Catalina Gonzalez Arango

El cambio climático y las pérdidas de biodiversidad son tal vez dos de los más grandes retos que enfrentamos como sociedad. Por una parte, el clima es uno de los principales factores físicos que determina los patrones de distribución, la abundancia y la estructura de los ecosistemas terrestres y acuáticos. Por tanto, la biodiversidad está sujeta a permanente transformación como resultado de los cambios en el clima. Por otra parte, los seres vivos tienen un efecto directo sobre el sistema climático, pues modifican continuamente los balances y flujos de energía y de materia por medio de procesos ecofisiológicos y metabólicos. El cambio climático actual, mayormente causado por las actividades humanas, se ha identificado como una de las amenazas más serias que atentan contra los ecosistemas naturales y la supervivencia de nuestra sociedad como la conocemos hoy, ya que cambia las condiciones de referencia en las que hemos evolucionado como especie. Por otra parte, la biodiversidad (genética, de especies, comunidades, ecosistemas) responde a estos cambios buscando nuevos puntos de equilibro a través de modificaciones en su distribución geográfica, en su fisiología, y en su fenología.  El cambio climático actual aparece como nueva fuente de estrés que actúa sinérgicamente junto con los demás factores que amenazan la biodiversidad, como lo son la sobreexplotación de los recursos naturales, la destrucción de los hábitats y la fragmentación y la proliferación de especies invasoras. Es asi como se vuelve indispensable evaluar el grado de riesgo al cambio climático al que se encuentran sometidos diferentes componentes de la biodiversidad. El uso de indicadores para determinar la vulnerabilidad ecológica de especies y ecosistemas al cambio climático ha estado generalmente limitado a evaluar el grado de exposición sin considerar la sensibilidad natural de los sistemas biológicos (e.g. tolerancia climática, resistencia fisiológica del estrés, etc).  En este proyecto buscamos evaluar indicadores ecofisiológicos que estimen tolerancia, plasticidad y resiliencia ecológica mediante el desarrollo de herramientas practicas para evaluar la vulnerabilidad de las especies al cambio climático y a la alteración de los ecosistemas. Este proyecto está principalmente enfocado en la Orinoquía colombiana, con enfasis en ecosistemas en sabanas híper-estacionales, bosques inundables y formaciones rocosas. 

Con más de dos tercios de su población concentrada en zonas montañosas, Colombia afronta numerosos fenómenos de remoción en masa asociados a fenómenos de variabilidad climática, erupciones volcánicas y sismos. La gestión del riesgo de desastres busca intervenir factores ambientales, sociales, y económicos que condicionan el nivel de exposición, su susceptibilidad a sufrir daños, y su capacidad de respuesta, disminuyendo la vulnerabilidad de la comunidad, ecosistema e infraestructura potencialmente afectados por futuros eventos. Sin embargo, existen las siguientes problemáticas: i. usualmente, la atención se enfoca en la evaluación de la amenaza y poco en la disminución de la vulnerabilidad, y ii. la responsabilidad frente a un evento extremo recae exclusivamente en la respuesta del estado, desligando la participación social en la preparación, atención, y recuperación ante un evento. Este proyecto propone una búsqueda transdisciplinaria para la formulación de una estrategia de mitigación de fenómenos de remoción en masa en territorios volcánicos centrada en el empoderamiento de las capacidades locales, atendiendo las problemáticas mencionadas. La zona de estudio se encuentra en el flanco SW del Complejo Volcánico Doña Juana, Nariño, donde convergen un ambiente geológico altamente dinámico y favorable para la generación de eventos extremos, ecosistemas y poblaciones vulnerables asentados en zonas de amenaza alta, y dentro del contexto histórico del conflicto armado en Nariño. De esta manera el proyecto aspira a un avance trascendental en la investigación de alternativas de mitigación basadas en la relación entre las comunidades y su ecosistema, como estrategia de crecimiento sostenible y resiliente.

