990), los bosques pluviales tropicales originales habrán desaparecido de la faz de la tierra a finales del pasado siglo y comienzos de este, exceptuando a los que gozan de protección especial como reservas.

La errada concepción en la cultura del país sobre la disponibilidad ilimitada de recursos, ha llevado a los ecosistemás boscosos, a ser vistos como una reserva para la ampliación de fronteras, y un banco de tierras disponibles para la producción. Esto ha conducido a una tasa muy acelerada de deforestación con lo cual el país ha perdido, de manera significativa la capacidad de regulación y retención de agua (Colciencias, 1999).

Además de la problemática hídrica global, cabe anotar que la Biodiversidad como factor de suma importancia para el ecosistema ha sido afectada en grandes proporciones, lo que directamente se relaciona con la extinción y la falta de conocimiento sobre los ecosistemás como unidad biológica (Colciencias, 1999).

Lo anterior se relaciona con el desconocimiento desde el punto de vista científico en el que se encuentran los piedemontes de los Andes tropicales (Haffer, 1967); por lo tanto, Colombia es considerado como uno de los países menos conocidos en lo florístico (Forero, 1985; Croat, 1992), siendo las plantas después de los invertebrados, el más rico grupo de la biota del país.

En Colombia, las selvas de cordillera se ven sometidas a una gran presión de transformación debido a la expansión de la frontera ganadera y agrícola. A pesar de esta situación, aun quedan en nuestro país un millón de hectáreas de selva andina, las que representan el 0,88% del territorio nacional. Muchas de estas selvas están constituidas por áreas muy fragmentadas, intervenidas por cortadores selectivos y amenazadas por fuegos anuales frecuentes (Carrizosa, 1990).

En los bosques lluviosos neotropicales los disturbios de origen antrópico aumentan la invasión de miembros de hemiparasitos de Lorantháceas y en lugares desmontados muchas veces invaden las malezas incluyendo algunos pastos y Ciperáceas (Acosta, 1984, citado por Salamanca, 2000).

La estructura espacial y los factores generadores de heterogeneidad a diferente escala, han sido estudiados principalmente en las tierras bajas y muy poco en las montañas tropicales, que siguen siendo uno de los ecosistemás menos conocidos del trópico (Stadtmuller, 1987).

En las montañas, la heterogeneidad espacial puede entenderse como el resultado de perturbaciones cuyos efectos en las comunidades bióticas y ecosistemás varían de acuerdo con su magnitud, intensidad y tasa de ocurrencia (Andrade, 1993).

Existen grandes diferencias en la capacidad de respuesta de los bosques naturales a las perturbaciones; según Ewel (1980), las tasas de recuperación son menores cuando las condiciones ambientales de temperatura, precipitación y la calidad de los suelos son extremás.

Los Andes tropicales pueden ser considerados como la región que posee la mayor diversidad de especies del trópico, conteniendo entre 30 y 40 mil especies de plantas, más de lo que se encuentra en la Amazonia (Gentry, 1982).

Las selvas húmedas de montaña de los Andes tropicales contienen el 6.3% de las aves del mundo en el 0.2% de la superficie terrestre (Fjeldsa y Krabbe, 1990).

En las montañas, los bosques nublados, están considerados entre los tipos de vegetación menos conocidas y más amenazadas del trópico (Gentry, sin publicar).

Uno de los aspectos más preocupantes sin duda alguna son las proporciones en que se encuentran los bosques de las montañas Andinas, puesto que en Colombia no queda más del 5% del área que ocupaban en un principio, dado a que han sido sometidos en su mayoría, al uso agrícola sin ningún tipo de consideraciones en cuanto a su composición, estructura y biodiversidad (Andrade, 1996).

En el limite superior de los bosques montanos, las tasas de regeneración alcanzan los niveles más bajos conocidos para los bosques húmedos tropicales (Ewel, 1980).

Los factores ambientales que producen tasas tan bajas de regeneración en las tierras más altas son el congelamiento (Byer y Weaver, 1977), la poca producción de semillas y la baja dispersión (Ewel, 1980), la baja tasa de transpiración debido a la atmósfera saturada que inhibe el crecimiento y las intensidades de luz, muy bajas debido a la continua presencia de nubes y la escarcha (Corlett, 1987).

El contenido relativamente bajo de nutrientes del suelo en comparación con sitios de tierras bajas, también puede ser la causa de la baja tasa de crecimiento de los bosques montanos tropicales (Tanner, 1985).

Con base en lo anterior, algunos autores han propuesto que los bosques situados en el limite superior en las montañas tropicales, o por encima de este, son los ecosistemás más frágiles y con menos resistencia de los trópicos húmedos (Ewel, 1980).

Se debe tener en cuenta que el impacto ecológico negativo asociado a la intervención antrópica durante el anterior periodo de intervención en la Reserva Forestal Cárpatos deja un saldo de 185 Hectáreas que de bosque natural pasaron a ser pastizales extensos, desprovistos de estratos arbóreos y coberturas boscosas, impidiendo así también la regeneración del ecosistema original (Cantillo et al., 2005).

Es por tanto importante mantener y recuperar las másas boscosas de la reserva. Sin embargo, el rendimiento sistemático y ecológico de estas es menguado puesto que las condiciones actuales de la sucesión que tiene lugar allí, son limitadas por condiciones del medio, para lo cual se investigaran planteamientos y estrategias que lleguen a la formulación de un protocolo de restauración aplicable en su mayoría a la reserva, para así facilitar el trabajo del sistema al llevarlo paulatinamente a una mayor evolución fitosociológica y a la eficiencia que debe concernirle a un ecosistema con estas características.

Debido a que el presente trabajo de investigación basa su conocimiento y desarrollo en una temática tan reciente y poco estudiada como la restauración ecológica, el conocimiento que aportará será nuevo y por lo tanto valioso; este pretende servir de base para iniciar trabajos de restauración en áreas que posean características similares a las de la Reserva Forestal Cárpatos.

• OBJETIVOS

• General

Lograr diseñar a partir de un modelo metodológico de investigación; un protocolo de restauración para la Reserva Forestal Cárpatos, localizada en el municipio de Guasca, Cundinamarca.

• Específicos

• Identificar los mejores tratamientos de manejo sobre gramíneas invasoras, que permitan el establecimiento de especies pioneras y faciliten la recuperación paulatina de las áreas degradadas.

• Determinar las características físicas, químicas y biológicas en diferentes unidades de suelo de la reserva, con el fin de observar si estos presentan patrones destacables y a su vez, si poseen influencia en el comportamiento de la sucesión vegetal.

• Identificar sincrónicamente las etapas serales de la dinámica sucesional que se presenta en el área de estudio a partir de un muestreo selectivo.

• Proponer las bases o lineamientos de un protocolo de restauración para la reserva, acorde con los procesos de uso del suelo, comunes en el área de influencia, que puedan servir para la recuperación de áreas con condiciones similares a las presentes en la reserva.

• PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN

• General

¿El modelo metodológico de investigación que se propone para la Reserva Forestal Cárpatos, generará el conocimiento suficiente para elaborar un protocolo de restauración para esta zona?

• Específicas

• ¿Hay tratamientos de manejo sobre gramíneas invasoras que permitan el establecimiento de especies pioneras facilitando así la recuperación de áreas degradadas?

• ¿El comportamiento de los suelos de diversos sitios de la reserva Forestal Cárpatos varía significativamente en sus características físicas, químicas y biológicas?

• ¿Pueden identificarse las etapas serales de la dinámica sucesional a partir de un análisis sincrónico de la vegetación de la reserva?

• ¿Es factible elaborar un protocolo de restauración para la reserva, acorde con los procesos del uso del suelo, que pueda servir para recuperar áreas en condiciones similares?

Limitantes de la investigación

Debe tenerse en cuenta que es notoria la falta de investigaciones y experiencias que contemplen y analicen situaciones y condiciones similares a las encontradas en la reserva. Por esto se puede decir que el comportamiento sucesional y la restauración de este tipo de ecosistemás en esta franja altitudinal no han sido muy documentadas desde el punto de vista ecológico en nuestro país.

Uno de los factores limitantes de mayor importancia en el logro de los objetivos de una investigación de este tipo, sin duda alguna es el tiempo, debido a que los resultados, aunque guiados por los investigadores, se han de obtener en grandes lapsos de tiempo, pues la dinámica sucesional es la que determina el grado de restauración al que han de llegar las áreas afectadas y el bosque.

