Doctorado en Ecología
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Ítem Transformación del paisaje, diversidad funcional y funcionamiento ecohidrológico de ecosistemas naturales e intervenidos de Bolivia(Universidad Nacional de Colombia, 2021-10-21) Manco Rengifo, Yurani Patricia; Tobón Marín, Conrado; Manco Rengifo, Yurani Patricia; Manco Rengifo Yurani Patricia 0000-0001-7124-0288; Hidrología y Modelación de EcosistemasEl objetivo de esta investigación fue identificar y caracterizar las variables que determinan la transformación del paisaje del bosque Tucumano-Boliviano, con el fin de evaluar los efectos de dicha transformación sobre el funcionamiento ecohidrológico de estos ecosistemas en el Área Natural de Manejo Integrado Río Grande – Valles Cruceños, Bolivia. A partir del cambio en la cobertura vegetal y la diversidad funcional de la vegetación. Para esto se seleccionaron cuencas pareadas, es decir, cuencas que tuvieran similaridad en aspectos climáticos, ambientales y morfométricos, pero con diferentes tipos de cobertura. Para responder las preguntas de investigación y alcanzar los objetivos planteados, se aplicaron las metodologías estandarizadas para evaluar el estado de conservación y transformación de las coberturas vegetales, así: el uso de sistemas de información geográfica y de algunas métricas del paisaje como: el área por clase (CA), el porcentaje del paisaje (% Pi), el número de parches (NP), el tamaño medio del parche (MPS), el coeficiente de variación del parche (PSCoV), el promedio del vecino más cercano (MNN) y el índice de diversidad de Shannon (SHDI). Para evaluar la composición y la estructura de la vegetación, se establecieron parcelas de 50 x 20 m. para las especies leñosas y cuadrantes de 1 x 1 m., para las especies herbáceas. Con estos datos, se seleccionaron las especies con el 80% de abundancia y con el mayor nivel de importancia para estudiar sus rasgos estructurales, foliares, biomasa de epífitas y densidad de raíces finas. Los anteriores rasgos se analizaron a nivel individual (especies) y a nivel de cuenca, mediante el escalonamiento de los valores promedios ponderados. Para evaluar las condiciones de los suelos, se excavaron calicatas distribuidas en diferentes gradientes altitudinales dentro de cada cuenca y se analizaron propiedades hidrofísicas como: la textura, el contenido de materia orgánica, la densidad aparente, la porosidad total del suelo, la conductividad hidráulica saturada, la retención de humedad del suelo y la densidad y profundidad de las raíces finas. Para analizar las condiciones climáticas e hidrológicas en cada cuenca se midieron las diferentes variables meteorológicas y los flujos de agua superficial y subsuperficial como la precipitación, escorrentía superficial, la infiltración, el contenido de humedad de suelo, el caudal y se calculó la evapotranspiración. Finalmente, los resultados fueron analizados estadísticamente y validados frente a las hipótesis planteadas en cada uno de los capítulos. Los resultados evidenciaron que la transformación del bosque Tucumano-Boliviano es producto del establecimiento de áreas con pasturas para ganadería extensiva y alguna actividad agrícola, lo que incrementó la heterogeneidad y fragmentación del paisaje, provocando cambios en la vegetación, determinados por la dominancia de especies de la familia Myrtaceae y Lauraceae en las cuencas conservadas y de Asteraceae y Poaceae en las cuencas transformadas. En cuanto a la estructura las diferencias fueron menos perceptibles entre las especies leñosas y más notorias en la altura de las especies herbáceas. Los rasgos de la vegetación demostraron ser una buena herramienta para corroborar el impacto de la transformación del paisaje sobre las cuencas, dado que segregó los rasgos en función del estado de conservación/intervención de cada una de las cuencas. En este sentido, los rasgos estructurales, la biomasa de epífitas y la densidad de raíces finas tuvieron mayor asociación con las cuencas conservadas y los rasgos foliares tuvieron mayor asociación con las cuencas transformadas. La caracterización de las variables hidrofísicas del suelo evidenciaron que los suelos de las cuencas transformadas tienen menor contenido de materia orgánica, presentan una mayor densidad aparente y menor porosidad, conductividad hidráulica saturada y densidad de raíces finas, implicando una degradación de los suelos, la cual tuvo efectos negativos en el funcionamiento ecohidrológico de las cuencas