El cambio climático y las pérdidas de biodiversidad son tal vez dos de los más grandes retos que enfrentamos como sociedad. Por una parte, el clima es uno de los principales factores físicos que determina los patrones de distribución, la abundancia y la estructura de los ecosistemas terrestres y acuáticos. Por tanto, la biodiversidad está sujeta a permanente transformación como resultado de los cambios en el clima. Por otra parte, los seres vivos tienen un efecto directo sobre el sistema climático, pues modifican continuamente los balances y flujos de energía y de materia por medio de procesos ecofisiológicos y metabólicos. El cambio climático actual, mayormente causado por las actividades humanas, se ha identificado como una de las amenazas más serias que atentan contra los ecosistemas naturales y la supervivencia de nuestra sociedad como la conocemos hoy, ya que cambia las condiciones de referencia en las que hemos evolucionado como especie. Por otra parte, la biodiversidad (genética, de especies, comunidades, ecosistemas) responde a estos cambios buscando nuevos puntos de equilibro a través de modificaciones en su distribución geográfica, en su fisiología, y en su fenología.  El cambio climático actual aparece como nueva fuente de estrés que actúa sinérgicamente junto con los demás factores que amenazan la biodiversidad, como lo son la sobreexplotación de los recursos naturales, la destrucción de los hábitats y la fragmentación y la proliferación de especies invasoras. Es asi como se vuelve indispensable evaluar el grado de riesgo al cambio climático al que se encuentran sometidos diferentes componentes de la biodiversidad. El uso de indicadores para determinar la vulnerabilidad ecológica de especies y ecosistemas al cambio climático ha estado generalmente limitado a evaluar el grado de exposición sin considerar la sensibilidad natural de los sistemas biológicos (e.g. tolerancia climática, resistencia fisiológica del estrés, etc).  En este proyecto buscamos evaluar indicadores ecofisiológicos que estimen tolerancia, plasticidad y resiliencia ecológica mediante el desarrollo de herramientas practicas para evaluar la vulnerabilidad de las especies al cambio climático y a la alteración de los ecosistemas. Este proyecto está principalmente enfocado en la Orinoquía colombiana, con enfasis en ecosistemas en sabanas híper-estacionales, bosques inundables y formaciones rocosas. 

Con más de dos tercios de su población concentrada en zonas montañosas, Colombia afronta numerosos fenómenos de remoción en masa asociados a fenómenos de variabilidad climática, erupciones volcánicas y sismos. La gestión del riesgo de desastres busca intervenir factores ambientales, sociales, y económicos que condicionan el nivel de exposición, su susceptibilidad a sufrir daños, y su capacidad de respuesta, disminuyendo la vulnerabilidad de la comunidad, ecosistema e infraestructura potencialmente afectados por futuros eventos. Sin embargo, existen las siguientes problemáticas: i. usualmente, la atención se enfoca en la evaluación de la amenaza y poco en la disminución de la vulnerabilidad, y ii. la responsabilidad frente a un evento extremo recae exclusivamente en la respuesta del estado, desligando la participación social en la preparación, atención, y recuperación ante un evento. Este proyecto propone una búsqueda transdisciplinaria para la formulación de una estrategia de mitigación de fenómenos de remoción en masa en territorios volcánicos centrada en el empoderamiento de las capacidades locales, atendiendo las problemáticas mencionadas. La zona de estudio se encuentra en el flanco SW del Complejo Volcánico Doña Juana, Nariño, donde convergen un ambiente geológico altamente dinámico y favorable para la generación de eventos extremos, ecosistemas y poblaciones vulnerables asentados en zonas de amenaza alta, y dentro del contexto histórico del conflicto armado en Nariño. De esta manera el proyecto aspira a un avance trascendental en la investigación de alternativas de mitigación basadas en la relación entre las comunidades y su ecosistema, como estrategia de crecimiento sostenible y resiliente.