Como es lógico, en experimentos que han de llevarse a cabo en el campo, no se pueden controlar toda una serie de variables medioambientales y climáticas que pueden influir en el comportamiento de las especies a propagar; esto puede generar sesgos en el momento de la obtención de resultados cuantificables.

Marco teorico

• MARCO HISTÓRICO

Los bosques que corresponden al área Andina de Colombia son unos de los más desconocidos en cuanto a su caracterización fisonómica y fitogeográfica; esto conlleva a bajo conocimiento de las especies y su ecología.

Sin embargo, se han realizado ya, trabajos como el de Lozano (1996), en el Parque Nacional Natural Munchique, ubicado en el Departamento del Cauca (Colombia), el que se encuentra localizado entre 1800 y 3050 msnm. Este consistió, en realizar un análisis florístico (biodiversidad vegetal) en este sitio, dejando como resultado, la información completa de 745 especies encontradas, lo que sirvió para caracterizar el tipo de bosque y compararlo con otros que se encontraran en el mismo rango altitudinal.

Otra investigación importante, es la que se lleva a cabo en la Reserva Carpanta, ubicada en Cundinamarca (Colombia) entre los 2340 y 3340 msnm, la que contribuye a dar pautas de manejo de esta y otras reservas con características similares (Andrade, 1993).

En cuanto al análisis fitosociológico, el proyecto Eco-andes ha logrado identificar las comunidades en cuatro transectos de la cordillera de los Andes en Colombia (Van der Hammen, 1984).

En la transición de la selva Andina y el Páramo en la reserva Carpanta, en Cundinamarca, López et al., (sin publicar), describieron la comunidad de pequeños mamíferos más diversa de las tierras altas de los Andes con 11 especies encontradas.

Fernández (1978), intentó hacer una lista de las especies vegetales en peligro de extinción, de las cuales 24 eran Melastomatáceas, 15 Piperáceas y 14 Malphigiaceas, familias que se puede encontrar en la Reserva Forestal Cárpatos; algunas se volvieron muy raras después de introducir pastos como el kikuyo (Pennisetum clandestinum), en las tierras frías, el mismo que se encuentra en grandes áreas de la reserva.

En la Reserva Forestal Cárpatos ubicada en el municipio de Guasca, en Cundinamarca, Cantillo et al., (2005) realizaron la caracterización florística, estructural, diversidad y ordenación de la vegetación natural de la reserva; además, identificaron y caracterizaron las comunidades allí presentes. Este trabajo es la base para comenzar esta, la segunda fase de la investigación, la que tiene como fin iniciar los procesos de restauración de las áreas degradadas de la reserva.

Estas investigaciones dan una pauta general sobre el recurso biológico que se pretende estudiar, sirviendo como base para futuras experiencias sobre el bosque.

• Situación histórica de la Reserva

En un principio, la reserva estuvo dividida en varias parcelas pertenecientes a diferentes propietarios. Tiempo después gran parte de esta zona fue adquirida como propiedad privada usándola para extraer madera de algunas especies presentes, valiosas por sus diversos usos; este es el caso del Encenillo (Weinmannia pinnata, Weinmannia tomentosa y Weinmannia balbisiana.), Estoraque (Beilschmiedia pendula), Granizo (Hedyosmum crenatum), Amarillo (Nectandra mollis), entre otras (Cantillo et al., 2005).

Entre la fauna que habitaba esta región era posible encontrar águila, atrapamoscas, azulejo de monte, gallinazo, polla de agua, ardilla, armadillo, oso de anteojos, curí, coatí, danta, cusumbo, mono y venado de páramo, entre otros.

Tiempo después esta zona fue adquirida por una industria de lácteos, específicamente por leche La Alquería, los que la utilizaban para la cría del ganado para la posterior producción de lácteos.

En ultima instancia, esta zona fue adquirida por Corpoguavio a inversiones Junin Ltda. en 1999, con el fin de mantenerla como una zona de protección que aproximadamente cuenta con una extensión de 558 Ha dentro de las cuales se cuentan 373 hectáreas (67% de la zona) cubierta por bosques representativos de la flora andina y 185 hectáreas (33%) cubiertas por pastos Kikuyo y Poa (Pennisetum clandestinum y Holcus lanatus), entre otras especies invasivas.

• MARCO CONCEPTUAL

• Descripción de la zona

La reserva se encuentra en la zona Bosque Alto Andino (Cuatrecasas, 1958), con una altitud de 3000 msnm. y una precipitación media anual de 1.977 mm, la temperatura no supera los 16ºC. Latitud norte 4° 4 7 minutos, longitud oeste 73° 40 minutos, se ubica en cercanías al municipio de Junín, localizado a 97 Km. de Bogotá, su topografía es montañosa, la que corresponde a la cordillera central, destacándose como accidentes orográficos los cerros de los Robles. Sus tierras son bañadas por los ríos Guavio y Sueva entre otros (Cantillo et al., 2005).

En la zona, los principales cultivos son de maíz, fríjol, papa, café y arveja, explotándose también minas de caliza.

Es una zona de baja evapotranspiración y alta condensación. La vegetación que allí puede encontrarse va desde Amarillos (Nectandra mollis), tunos (rojos, negros y rosos), Estoraque (Beilschmiedia pendula), Helecho arbóreo (Trichipterys frigida), hasta muchas epifitas, helechos e invasión de Chusque (Chusquea scandens) (Cantillo et al., 2005).

• Factores del medio ambiente

• Clima

• Precipitación

La precipitación media anual es alrededor de 1.772 mm anuales (promedio entre los años 1980 al 1999). Se presentan lluvias en todos los meses del año, con mayor intensidad entre los meses de abril a septiembre y una época más seca en diciembre y enero. Los valores máximos se presentan entre junio y julio y los mínimos en enero (Cantillo et al., 2005).

• Temperatura

La temperatura media anual, según el gradiente por altitud es aproximadamente de 12°C, con posibles variaciones diarias de 10°C. (Ca ntillo et al., 2005). Dentro del bosque, las temperaturas promedio son un poco más bajas al igual que sus oscilaciones diarias y anuales (Lamprecht, 1990).

• Clasificación climática y de la vegetación

Según la clasificación de Zonas de Vida de Holdridge (1978), el predio está localizado en la zona de vida Bosque húmedo montano bajo (bh-MB), siendo el Bosque Andino de Cuatrecasas (1958). Según la clasificación climática de Caldas – Lang, esta corresponde a una zona Fría Húmeda (FH). Según Köppen, el clima es húmedo, frío, sin estación seca marcada (Gf).

Generalmente, esta formación se encuentra limitando en el nivel inferior con el bosque seco montano bajo. Aunque no esta muy extendida en el país, es posible encontrarla en casi toda la cordillera oriental. Se presenta en la ceja de montaña que rodea la sabana de Bogotá, formando el nivel inferior de los dos ramales, que al separarse en el páramo de Sumapaz, encierran la sabana (Espinel y Montenegro,1963).

• Relieve

El relieve de los suelos es ondulado a plano con algunas pendientes fuertes en el flanco oriental sobre los ríos Cárpatos y Blanco (Cantillo et al., 2005)

• Geología

La zona en cuestión presenta especiales formaciones geológicas, con un enrejado estructural específico que la hacen especialmente susceptible a la actividad antrópica. En general en la zona se presentan las siguientes formaciones:

Formación Guadalupe Superior: La unidad litológica más antigua que se observa en el área de estudio está constituida fundamentalmente por calizas y areniscas duras de edad Cretácica Superior (95 – 65 ma) (Cantillo et al., 2005).

Formación Guaduas: La siguiente unidad es una espesa secuencia de arcillocitas abigarradas, generalmente rojizas de especial conformación topográfica. Contienen arcillolitas, limolitas, niveles de carbón y sal de especial significación ambiental puesto que son los corredores desmontados, praderizados y expuestos altamente a la actividad erosiva (Cantillo et al., 2005).

Cuaternario: Representado por los sedimentos más recientes, los que se pueden agrupar según su origen así: sedimentos aluviales de corrientes fluviales, que provienen de las partes altas como Palacio, sedimentos límnicos de los laguitos de un proceso de colmatación, sedimentos fluvio – glaciales de la parte más baja del predio que incluyen sedimentos coluviales, de grandes bloques que discurren con un paralelismo típico indicando líneas de flujo glacial (Cantillo et al., 2005).

• Geomorfología

El sector objeto de estudio, comprende la parte más alta, de los afluentes principales de la cuenca del Guavio, en el sentido SE-NE.