transformadas, ya que incrementó la escorrentía superficial y disminuyó la infiltración. Estos cambios modificaron las dinámicas de la humedad del suelo y las respuestas de las cuencas a los eventos de precipitación, generando caudales extremos en periodos de lluvias y caudales muy bajos en periodos secos. Por otra parte, los rasgos de la vegetación demostraron que son importantes en la determinación del funcionamiento ecohidrológico de los ecosistemas estudiados, donde los rasgos estructurales protegen al suelo de la degradación y los rasgos foliares modulan las salidas de agua del ecosistema y la fracción de agua que queda almacenada. De esta manera, se concluye que la presente investigación aporta conocimientos que profundizan las interacciones ecohidrológicas a diferentes escalas.Ítem Ecohydrological dynamics of páramo plant communities in relation to their functional traits, soils and climate in Los Nevados National Park, Colombia(Universidad Nacional de Colombia, 2023-09-18) Gutiérrez-Lagoueyte, Maria Elena; Tobón Marín, Conrado; Maria Elena Gutiérrez-Lagoueyte [0000-0001-7984-3139]; https://www.researchgate.net/profile/Maria-Gutierrez-Lagoueyte; Hidrología y Modelación de EcosistemasLos páramos son ecosistemas de los Andes tropicales reconocidos por su contribución única a la biodiversidad, y por su aporte a los diversos servicios ecosistémicos, siendo la regulación hídrica uno de los más relevantes. En las últimas décadas se han desarrollado estudios enfocados en el balance hídrico de los páramos, pero el rol específico de la vegetación en el balance hídrico es todavía limitado. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue analizar de forma detallada los procesos ecohidrológicos a escala de comunidades de vegetación en los ecosistemas de páramo y su relación con los rasgos funcionales, suelos y clima. El estudio se desarrolló en zona de páramo medio (4000 a 4300 m) en la cuenca alta del río Claro, Parque Nacional Natural Los Nevados. Se partió por la identificación de las comunidades de vegetación mediante el agrupamiento en función de la composición y abundancia de especies, y se determinaron cinco comunidades (cojines, mixto, arbustal con pajonal, pajonal, y pajonal con frailejones). Se midieron un set de rasgos funcionales asociados con la ecohidrología a nivel de dosel, hojas, tallo, flujos hídricos y raíces, y se compararon entre especies, evidenciándose las diferentes estrategias ecológicas y el agrupamiento en función de las mismas, de las cuales resaltan las formas de crecimiento como una expresión general de las diferentes adaptaciones al medio. Posteriormente, se determinaron y compararon las propiedades hidrofísicas y la dinámica del agua en el primer metro del suelo en sitios asociados a las cinco comunidades de plantas. Se determinaron también las variables ecohidrológicas a nivel de las comunidades de plantas; la evapotranspiración se determinó y comparó mediante dos métodos, la ecuación de Penman-Monteith ajustada a las condiciones de la vegetación, y la estimación indirecta mediante la pérdida de agua en el suelo en la zona de raíces finas, obteniendo valores apropiados para el páramo, pero mayores valores con el primer método. La interceptación de la lluvia en el dosel se midió y comparó entre las cinco comunidades mediante el uso de canales metálicos bajo el dosel y pluviómetros, encontrando que este proceso está determinado por las condiciones de cobertura del dosel, así como la lámina, intensidad y duración de los eventos de lluvia. Posteriormente, se calculó el balance hídrico en cada una de las comunidades, encontrando una importante recarga de agua a nivel del suelo, diferente entre las comunidades de plantas. Finalmente, se analizó la relación entre rasgos funcionales ponderados a nivel de comunidad y los procesos ecohidrológicos, encontrando cómo algunos de estos rasgos tienen un mayor efectos sobre la humedad del suelo, la evapotranspiración o interceptación. (texto tomado de la fuente)Ítem Ecología de gradientes en paisajes fragmentados andinos(Universidad Nacional de Colombia, 2020) Ortiz Yusty, Carlos Eduardo; Zamora-Abrego, Joan Gastón ; ORTIZ-YUSTY, CARLOS [0000-0002-8119-5270]; Zamora-Abrego, Joan Gastón [0000-0003-2904-4077]; https://www.researchgate.net/profile/Carlos-Ortiz-Yusty; Ecología y Conservación de Fauna SilvestreLa crisis de pérdida de biodiversidad ha generado numerosos estudios para evaluar los efectos de las actividades humanas sobre la