En la actualidad nos encontramos en una crisis de conservación de la biodiversidad, causada por las actividades antrópicas ocurridas tras la Revolución Industrial. Esta crisis es de tal magnitud que se considera como la sexta extinción masiva, solo que se está llevando a cabo en una escala de tiempo mucho menor a la de las otras cinco extinciones masivas ocurridas en la historia de la vida en la tierra. Dada la rapidez de la ocurrencia de esta crisis, se hace necesario estudiar la biodiversidad con el fin de tomar medidas para garantizar la supervivencia de las especies a largo plazo.  Sin embargo, es muy difícil plantear planes de conservación si no se conocen la abundancia demográfica, distribución geográfica, más la variabilidad morfológica y genética de las poblaciones salvajes. Dentro de los grupos más amenazados y de mayor interés para el público se encuentran los tetrápodos (anfibios, reptiles, aves, y mamíferos). En Colombia el estado de conservación de muchas especies de tetrápodos es poco conocida debido a la escasa información que se tiene sobre su historia natural, ya que muchas especies (sobre todo, los serpientes y los mamíferos) presentan hábitos crípticos y/o presentan bajas densidades poblacionales y por ende son difíciles de observar. Como consecuencia, los inventarios y colectas en el campo han sido limitados en el tiempo y el espacio, comúnmente llevando a una subestimación del estado de conservación de algunas especies. Por otro lado, son escasos los datos cuantitativos registrando los efectos de las principales amenazas de estos vertebrados. Algunos estudios infieren que aparte de la destrucción del hábitat, la tasa de mortalidad por el atropello vehicular y trabajadores de campo son dos de las amenazas más importantes para los tetrápodos, por ejemplo en el caso de las serpientes. Aparte de estas amenazas antropogenicas, también existen otras causas naturales poco estudiadas como enfermedades o depredación que con llevan al encuentro de tetrápodos muertos en numerosas salidas de campo de la universidad.  Dado que el país parece encaminarse a un posible periodo de post-conflicto, empezará una etapa de urbanización en Colombia con un aumento de construcción de carreteras. Esto conlleva a un mayor encuentro entre trafico vehicular, trabajadores del campo, y los animales salvajes, aumentando la probabilidad de mortalidad de animales por atropello vehicular o machetazos indiscriminados. Por otro lado, en las ultimas décadas también ha ocurrido un aumento de enfermedades poco estudiadas en poblaciones silvestres que llevan a la muerte de muchos individuos y sin duda alguna también hay muchas causas de muerte natural de vertebrados que la ciencia desconoce. Con la ayuda del permiso marco, se pretende recolectar y recuperar especímenes de estos grupos faunísticos encontrados muertos en el campo dado a los diversos escenarios mencionados. Cada ejemplar no solo ayudará a cuantificar cuáles son las posibles especies más afectadas por dichas actividades antropogénicas (atropellados y sacrificados por campesinos), sino también proporcionar datos valiosos sobre enfermedades, dinámicas de depredación, distribución geográfica, variación morfológica, y fenología demográfica. Los ejemplares (completos o partes de ellos) serán depositado en una colección de historia natural (como Museo de Historia Natural ANDES) y, cuando posible, con un tejido para futuros estudios taxonómicos o patológicos basados en datos genéticos. Por otro lado, con estos datos de mortalidad también se pueden predecir las épocas con mayor actividad de migración y estimar en qué épocas se encuentran más vulnerables los tetrápodos. Esta información es vital para establecer el estado de conservación y tomar decisiones sobre el manejo de cada especie en particular. El propósito de este proyecto es recopilar evidencia que permita tener un acercamiento informado a la importancia de la mortalidad de anfibios, reptiles, aves, y mamíferos (los tetrápodos) en el territorio colombiano por muerte natural, por enfermedades emergentes, atropello vehicular, o por parte de los trabajadores de campo, y conocer mejor la distribución geográfica e historia natural de especies de baja densidad.

Las actividades antrópicas a lo largo de la historia han traído consigo un alto impacto sobre las dinámicas biológicas y fisicoquímicas de los sistemas acuáticos neotropicales y globales. Actualmente, estos ecosistemas se encuentran, en un alto porcentaje, en estado crítico mostrando un descenso en el número de especies sin precedentes y como en ningún otro componente de la biodiversidad global. Estos impactos antrópicos tienden a evidenciarse sin embargo en algunos casos en escalas temporales prolongadas (decadas-milenios) y por lo tanto, cambios en las dinámicas poblacionales de las especies acuáticas asociadas tienden a ser obviadas por los estudios cortoplacistas de común aplicación. El uso de técnicas paleoecológicas y registros históricos (mapas, colecciones de herbarios y fotografías), ofrecen sin embargo, una valiosa alternativa de información para establecer relaciones de causa-efecto en escalas temporales prolongadas. Por medio de dos casos de estudio sobre dos ecosistemas lacustres con similar hidrología e historia de disturbios antrópicos (Sistema Lagunar de Fúquene en Colombia y el Lago Gatún en Panamá) y el uso de registros contemporáneos, paleoecológicos y de datos históricos, este estudio tiene como objetivo: (i) llenar vacíos existentes sobre la distribución y dinámicas poblacionales de diferentes grupos biológicos (peces, macrófitos, invertebrados y diatomeas) asociados a los sistemas lacustres neotropicales; y (ii) cómo éstos han respondido a las diferentes presiones antrópicas durante los últimos siglos. Los resultados esperados de este estudio incluyen: (i) determinar la factibilidad de usar métodos paleolimnológicos para el estudio histórico de introducción de especies exóticas y cambio ambiental en lagos del neotrópico; (ii) entender el estado ecológico actual de los lagos de estudio en relación con las presiones ambientales asociadas; (iii) proveer condiciones de referencia (líneas base) para establecer objetivos claros de manejo y conservación; (iv) proveer nuevos registros de grupos biológicos poco estudiados para estos dos sistemas y en general para el neotrópico; y (v) proveer una de las primeras reconstrucciones para ecosistemas lacustres sobre las consecuencias de las introducciones de especies y los potenciales efectos asociados con otros cambios ambientales en un contexto histórico (decenas a centenas de años). Con este proyecto se busca integrar de manera novedosa diferentes áreas del conocimiento y metodológicas para el entendimiento de sistemas lacustres neotropicales y su conservación y manejo integral.