En el área se pueden reconocer tres grandes unidades geomorfológicas muy diferentes entre sí. La parte montañosa de más alta pendiente, la zona de transición de recarga de altibajos y reconformación morfológica y la zona baja inundable (Cantillo et al., 2005).

• Suelos

En general, son suelos jóvenes con influencia de ceniza volcánica en sus primeros horizontes. El relieve ha influido en la dispersión y acumulación de las cenizas y constituye un factor importante a la susceptibilidad a la erosión.

Se encontraron básicamente dos tipos de suelos: Typic Humitropept y Typic Dystropept que son moderadamente profundos a superficiales, bien drenados, de alta acidez, friables, con bajos contenidos de carbono, de una fertilidad mediana a baja (Cantillo et al., 2005).

Las causas primarias de la erosión están relacionadas con la génesis de los suelos, la topografía, las condiciones climáticas y las prácticas poco conservacionistas por parte de los campesinos.

Las causas inmediatas de la erosión se originan en los procesos de explotación de bosques para la extracción de maderas comerciales y de uso doméstico y la apertura de potreros en áreas de vocación forestal (Cantillo et al., 2005).

• Hidrografía

El predio está atravesado en dirección sureste por el río Cárpatos, el cual en la cartografía aparece denominado indistintamente como río Balcón o río Barandillas. En realidad, son estos dos ríos los que se unen antes de entrar a la finca para originar el Cárpatos. A este fluyen númerosas quebradas que nacen dentro o fuera del área de la finca (Cantillo et al., 2005).

• Restauración Ecológica

Mediante la investigación científica, técnicas de regeneración asistida para los bosques se han ido implementando, teniendo en cuenta sus características tanto florísticas como estructurales.

La sucesión ecológica es el proceso de desarrollo del ecosistema en la búsqueda de una mayor productividad, biomása, complejidad, estabilidad y control del ambiente por los seres vivos. La sucesión se caracteriza por el reemplazamiento de unas especies por otras en un lugar a través del tiempo. La sucesión, entonces, puede definirse como una serie de cambios del ecosistema en un área dada, que conduce progresivamente hacia una estructura y composición más complejas de la comunidad (Holdridge, 1978).

Restauración ecológica es sinónimo de sucesión asistida (o regeneración asistida). La restauración ecológica es el restablecimiento artificial, total o parcial de la estructura y función de ecosistemás deteriorados por causas naturales o antrópicas. Opera por medio de la inducción de transformaciones ambientales, lo que implica el manejo de factores físicos, bióticos y sociales. (Salamanca, 2000). Suele definirse la restauración como una táctica empleada para devolver áreas degradadas a su condición inicial (Schreckenberg et al., 1990, citado por Salamanca, 2000).

Al respecto CIAT (1986), citado por Gaona y Pulido (1989), menciona que la re- vegetalización consiste en lograr establecer una cubierta densa y permanente de plantas, que tengan un sistema radicular capaz de profundizar el perfil del suelo.

La sucesión en los bosques tropicales es dinámica y probabilística y puede ser iniciada por el hombre o por el medio ambiente (Budowski, 1961).

La sucesión puede ser primaria, cuando ocurre sobre un sustrato desnudo, como en el caso de rocas, islas recién formadas. En estos casos la sucesión es el paso de un ambiente físico en su totalidad, afectado por las condiciones circundantes, hasta uno con características netamente bióticas (Matteucci y Colma, 1982).

La sucesión secundaria es la que se da en ecosistemás perturbados, comenzando por los remanentes de vegetación que la perturbación ha dejado. Ocurre en diversas situaciones, tales como incendios forestales, talas o caídas de árboles en el bosque, entre otras (Matteucci y Colma, 1982).

En tales casos la sucesión parte del potencial biótico superviviente como semillas, plántulas, y algunos adultos. Después del tiempo y pasando por diferentes estados sucesionales, el ecosistema retorna a un estado que si bien no es el inicial, se parece mucho en su composición a su estado inicial (Matteucci y Colma, 1982).

Scheckenberg et al., (1990), citado por Salamanca (2000), identifica la restauración pasiva como la regeneración de un ecosistema por sí mismo cuando se suprimen los factores generadores de la degradación, un ejemplo de este caso es la regeneración natural de ecosistemás que son abandonados luego de recurrentes alteraciones.

Byer y Weaver (1977), encontraron que los primeros 30 años de sucesión están dominados por gramíneas, plantas herbáceas y algunos arbustos, presentando tasas extremadamente lentas de regeneración. En los casos en que el suelo había sido excesivamente lavado, las gramíneas persistieron y no ocurrió regeneración en el bosque.

Shantz citado por Van Dersal (1938), citado a su vez en Salamanca (2000), afirma que: "una profunda comprensión del clímax de la vegetación natural y de los estados secundarios que conducen a su restablecimiento cuando aquél ha sido destruido, es la mejor base para un programa de revegetalización y control de la erosión".

La alteración es cualquier pérdida tanto funcional o estructural del ecosistema a consecuencia de una perturbación. Los ecosistemás maduros pueden ser alterados en diversos grados, cambiando el uso del suelo y ocasionando la transmutación de bosques tropicales en terrenos agrícolas o de estos en tierras marginales, lo que impulsa la alteración de nuevos ecosistemás vírgenes para satisfacer las demandas de poblaciones crecientes (Lamprecht, 1990).

La restauración de ecosistemás deteriorados abarca todo el proceso inverso a la alteración, siendo una actividad humana en apoyo al restablecimiento de los atributos estructurales y funcionales del ecosistema. Lo esencial de la rehabilitación es el restablecimiento de los procesos ecológicos esenciales que permiten que el ecosistema se mantenga y regenere por su cuenta en un tiempo adecuado (Salamanca, 2000).

En general, cualquier adecuación que haga al ambiente más favorable para otra especie que para sí misma, constituye una facilitación y un atributo dinamogenético de la especie facilitadora, pues impulsa la sucesión. Todas estas estrategias pueden ser copiadas por el hombre dentro de técnicas restauración para la inducción física, química o biótica de la sucesión (Salamanca, 2000).

La sucesión, en teoría, puede llegar hasta una etapa en que la energía-agua- nutrientes disponibles y la capacidad de adecuación de las poblaciones ya no puede producir más cambios en el ambiente y las poblaciones adaptadas al medio finalmente producido se auto reemplazan, manteniéndose indefinidamente, lo cual se conoce como clímax de la sucesión (Salamanca, 2000).

Sin embargo, también puede ocurrir, y de hecho es frecuente, que una intensa y prolongada perturbación, degrade las condiciones ambientales hasta el punto en que el ecosistema ya no puede regenerarse (Lamprecht, 1990).

En los bosques húmedos casi todas las especies son dispersadas por animales. Y por lo general los animales que dispersan las semillas en los bosques húmedos, no acostumbran salir muy a menudo de su seguro hábitat en el bosque, hacia los sitios desprovistos de vegetación (Lamprecht, 1990).

La superficie de los bosques pluviales secundarios y empobrecidos se encuentra en constante aumento debido a las actividades humanas en las regiones tropicales. Si continua tal tendencia, en unas décadas este tipo de bosques alterados constituirán la mayor parte de los bosques existentes en los trópicos (Lamprecht, 1990).

Cabe mencionar que el efecto del crecimiento en borde en los bosques húmedos, se debe por lo general a la falta de micorrizas en áreas alejadas del bosque y muchas veces las pequeñas manchas de alguna especie que se pueden observar entre los potreros, se deben a que en ese sitio existía un tronco de algún árbol que contenía en sus raíces las micorrizas necesarias para su establecimiento (Janzen, 1994).

Otro factor importante a tomar en cuenta a la hora de hablar de restauración de bosques tropicales a partir de pastizales, es la fuerte competencia que se va a dar entre el pasto y los árboles ha establecer, tanto por nutrientes como por la luz del sol.

Los tipos de pastos presentes en el área a restaurar y las especies arbóreas que se han de utilizar en plantación, son factores determinantes en el proceso (UNESCO, PNUMA, FAO, 1980).

En algunas ocasiones se pueden observar pastos que crecen en sepas, las cuales facilitan que algunas especies leñosas se adapten a crecer en un nuevo ambiente, pero en otras ocasiones predominan otras especies de pasto altamente competitivas, que crean una especie de "colchón", por acumulación de biomása en el suelo, que muchas veces puede ser una de las causas que dificulta o inhibe el crecimiento de los árboles (UNESCO, PNUMA, FAO, 1980).