biodiversidad, especialmente en términos de pérdida y fragmentación de hábitats. La conceptualización y delimitación de los hábitats en los estudios de pérdida y fragmentación de hábitat a menudo se simplifica bajo el modelo de parche-corredor-mosaico (M-PCM), lo que puede limitar la efectividad de las acciones de conservación. La simplificación de los hábitats y la relación de los organismos con estos en el modelo M-PCM puede ser una de las causas de los resultados conflictivos obtenidos en los análisis de comunidades biológicas. En este trabajo se propone que analizar los hábitats y la respuesta de los organismos a estos con un enfoque de gradientes (M-G), que represente de manera más realista el ambiente y sea consistente con la teoría de nicho ecológico, puede conducir a obtener conclusiones más precisas al evaluar los efectos del cambio ambiental sobre la distribución de las especies. Se destaca la importancia de investigar diferentes formas de cuantificar el cambio ambiental y caracterizar la respuesta de la biodiversidad a estos cambios a diferentes escalas espaciales y ecológicas. (Texto tomado de la fuente)Ítem Annual tree rings in the rainiest forests of the Americas(Universidad Nacional de Colombia, 2021) Giraldo, Jorge A.; Valle, Jorge Ignacio del; Bosques y Cambio ClimáticoIn this dissertation, I explore the dendrochronological potential of trees from a lowlands tropical wet forest (Precipitation over 7,200 mm y-1), without seasonal water deficit or flooding. I study the causes and sensitivity of annual growth rings to climate variables in several tree species by different methods. I analyzed the anatomical features of 81 tree species (~ 45% showed well-defined tree rings) (Chapter 1). Then I present results of tree ring frequency and possible causes of tree ring formation. I observed both positive and negative growth answers to water and light availability, depending on the tree species, suggesting that either excess or deficit of growth factors may explain seasonal growth rhythms in some trees (Chapter 2). This fact is also observed by the intra-annual variability of stable isotopes in tree rings (Chapter 3). As a study case, I present a practical application of dendroecology as an effective tool for resolving disputes in forensic sciences, the first carried in the biogeographic Chocó region (Chapter 4). This research opens a new frontier for tree rings science, the ever-wet tropical forests without water deficit.Ítem The influence of biogeographic history on the structure and functioning of Neotropical tree communities.(Universidad Nacional de Colombia, 2021) González Caro, Jilbert Sebastián; Duque Montoya, Álvaro Javier; Conservación, uso y biodiversidadThe biogeographic history is an overlooked component of community assembly analysis and its implications on ecosystem functioning. In this dissertation, we incorporated the geological history of South America to assess hypotheses about the mechanisms that drive the community assembly of Neotropical tree communities. We combined phylogenetic and vegetation plots across the Amazon and the Andean regions to evaluate the role of historical dispersal and environmental gradients as drivers of the phylogenetic structure, diversity, and phylogenetic differentiation among tree communities: 1. We assessed the role of geology, soil conditions, and flooding as environmental drivers of the Amazon tree phylogenetic diversity relative to historical dispersal. We found that historical dispersal overrides environmental at large spatial scales, while environmental conditions drive community assembly at local scales. 2. We tested the dispersal of temperate tree clades to tropical highlands after the Andean uplift and their implications on the phylogenetic diversity and forest structure. We found that the colonization of temperate clades on the tropical Andes increases the phylogenetic diversity, which increases elevation in three independent datasets (at local scales elevational gradient, at the regional scale in plots across Colombia, and at the continental scale across the subtropical and tropical Andes). We also reported the influence of temperate clades as drivers of large carbon stocks in tropical highlands because these trees maintain large sizes in cold conditions. 3. We highlight the importance of dispersal of temperate clades in the formation of tropical Andean flora. In summary, historical dispersal is a key mechanism overlooked in Neotropical tree community assembly.