Las reconstrucciones climáticas de altísima resolución (subdecadales-estacionales) en zonas andinas tropicales son escasas por la falta de archivos climáticos apropiados. Gracias a la excepcional preservación de un depósito de turba antigua de edad cuaternaria encontrado en la Cordillera Central Colombiana (1400 msnm) se propone hacer un estudio multiproxy para reconstruir la dinámica climática y ambiental de los ecosistemas de bosque premontanos durante el Cuaternario. Utilizaremos análisis submilimétricos de isotópos estables de oxígeno y de carbono (d18O, d13C) en restos de maderas subfósiles para identificar posibles señales climáticas de resolución intranual. Para poder traducir las señales isotópicas en climáticas, es fundamental hacer una identificación taxonómic precisa de las especies de árboles y comparar con ejemplares modernos que viven bajo los regímenes climáticos actuales. Por ello emplearemos varias técnicas complementarias para  la apropiada identificación de las especies de árboles. Usaremos, por primera vez en Colombia, técnicas de ADN fósil en las maderas subfósiles que se cotejarán con análisis anatómicos e histológicos de las mismas piezas.  Los análisis de polen y de isótopos de C y N en los sedimentos complementarán la caracterización de las comunidades de plantas y permitirán tener un panorama más general sobre el cambio de la vegetación en respuesta a los cambios ambientales en escalas de tiempo centeniales y mileniales. El marco de referencia cronológico y estratigráfico nos perimitirá conocer los procesos de formación del depósito de turba en función de variables como el clima, la microtopografía, la tectónica y el vulcanismo. Con este proyecto buscamos la integración novedosa de diversas áreas del conocimiento y métodológicas para acercarnos a la comprensión de fenómenos climáticos subdecadales de gran relevancia para la sociedad.

Los eventos volcánicos tienen efectos directos e indirectos sobre los ecosistemas naturales circundantes según su frecuencia, intensidad y tipo. Típicamente, los eventos volcánicos se consideran agentes destructivos que modifican catastróficamente los paisajes y las coberturas naturales mediante la depositación de materiales piroclásticos que queman o ahogan la vegetación,  o porque promueven los movimientos en masa y el flujo de material pendiente abajo, con un gran potencial de modificar los paisajes circundantes. Por otra parte, los materiales de origen volcánico tienen grandes efectos positivos sobre la formación y fertilidad de los suelos y promueven el aumento de la productividad biológica, por tanto han sido especialmente atractivos para los grupos humanos a lo largo de su historia y han favorecido por ejemplo, el desarrollo de la agricultura. De esta manera, los ambientes caracterizados por actividad volcánica están sujetos a dinámicas particulares de construcción/deconstrucción permanente y los ecosistemas que allí se establecen tendrán composiciones y dinámicas únicas como respuestas a estas características.Por otra parte la actividad volcánica es un importante agente modificador del clima en distintas escalas espacio-temporales. A corto plazo, las erupciones volcánicas, que están acompañadas de grandes emisiones de gases y material piroclástico a la atmósfera, pueden tener efectos refrigerantes ya que disminuyen la insolación que llega a la superficie terrestre, disminuyendo a su vez la eficiencia fotosintética de las plantas y su productividad. Es por ello que  históricamente las erupciones volcánicas se han podido vincular a períodos de hambrunas que han resultado del colapso de los sistemas agrícolas.  Además, el material particulado y que se libera a la atmósfera actúa como núcleos de condensación, lo que cambia los procesos de formación de nubes, con efectos importantes sobre la cantidad y distribución de la precipitación (Iles et al., 2014). Por otra parte, en escalas de tiempo mayores y según la magnitud de la actividad volcánica, los gases de efecto invernadero liberados a la atmósfera pueden aumentar el forzamiento radiativo y calentar el planeta. Mediante el estudio de las capas sucesivas de materiales volcánicos (que representan períodos “durante” la actividad volcánica) que se alternan con capas de paleosuelos (que representan períodos volcánicos inactivos “antes” y  “después”), podremos estudiar  las interacciones entre vegetación-suelos-volcanes-clima en el pasado.  Por medio del análisis paleoecológico multiproxy de los suelos y de los restos vegetales (semillas, maderas, polen) que se preservan en las capas de sedimentos volcánicos, antes, durante y después de los eventos volcánicos, queremos analizar la composición y diversidad de los bosques que circundan los volcanes y su dinámica temporal en relación con el vulcanismo. Una vez caracterizadas los ecosistemas, podremos abordar preguntas sobre la resiliencia de estos frente a eventos volcánicos recurrentes.