Las especies de árboles que se utilizaran en un proceso de restauración dirigida de pastizales a bosques, es uno de los elementos importantes ha considerar a la hora de diseñar la estrategia de restauración, siendo las especies más recomendables las heliófitas efímeras (pioneras) y heliófitas durables de crecimiento muy rápido para que formen un primer dosel cerrado, que promueva la eliminación de los pastos y además de ello se considera valioso que sean en su mayoría especies leguminosas (fijadoras de nitrógeno). Además de estos tipos de especies sería recomendable utilizar también especies esciófitas, las cuales por su comportamiento ecológico crecerán y se establecerán por más tiempo en el ecosistema, llegando a permanecer un plazo de tiempo más largo, y conformando cuando las especies pioneras mueran, los árboles del dosel superior (UNESCO, PNUMA, FAO, 1980).

En las áreas que se dejan abandonadas, se inicia una sucesión reestructuradora que conducirá de matorrales a bosque climácico, pasando por el estadio de bosque secundario. Paralelamente se regenera el suelo mediante el incremento de del contenido de humus, a través de la entrada de bioelementos desde la atmósfera, de enriquecimiento de Nitrógeno por leguminosas, del enraizamiento más profundo, de la fijación de los nutrientes en la biomása que impide mayores perdidas.

En casos extremos en que la explotación ha sido persistente durante mucho tiempo, la extracción de nutrientes ha sido tan grande o bien la erosión tan intensiva, se produce una degradación irreversible del suelo (Rehm, 1973).

En vez de una sucesión progresiva, se originan asociaciones permanentes de gramíneas duras que impiden la regeneración y el establecimiento de plantas leñosas, teniéndose al fin, zonas improductivas de pastos duros (Rehm, 1973).

En síntesis, la restauración ecológica se aborda como un proceso de reconstrucción estructural y funcional del ecosistema, siguiendo los patrones espaciotemporales propios de la sucesión natural, pero inducidos y acelerados gracias a que el manejo por el hombre permite elevar las probabilidades y precipitar la ocurrencia de cada evento dentro de la secuencia, acortando la duración total del proceso.

Aunque ya se explicó lo que es y en que consiste la restauración ecológica, esta, en definición puede confundirse con la revegetalización o la reforestación, que son estrategias de restablecimiento de la cobertura vegetal y forestal en la que se emplean diversos biotipos, desde herbáceos y arbustivos hasta trepadores y árboles, sin importar las especies, los métodos y el fin con que se realiza.

Es preciso distinguir entre dos factores negativos para el desarrollo del proceso de restauración como son los tensionantes y los limitantes (Brown & Lugo, 1994).

Los limitantes son aquellos factores que se hallan en cantidad o concentración inferiores a las que el ecosistema requiere para su desarrollo. La ley del mínimo de Liebig (1930), citado por Odum (1980), indica que el desarrollo de la vegetación (o del ecosistema) depende de la disponibilidad del factor que se halla en menores proporciones con respecto a la demanda de aquélla.

Los tensionantes son los factores que en el ecosistema son introducidos restringiendo la entrada de energía a éste impidiendo de esta forma los procesos ecológicos esenciales. Muchos tensionantes actúan intensificando los limitantes.

En los gradientes altitudinales de las montañas tropicales, el incremento de las tensiones ambientales con la altura produce el retardo de la productividad primaria y de los ciclos de nutrientes (Brown & Lugo, 1994).

• Descripción de tipos de vegetación

Los siguientes tipos de vegetación pertenecen a los encontrados en las zonas degradadas, principalmente pastizales de kikuyo (Pennisetum clandestinum) y matorrales de Mora silvestre (Rubus floribundus); además de las formaciones vegetales a partir de las cuales se pretenden desarrollar la investigación dentro de la reserva.

Matorrales: Las formaciones arbustivas son naturales en páramos y sub-páramos. Sin embargo, por debajo del límite superior del bosque también pueden encontrarse matorrales, sobre suelos pobres o en sitios muy alterados. Los matorrales representan la forma más común de la etapa del precursor leñoso en la región alto- andina.

Helechales (Pteridium aquilinum): Los helechos son un elemento importante de la flora alto-andina, estos crecen en suelos compactados y acidificados, bien drenados, en laderas bajas. Actúa como importante precursor leñoso en la sub-sere del bosque de Lauráceas y el Encenillal bajo.

Coberturas Herbáceas (Pennisetum clandestinum y Holcus lanatus): Las principales coberturas herbáceas incluyen pastizales, pajonales y un césped nativo. Son pastos de montaña. Cubren los suelos pesados y francos hasta un poco más de los 3000 msnm. Competidores agresivos que dificultan el establecimiento de plantas leñosas. Unida al pastoreo, retarda la regeneración del bosque. Entre los precursores capaz de colonizar estos potreros se cuentan el Tuno esmeraldo (Miconia squamulosa), Espino garbanzo (Duranta mutisii), Chilco (Baccharis latifolia) y Mora (Rubus floribundus), especies que pueden encontrarse en la reserva forestal Cárpatos.

• CONCEPTOS IMPORTANTES EN EL ESTUDIO

• Vegetación

Se entiende por vegetación el manto vegetal de un territorio dado. Es, por tanto, la vegetación uno de los elementos del medio más aparente y, en la mayor parte de los casos, uno de los más significativos (MOPT, 1992).

• Comunidad Vegetal

Es el resultado de la combinación de ciertas condiciones ambientales, se puede decir que las comunidades vegetales son representativas del ecosistema de que forman parte (Major, 1969; Kuchler, 1973; Citado por MOPT, 1992).

• Análisis Fisonómico – Estructural de la Vegetación

Debido a la dificultad de identificación de las especies que constituyen las diferentes comunidades en el trópico, varios científicos han propuesto algunos métodos de análisis de la vegetación. Dichos métodos tienen en cuenta factores cuantitativos de la estructura y la fisonomía de los individuos pertenecientes a una unidad de vegetación. Los principales autores de estos sistemás son Kuchler, Dansereau y Raunkiaer (Matteucci y Colma, 1982).

La estructura de la vegetación fue definida por Danserau (1957) como la organización en el espacio de los individuos que forman una muestra y por extensión de los que forman un tipo de vegetación (MOPT, 1992).

• Análisis de la Vegetación

El inventario de la vegetación debe incluir los aspectos cuantitativos y cualitativos que ayuden a su caracterización (MOPT, 1992).

Las principales características estructurales cuantitativas son: abundancia, frecuencia, dominancia, cobertura, índice de valor de importancia, cociente de mezcla, expansión vertical, posición sociológica y estructura diamétrica (Matteucci y Colma, 1982).

Las principales características cualitativas son: estratificación, periodicidad, sociabilidad y vitalidad, adicionalmente encontramos características sintéticas como presencia, fidelidad y constancia (Matteucci y Colma, 1982).

Los métodos para estudios estructurales nacieron y se aplicaron en los bosques de las zonas templadas, y no son utilizables en los trópicos sino de forma parcial.

No obstante, y teniendo en cuenta las complejas expresiones que asume la vegetación en los trópicos, lo que dificulta la identificación de las especies que constituyen las diferentes comunidades, se han ideado ya, varias técnicas y métodos para su análisis.

• Estructura vertical

Es la forma como los elementos que constituyen el bosque se ubican en líneas o pisos cuyas alturas fluctúan muy poco respecto a un valor promedio, esto es lo que se conoce como estrato (Lamprecht, citado en Coral, 1998).

De acuerdo con Moreno (1991), la estructura vertical se puede estudiar bajo tres concepciones, que van de acuerdo con la finalidad de estudio y agrupan los diferentes métodos de estratificación a un nivel mundial.

• Concepción dinámica

La naturaleza del dosel es de tipo dinámico, puesto que esta creciendo en parches todo el tiempo, tal que estos parches de distintos tamaños están en las diversas fases del ciclo de crecimiento de bosque (Withmore; 1975 citado por UNESCO PNUMA, FAO, 1980).

Los diferentes estados de recuperación del bosque constituyen diferentes estratos y se habla entonces de las etapas de un claro con las fases de degradación reconstrucción y el estado de equilibrio, lo cual muestra como cambia sucesivamente el bosque en el tiempo, la concepción dinámica se basa en la silvigénesis (Coral, 1998).

• Concepción funcional

La estructura tridimensional del bosque determina la cantidad de espacio ocupado por los troncos, ramás, hojas de los árboles a diferentes niveles y en consecuencia, el microclima interno y la energía disponible para otros organismos, por lo cual controla en gran medida la distribución de plantas inferiores como epifitas y de los animales, determinando la disponibilidad de sus fuentes alimenticias y sus posibilidades de locomoción y comunicación (Richards, 1983; citado por Melo et al., 1997).

Oldeman (1974), citado por Melo et al., (1997), introduce el concepto de superficie morfológica de inversión, el que divide el perfil del bosque en dos grande estratos, uno superior denominado zona eufótica, en el que se realizan todos los procesos fenológicos y fotosintétcos y otro inferior denominado zona oligofótica donde los procesos más frecuentes son la descomposición y el ciclaje de nutrientes

• Concepción estructural

La concepción estructural es la más utilizada en estudios silviculturales (Withmore, 1975); los árboles generan perfiles donde pueden ocupar uno o varios estratos. Este tipo de concepción contempla:

• Estratificación de especies: Es la agregación de especies con alturas mauras, independientemente de la frecuencia de ocurrencia.

• Estratificación de Individuos: que es la agregación de todas las alturas de los árboles maduros e inmaduros, teniendo como punto de referencia un diámetro mínimo de medición.

• Estratificación de mása foliar: Que es la agregación de estratos de muchos individuos enfocados sobre un solo componente de la vegetación.

3.3.5 Metodologías para la evaluación de la Estructura Vertical

3.3.5.1 Métodos de descripción cualitativos Davis y Richards (1933) citados por Melo et al., (1997), introdujeron en el análisis de la estructura vertical el diagrama de perfil, la herramienta de descripción más utilizada. Este diagrama intenta dar una representación bidimensional de una estructura tridimensional, que es el bosque. Se construye con base en mediciones exactas de la posición y la altura de los árboles de cada parcela, así como la amplitud de sus copas, todo partiendo de u diámetro mínimo de medición. Estos permiten caracterizar las formaciones tropicales y su arquitectura, describiendo la morfología de la vegetación. (UNESCO, PNUMA, FAO, 1980).

• Indices a Partir de Características Fisonómicas y Demás

• Estructura horizontal

La estructura horizontal permite evaluar el comportamiento de los árboles individuales y de las especies en la superficie del bosque. Según Lamprecht (1990), esta estructura puede evaluarse a través de varios índices que reflejan la importancia ecológica dentro del sistema, entre estas se hallan las frecuencias, las dominancias y las abundancias, las que conducen al índice de Valor de Importancia (I.V.I.), mediante su suma relativa.

Una forma de representar gráficamente la proporción e que aparecen las especies son los histogramás de frecuencia, determinando la homogeneidad o heterogeneidad del bosque.

• Indices de Importancia Ecológica

Lamprecht (1962) indica que los análisis de la abundancia, frecuencia y dominancia permiten estructurar una idea sobre un determinado aspecto de la estructura del bosque. A pesar del gran valor científico practico de tales enfoques específicos, ellos no suministran sino informaciones parciales y hasta cierto punto aislados. Por esta razón, se ha sugerido la combinación de estos valores para obtener lo que se ha denominado "Indice de Valor de Importancia", el cual es simplemente la suma de la abundancia relativa más la dominancia relativa más la frecuencia relativa (Matteucci y Colma, 1982).

Definido en 1949, ha sido utilizado para investigaciones de tradición con el fin de revelar la importancia ecológica relativa de cada especie en cada muestra. Este índice muestra un significado ecológico mayor que cada uno de sus componentes. (Matteucci y Colma, 1982, citado por Cantillo, 2001)

• Abundancia

Está determinada como el número de árboles por especie. De esta se distinguen la abundancia relativa (proporción porcentual) y la abundancia absoluta (número de individuos por especie) (Lamprecht, 1990).

• Frecuencia

La frecuencia de un atributo es la probabilidad de encontrar dicho atributo en una unidad muestral particular (Matteucci y Colma, 1982).

Es la existencia o falta de una determinada especie en una subparcela, la frecuencia absoluta se expresa en porcentaje. La frecuencia relativa de una especie se calcula como el porcentaje de la suma de las frecuencias de todas las especies (Lamprecht, 1990).

Esta variable ayuda a obtener una idea más clara de la distribución de las especies luego de haber sufrido la perturbación inicial. Sus análisis proporciona una idea clara de la forma de distribución de los organismos de acuerdo con su mecánica de subsistencia ya que la respuesta autoecológica a las variaciones del medio no permanecen constantes.

• Dominancia

Suele llamarse también grado de cobertura de las especies, que es la expresión del espacio ocupado por ellas. Lamprecht la define como la proyección de las copas de los árboles sobre el suelo, sin embargo, debido a la complejidad de la estructura vertical, Matteucci y Colma (1982) proponen que se utilice el área basal de los árboles en sustitución de la proyección de las copas.

• Indice de Valor de Importancia (IVI)

Formulado por Curtis y Mcintosh (1951) citado por Lamprecht (1990), formula la combinación de los tres anteriores criterios para llegar a obtener la suma de la abundancia relativa, la dominancia relativa y la frecuencia relativa.

• Cociente de mezcla

De acuerdo con Becerra (1971), este cociente sirve para medir la intensidad de mezcla de las especies. Para calcularlo se divide el número de especies encontradas por el total de árboles levantados.

• Histogramas de frecuencia

Lamprecht (1990), indica que de acuerdo a las frecuencias absolutas, se acostumbra a reunir las especies en las cinco clases siguientes:

CLASE FRECUENCIA ABSOLUTA

A = I 1 – 20% B = II 21 – 40% C = III 41 – 60% D = IV 61 – 80% E = V 80 – 100% Las frecuencias dan una idea sobre la homogeneidad del bosque.

• Índice de Predominio Fisonómico

El índice de predominio fisonómico, utilizado por Rangel (1991) por primera vez para estudios de vegetación en Colombia, corresponde a la sumatoria de la abundancia relativa, área basal relativa y cobertura relativa. La cobertura relativa es poco usada en zonas tropicales por la entremezcla de copas de los diferentes estratos; se refiere al porcentaje de cobertura por especie con relación a la cobertura total del estrato (Cantillo, 2001).

• Posición Sociológica

Lamprecht (1962), citado por Becerra (1971) toma datos del número de individuos de cada especie frecuencia absoluta y abundancia relativa de las especies en los estratos superiores, Mediano e inferior, así como el número total de arboles de cada especie representadas en los tres estratos.

Según Becerra (1971), el análisis de la expansión vertical indica la composición florística de los diferentes estratos del bosque en dirección vertical y sobre la importancia de las diferentes especies en cada uno de ellos.

• Análisis de la Vegetación

La vegetación puede relacionarse a un universo multivariado al ser definida como el conjunto de especies vegetales interactuantes existentes en una zona como resultado de la acción de factores ambientales (Matteucci y Colma, 1982, citado por Cantillo, 2001).

• Diversidad

OTA (1987), citado por Melo et al., (1997), expresa que la diversidad biológica se refiere a la variedad y variabilidad entre los organismos vivos y los complejos ecológicos en los cuales estos participan. La diversidad puede definirse como el número de diferentes organismos y su frecuencia relativa. Para la diversidad biológica estos organismos están asociados en muchos niveles, desde estructuras químicas que son la base molecular de la herencia hasta ecosistemás completos.

La Organización de las Naciones Unidas (1992), adopta en la Conferencia de Río la siguiente definición: "Por diversidad biológica se entiende la variabilidad de los organismos vivos de cualquier fuente, incluidos entre otras cosas los ecosistemás terrestres, marinos y otros ecosistemás acuáticos, y los ejemplos ecológicos de los que forman parte: comprende la diversidad dentro de cada especie, entre las especies, y de los ecosistemás (Melo et al., 1997).

• Índices de Diversidad

De acuerdo con Cantillo (2001), las medidas de diversidad pueden agruparse desde métodos sencillos, al identificar el número de especies de los primeros 100 0 1000 individuos tomados al azar, hasta métodos más complicados basados en la teoría de la información o comunicación. Entre estos se tienen:

• Indice de Shannon – Weaver

H = -Pi log2 Pi Donde Pi = proporción o probabilidad de las especies i respecto al total de individuos ni / N. La unidad de medida es el bit, siendo este la resolución de una alternativa de probabilidad.

Este índice, medirá a heterogeneidad de la comunidad El valor máximo que asuma será indicador de una situación en la cual todas las especies son igualmente abundantes.

• Índice de Equitatividad o uniformidad

E= H

H max Donde: H = Índice de diversidad de Shannon – Weaver H max = Diversidad bajo condiciones de máxima equitatividad = log2S.

La máxima equitatividad o uniformidad se logra cuando Pi = 1/S para todo Pi. Así, cuando E tiende a la unidad, se logra la máxima diversidad posible (Cantillo, 2001).

• Índice de Simpson

D = 1 – Pi² Es una medida de la dominancia que se enfatiza en as especies más comunes y reflejan más riqueza de especies. El índice de Simpson se refiere a la probabilidad de que dos individuos de una comunidad infinitamente grande, tomados al azar, pertenezcan a la misma especies.

• Índice de Berger – Parker

D = 1 – N max Nt Ordenación ecológica La ordenación de acuerdo con Matteucci y Colma (1982), es el método por el cual se obtienen secuencias o gradientes al disponer los individuos (muestras o atributos) a lo largo de ejes de variación continua.

La ordenación ecológica es la forma de encontrar relaciones entre las variaciones de la vegetación y los gradientes o patrones ambientales. En otras palabras, es la relación del espacio vegetacional con el espacio ambiental (Cantillo et al., 2004) Para Austin (1985) citado por Cantillo et al., (2004), los gradientes son las dimensiones abstractas de un espacio ecológico (hiperespacio), donde la posición relativa de un sitio viene dada por su composición florística, la cual pudiera reflejar el tipo de sustrato pero no necesariamente corresponder a una posición física.

Según Austin y Smith (1989), los gradientes pueden ser:

• Indirectos: La variable ambiental no necesariamente tienen influencia fisiológica en el crecimiento de las plantas. (Topografía, viento)

• Directos: La variable tiene influencia fisiológica pero no es un recurso para el crecimiento de las plantas. (Acidez, salinidad)

• De recursos: La variable ambiental es un recurso directo para el crecimiento. (Elementos nutricios, temperatura, luz, etc.)

Lo que se pretende cuando se analiza la vegetación a partir de los métodos de ordenación es descubrir si existe alguna tendencia o patrón de variación en los datos determinados. Así, al descubrir un gradiente florístico, se intenta detectar él o los factores ambientales externos que lo condicionan (Cantillo et al., 2004).

Hill (1973), destaca que es realmente sencillo explicar un ordenamiento si se conoce el comportamiento de las especies y su correlación con los factores ambientales, para así inferir indirectamente las condiciones ambientales relacionadas con cada eje. Este análisis de comportamiento se realiza por métodos que utilizan regresiones lineales o logísticas.

Las regresiones logísticas desarrolladas por Austin (1984), permite estimar la probabilidad de aparición de una especie a partir de la determinación de su presencia – ausencia (Cantillo et al., 2004).

• Riqueza

Se llama riqueza florística al número total de especies de cualquier tamaño que viven en un área dada. (UNESCO, PNUMA, FAO, 1980). El concepto de diversidad, es utilizado par definir de forma cuantitativa el aspecto de los ecosistemás.

Son esencialmente medidas del número de especies en una muestra definida y normalmente se presentan como una medida de densidad; es decir, número de especies por unidad de área especifica o de colección. (Melo et al, 1997).

• Índices de Riqueza de especies

Estos índices de diversidad se calculan como una combinación entre el número de individuos (S) y el número de individuos totales en la muestra (N); índices como el de Margalef (Dmg) y Menhinick (Dmn) pertenecen a esta categoría.

• Indice de Margalef

Dmg = (S-1) / Ln N

• Indice de Menhinick

Dmn = S / Raíz cuadrada de N

• Cociente de mezcla de Holdridge

CM = S / N

• Análisis Multivariado

Las técnicas multivariadas permiten el análisis de una unidad experimental tal como un individuo, una parcela de experimentación, un árbol, etc., en forma simultánea o con intervalos de tiempo, a partir de la medición de una serie de características entre las que se cuentan sus atributos, estimaciones, tratamientos o propiedades (Cantillo et al., 2004).

Lo anterior representa un espacio en más de tres dimensiones o un multiespacio con un número de dimensiones igual al número de características medidas; esto es, un universo multivariado donde no hay independencia entre las características de una unidad experimental, ni asignación aleatoria de las mismas, como lo hay en un análisis experimental típico (Pla; 1986, citado por Cantillo et al., 2004).

El análisis multivariado, desde una visión global, es un conjunto de técnicas que permite estudiar las relaciones existentes entre varias variables interdependientes. Entre sus objetivos básicos se encuentran: reducir un gran conjunto de datos a un número menor sin pérdida de información; entender la estructura subyacente a una realidad estudiada y evaluar los principales rasgos de los datos. Existen diversos métodos de análisis multivariados sin embargo todos pretenden simplificar, clasificar y explicar la complejidad de un conjunto de datos (Cantillo et al., 2004).

El objetivo primario de los "Métodos estadísticos multivariados" es resumir grandes cantidades de datos por medio de "pocos" parámetros, es decir, el problema que resuelve esta metodología es el de la simplificación. El análisis multivariado de datos es útil para ayudar a los investigadores a obtener información de las grandes y complicadas bases de datos y esta utilidad aumenta al incrementarse tanto el número de variables que se están midiendo como el número de unidades experimentales que se estén evaluando (Vargas & Baquero, 2003, citado en Cantillo et al., 2004).

Uno de los métodos multivariados más empleados, es el de análisis de componentes principales ACP para ordenación, un método que permite el análisis de un conjunto original de datos multivariados a partir de la generación de nuevas variables. Estas últimás son llamadas componentes principales caracterizadas por tener ventajas estadísticas como su no-correlación e independencia, esta última lograda siempre que se asume multinormalidad (Pla; 1986 citado en Cantillo et al., 2004).

Sistema teorico

• Hipótesis

• El uso del fuego es el mejor tratamiento para reactivar la dinámica sucesional en suelos degradados por practicas antrópicas, ya que este puede romper la dormancia de las semillas para dar inicio a su germinación.

• El banco de semillas germinable de la reserva se mantiene en buenas condiciones y puede servir como punto de partida para reactivar la dinámica sucesional.

• Variables

• Independientes

Se definen como los factores ambientales que interrelacionan con la vegetación, estos son:

• Factores climáticos: Temperatura, precipitación, humedad.

• Factores edáficos: Propiedades físicas y químicas de los suelos.

• Factores topográficos: Relieve.

• Factores estructurales de la vegetación: Abundancia, Frecuencia, dominancia, cobertura, densidad.

• Dependientes

• Estructura del componente.

• Estado de desarrollo.

• Diversidad biológica.

Metodología

5.1 FASE DE PREPARACION La preparación de la investigación se llevó a cabo mediante la recopilación de información secundaria que inicialmente daría los lineamientos principales para poder llevar a cabo las actividades concernientes a la investigación.

Se analizó información sobre cartografía básica y temática, suelos, clima, vegetación y se tuvieron en cuenta estudios relacionados con la caracterización de la vegetación y la restauración ecológica realizados en zonas similares en otros países tropicales. De igual forma se ahondo en el estudio de análisis estadísticos y de ordenación de la vegetación (Cantillo et al., 2004; Cortéz, 1997; Draper, 1981; Hernández, 2002) con el fin de obtener bases sólidas para correlacionar los resultados obtenidos al final del proyecto.

Se seleccionaron áreas susceptibles a muestrear dentro de la matriz básica de vegetación que había sido objeto de perturbación. Mediante el correspondiente análisis de cartografía, fotografías aéreas y visitas de reconocimiento a la zona, se determinaron las zonas susceptibles a ser muestreadas, por lo que se seleccionaron únicamente 185 hectáreas para ubicar en ellas las parcelas de muestreo sincrónico y de tratamientos.

• FASE DE CAMPO

De acuerdo con lo expuesto anteriormente, se propone la restauración de la reserva por un análisis del medio en diferentes líneas de acción. Para llevar a cabo el proyecto de restauración de la Reserva Forestal Cárpatos se plantearon dos metodologías paralelas. Estas contemplaron los métodos sincrónicos que finalmente llevaron a la obtención de una metodología unificada. Aquí se explican cuales son las bases (caracterización florística) de las que se parte para iniciar el proceso de restauración de la reserva, seguido de los planteamientos metodológicos experimentales (modelamiento sincrónico y métodos diacrónicos en parcelas de tratamientos).

La toma de datos de variables climáticas como humedad relativa y temperatura promedio se llevó a cabo en el transcurso de la investigación para analizar su comportamiento y ver la influencia que tiene este en los tratamientos y el comportamiento de la vegetación.

• CARACTERIZACION DE LA VEGETACION MEDIANTE METODOS SINCRONICOS

Es importante conocer las comunidades y los correspondientes ambientes que se quieren restaurar. Por tal razón es de vital importancia realizar la caracterización florística de la vegetación relictual que se mantiene en la zona (tanto en zonas de bosque como en zonas invadidas por los pastos y otras especies). Dicho análisis es uno de los pasos más importantes en la obtención de información sobre la estructura y funcionamiento de las comunidades vegetales presentes.

De acuerdo con lo anterior, el análisis de las comunidades presentes en las áreas boscosas de la reserva que ya fue realizado por Cantillo et al., (2004), fue tomado como base para la realización de esta investigación.

La caracterización de la vegetación que se realizó en este proyecto se orienta a la descripción florística y fisonómica de las comunidades encontradas en las zonas cubiertas por gramíneas y otras invasoras y a la identificación de patrones físicos que caracterizan el entorno de cada comunidad. Entre dichas características se encuentran las propiedades físicas y químicas de los suelos, el microclima, la topografía y el microrelieve entre otros. Se utilizó para ello la metodología propuesta por Braun – Blanquet (1979).

Paralelo al estudio fitosociológico, se identificaron las características biofísicas más sobresalientes (tipo de suelo, relieve, geoformás, humedad y temperatura) del área a restaurar con el fin de identificar el comportamiento de dichas variables.

Como resultado de este estudio se obtuvo la mapificación de unidades caracterizadas. De esta manera se puedieron correlacionar los análisis de la ordenación con los patrones encontrados en las comunidades. Esto se hizo con el fin de entender el comportamiento y la forma de distribución geográfica de la vegetación y su comportamiento sinecológico.

La implementación de métodos sincrónicos buscó identificar las características florísticas y estructurales de diversos estados sucecionales a partir del estudio, en el mismo tiempo, de comunidades en diferentes fases de desarrollo. Esto supuso la modelación hipotética de las etapas serales de acuerdo a su desarrollo cronológico.

Para llegar a la obtención de resultados se establecieron 20 parcelas de seis (6) metros de largo por seis (6) metros de ancho (36 mts²) en diferentes zonas de la reserva. El establecimiento de cada una de las parcelas se llevó a cabo con base en el análisis de las fotografías aéreas existentes de la Reserva Forestal. De acuerdo con dicho análisis fueron seleccionadas las zonas en las que se levantaron las parcelas de acuerdo a su estado sucesional.

Mediante observaciones realizadas directamente en campo, se diferenciaron cuatro estados serales definibles de acuerdo al desarrollo de la vegetación presente en los parches encontrados. De esta forma se realizó el montaje de cinco parcelas por cada estado sucesional para obtener un total de 20 parcelas que sirvieron para llevar a cabo el modelamiento sincrónico, como se muestra en el cuadro a continuación.

Tabla 1. Planteamiento de levantamientos a través de etapas serales

Estado Sucesional	Número de Parcelas
Sere 1	5
Sere 2	5
Sere 3	5
Sere 4	5
Total	20

En este tipo de parcelas se efectuó un monitoreo del estado de desarrollo de la vegetación presente en las mismas y de la evolución del proceso sucesional de forma mensual caracterizándolas florística y estructuralmente. La toma de datos se efectuó en estos lapsos de tiempo ya que los cambios en la vegetación presente en la zona se hacen evidentes en periodos de tiempo relativamente largos.

Se tomó así mismo una muestra de suelo por cada una de las parcelas para analizar el estado de los nutrientes presentes y las propiedades físicas del mismo. De igual forma se tomaron muestras botánicas de cada una de las especies presentes en cada una de las parcelas, haciendo de igual forma un inventario descriptivo de las mismas. Dichas muestras fueron prensadas y organizadas siguiendo la metodología que para este tipo de colecciones se aplica.

Se tomaron datos como número de individuos, altura total y diámetro promedio dependiendo del estado de desarrollo de cada uno de los mismos (Brinzales, Latizales o Latizales Establecidos).

Se tomaron también lecturas secuenciales de la humedad relativa y temperatura media para cada una de las parcelas utilizando para ello un Termohigrómetro. De igual forma se tomó también para cada parcela el grado de inclinación (pendiente) utilizando para ello el Nivel Abney.

Para la delimitación de las parcelas se utilizaron tubos de PVC de 1.50 mts de altura y con un diámetro de dos pulgadas. Se usaron dichos tubos debido a que las condiciones tan extremás del medio deterioran otros materiales de forma rápida. De igual forma la relación entre el costo y durabilidad los hace indicados para desempeñar la función de demarcar y delimitar la zona perteneciente a cada parcela. De igual forma se utilizó cinta plástica demarcativa de alta resistencia para cerrar el perímetro de cada parcela. Para efectuar las uniones entre los extremos de la cinta demarcativa se empleó cinta plástica sellante que debe resistir las condiciones climáticas predominantes en la zona.

Los tubos fueron enterrados con una profundidad que puede oscilaba entre 10 y 20 centímetros dependiendo de la humedad del suelo y la estructura del mismo, siendo mayor la profundidad en suelos encharcados. Para iniciar la ubicación de la parcela se instaló un primer tubo dentro del área útil de la misma; este servia de vértice inicial a partir del cual se instalaron los demás, ya que a partir del mismo se midió un azimut de 90 grados con la brújula y una distancia de seis (6) metros con la cinta métrica para ubicar el siguiente vértice.

Los tubos fueron instalados utilizando para ello un mazo de caucho que permite golpear sin el riesgo de romper el tubo. Para la demarcación de la parcela, se hizo una ranura en uno de los extremos de cada uno de los tubos utilizados con una Segueta o Serrucho para pasar por dentro de la misma la cinta demarcativa; los bordes de dicha ranura fueron pulidos con un cortador para que estos no rompieran la cinta con la fricción causada por el movimiento del viento.

• IMPLEMENTACIÓN DE TRATAMIENTOS

Una vez identificadas las comunidades presentes en el área de estudio y las condiciones predominantes en su entorno, se inició la implementación de los ensayos de tratamientos para incentivar el proceso de sucesión de las diferentes parcelas seleccionadas teniendo en cuenta los tensionantes y limitantes que impiden el establecimiento de las especies.

Los tratamientos contemplaban cambios en la cobertura del suelo y el uso de practicas culturales como la aplicación de fuego. De esta forma se pretendió generar cambios en las características físico – químicas, microedáficas y microclimáticas del suelo.

Durante el proceso se requirió el constante seguimiento de los avances por parte de un ecólogo y un dendrólogo, quienes ayudaron a interpretar de forma paulatina los resultados obtenidos antes de llegar a la consolidación de los resultados finales. Cada uno de los tratamientos fué analizado mediante métodos estadísticos como el ANAVA de doble vía, para así corroborar la significancia de los ensayos experimentales.

Al igual que en las parcelas de modelamiento sincrónico, en estas se tuvo en cuenta las variables ecológicas necesarias para lograr hacer el análisis de vegetación.

Para el establecimiento de las parcelas se utilizó la misma metodología empleada para el montaje de las parcelas pertenecientes al modelamiento sincrónico. De igual forma, las parcelas fueron ubicadas con base en el análisis de fotografías aéreas en las que se emplearon coordenadas aleatorias para ubicar las parcelas geográficamente dentro de los márgenes establecidos.

Se establecieron 21 parcelas de seis (6) metros de largo por seis (6) metros de ancho (36 mts²), en las que se implementó un tratamiento especifico para cada una. Dichos tratamientos fueron diferenciados de la siguiente forma:

• Tratamiento testigo (sin alterar la cobertura herbácea presente).

En este tratamiento, la cobertura vegetal presente, sin importar cual sea su composición florística, fue dejada intacta para observar su comportamiento en el tiempo.

• Tratamiento quema controlada de la cobertura herbácea.

La quema controlada es uno de los tratamientos más riesgosos por la complejidad que involucra el manejo del fuego. De igual forma ofrece resultados muy importantes. Este tratamiento se debe efectuó con la mayor precaución posible ya que la falta de control de la situación pudó ocasionar graves daños a la cobertura cercana a la zona en la que se realizó la quema. Por tal motivo se realizó la poda de todo el material vegetal presente en un área circundante de un metro del perímetro del área útil de la parcela.

• Tratamiento eliminación o corte (roza) manual de la capa de vegetación herbácea.

Para establecer de forma correcta las parcelas de este tratamiento se realizó una corta manual de todo material vegetal presente en un área circundante de un metro del perímetro del área útil de la parcela con la finalidad de evitar la interferencia de la misma en la obtención de resultados. La eliminación se hizo mediante el uso de herramientas cortantes como machetes y guadañadoras.

El siguiente cuadro resume el número de tratamientos, el número de parcelas y la extensión de cada una de ellas.

Tabla 2. Planteamiento de parcelas por tratamiento.

Tratamientos		Area por parcela (m²)	Número de Parcelas
Tratamiento testigo		36	7
Tratamiento quema		36	7
Tratamiento eliminación o corte		36	7
Total			21

De igual forma se tuvo en cuenta la distancia de las parcelas al bosque maduro, generando 3 zonas con características intrínsecas:

• Cercanía al Bosque maduro (50 a 200 mts, caracterizadas por ser zonas de baja pendiente).

• Mediana Distancia al Bosque (200 a 400 mts, caracterizadas por pendientes del 5 al 25 %)

• Lejanía del Bosque (más de 400 mts, caracterizadas por planicies y pendientes hasta del 20%)

Los datos obtenidos mediante los muestreos de las parcelas estuvieron dados en función de variables cuantificables. La reacción a los tratamientos fue evaluada a través de la aparición o presencia o ausencia de especies del bosque maduro.

Sobre la base de los resultados se propusieron los lineamientos de una metodología que con enfoque conservacionista ayuda a la restauración del bosque andino y promueve el surgimiento de la cobertura original.

• FASE DE SISTEMATIZACION Y ANALISIS

• Verificación de Especies

Con la ayuda del Curador del herbario de la Facultad del Medio Ambiente de la Universidad Distrital, se identificaron taxonómicamente el género y la familia de cada uno de los individuos inventariados, ya que se colectaron muestras botánicas de cada uno de ellos, las que fueron prensadas en el mismo sitio de muestreo.

Las muestras de suelos, fueron llevadas al laboratorio de suelos de Corpoica, donde se analizaron la porosidad total y la textura (estudios físicos). Los parámetros químicos del suelo que se determinaron fueron: pH, cationes de cambio (Ca, Mg, K, Na), saturaciones (ST, SCa, SMg, SK, Al), CIC, materia orgánica y elementos menores (Hierro, Cobre, Manganeso, Zinc, Boro, Fósforo, y Azufre).

• Clasificación de la vegetación

La clasificación de la vegetación (estudio de las comunidades vegetales), se realizó a partir de una matriz de coberturas en la que se ubicaron en columnas las especies y en filas los levantamientos realizados. Esta matriz fue procesada mediante el método cuantitativo TWISPAN del programa PC-ORD (Versión 3.17), que se inicia con la población completa y mediante subdivisiones sucesivas va formando grupos cada vez más pequeños y característicos.

En cada etapa de la subdivisión se buscaron las diferencias dentro de los grupos para separar subgrupos que difieren entre sí (Mateucci y Colma, 1982).

A partir de las agrupaciones construidas por TWISPAN, se realizó la tabla de fidelidad regional de Szafer y Pawlowsky (Braun-Blanquet, 1979) para cada comunidad. Esta tabla permite clasificar las especies características en: exclusivas (especies que se encuentran exclusivamente en una asociación determinada y con grado de fidelidad 5) y electivas (especies que presentan un estado óptimo definido en una asociación, pero que también se presentan en otras con menor vitalidad, expresado en un grado de fidelidad 4).

Finalmente se obtuvo una tabla de composición florística para cada comunidad, donde se identificaron sus especies características exclusivas, electivas y diferenciales.





• Caracterización fisionómico estructural de la vegetación

De acuerdo con los análisis realizados a los datos obtenidos en campo se determinó para cada unidad de vegetación definida en la clasificación de la vegetación, la estructura horizontal y vertical de acuerdo con lo establecido en el marco conceptual (área basal, índice de predominio fisionómico e índice de valor de importancia). Para el caso de IPF, presentado en las Tablas Fitosociologicas, este es simplificado debido que el muestreo de individuos de menos de 10 centimetros de diámetro a la altura del pecho, no contempla el muestreo de cobertura, uno de los tres factores necesarios, razon por la cual solo se utilizan para el presente estudio, la abundancia y la dominancia.

• Riqueza y Diversidad

La riqueza y la diversidad se abordaron deacuerdo con lo establecido en el marco teórico, calculando asi los índices de: IVI para familias, Menhinick, Margalef, cociente de mezcla de Holdridge, Shannon – Weaver, Simpson y Berger-Parker.

• Ordenación de la Vegetación

La ordenación se realizó mediante del programa estadístico PC-ORD, utilizando los análisis multivariados de componentes principales y de factores para lo cual se emplearon matrices cuadradas de doble entrada con el fin de evitar la desviación de los análisis.

En el análisis de componentes principales (PCA) se relacionó cada levantamiento con su respectiva pendiente y las propiedades químicas y físicas del suelo. También se empleó dicho análisis para relacionar los levantamientos con las especies vegetales.

• Ordenación Mediante Parámetros Químicos del Suelo y Variables de Vegetación

Para realizar este análisis se seleccionaron las siguientes variables:

Tabla 5. Ordenación de los levantamientos a partir de parámetros químicos del suelo y variables de vegetación.



• DISEÑO EXPERIMENTAL

Se debe tener en cuenta que las variables ambientales afectan de manera sustancial y directa el comportamiento de los tratamientos por ser llevados a cabo en campo abierto. Por esta razón se hace imposible controlar las condiciones presentes en el medio. Teniendo en cuenta lo anterior, la diversidad de tratamientos que se implementaron arrojaron resultados variados con diferentes tendencias.

En este ensayo se tuvieron en cuenta tres tratamientos base que consistieron en:

• Testigo (sin alterar su cobertura herbácea).

• Quema controlada de la cobertura superficial (herbácea).

• Eliminación o corte (roza) de la capa herbácea.

Adicionalmente estos fueron combinados con otros tres tratamientos, que serán aplicados a cada uno de los anteriores, estos consistieron en:

• Dispersión de semillas al voleo.

• Siembra de semillas.

• Sin implementar ninguna particularidad.

Y teniendo en cuenta la distancia de las parcelas al bosque maduro, se tuvieron:

• Cercanía al Bosque maduro

• Mediana Distancia al Bosque

• Lejanía del Bosque

Lo anterior condujo a un diseño experimental en bloques al azar con un arreglo factorial del tipo 33, (Los tres tratamientos principales, poseen tres tratamientos secundarios), estos contaron de igual forma con tres repeticiones.



Analisis resultados

• MODELAMIENTO SUCESIONAL

• Aspectos Generales

• Ubicación de Parcelas

• Características Biofísicas

Las características biofísicas de las parcelas obedecen a un comportamiento climático regional y localizado, determinando un microclima en las parcelas pertenecientes a cada sere.

• Información General de de Parcelas

• Información Comparativa

El número de especies por unidad de área es similar al de otros estudios realizados en otras zonas, no obstante es notorio el cambio de la vegetacion con la altitud, las condiciones ambientales y el grado de intervención antrópica; esto es apreciable en la tabla 13, en la cual se puede observar que la abundancia de especies en las diferentes etapas serales registradas en la Reserva Forestal Cárpatos se encuentra por debajo de la media de los demás estudios, debido a la alta intervención y a la acción de los limitantes y tensionantes presentes en la zona.

• Análisis Faunístico

La fauna desempeña un papel importante en el proceso evolutivo de cualquier ecosistema y en el desarrollo del proceso sucesional que se gesta constantemente en la búsqueda de la estabilidad posterior a las perturbaciones. En este tipo de sistemás y especialmente en aquellos que han sido degradados como resultado del uso inadecuado del suelo, situación que se presenta en la Reserva Forestal Cárpatos, la fauna presente es sin duda uno de los componentes del ecosistema con mayor influencia en el comportamiento de modelo sucesional que se ha evaluado en el transcurso de la investigación. la fauna es una de las variables de mayor importancia en el desarrollo de sinergias ecológicas y relaciones causales. Por tal razón, el comportamiento que esta presenta a lo largo del gradiente serico encontrado determina la dirección que tomara el ecosistema frente a la estabilidad de trayectoria (May; 1972 citado por Van Dobben, 1981).

Partes: 1, 2, 3, 4