Artículos Científicos Número 6 Volumen 3

Proyectando el impacto del cambio climático sobre la avifauna de áreas protegidas: el caso del Parque Nacional Natural Chingaza, Colombia

Acceso Libre | Artículo Revisado por Pares

Chad Wilsey1, Joanna Wu1, Lotem Taylor1, Alke Voskamp2, Steve Willis2, Luis Guillermo Linares-Romero3,  Fredy Avellaneda3, Irene Aconcha Abril3, Diego Ochoa4, Stuart Butchart5

1 National Audubon Society, 225 Varick Street, 7th Floor, New York, NY 10014, US. cwilsey@audubon.org, +1.415.644.4615
2 Department of Biosciences, Durham University, DH1 3LE Durham, United Kingdom
3 Parques Nacionales Naturales de Colombia, Calle 74 no 11 – 81 Bogotá, Colombia
4 National Audubon Society Colombia, Carrera 11 86 32 OF 301, Bogotá, Colombia
5 Birdlife International, David Attenborough Building, 1st Floor, Pembroke Street, Cambridge, United Kingdom

 

Resumen

     Los impactos de las actividades humanas sobre la avifauna son menores dentro de áreas protegidas que fuera de las mismas; sin embargo, los efectos del cambio climático se observan por igual en ambos escenarios. Con el fin de entender las consecuencias potenciales del cambio climático sobre las comunidades de aves dentro de un área protegida, utilizamos modelos de distribución de especies que relacionan los mapas de rango con los datos climáticos históricos y proyectados para mediados de siglo (2041-2070) bajo proyecciones de alta y moderada concentración de gases de efecto invernadero, Trayectorias de Concentración Representativas (Representative Concentration Pathways, RCP, por sus siglas en inglés) 8.5 y RCP 4.5. Analizamos las proyecciones de idoneidad climática a lo largo del tiempo en el Parque Nacional Natural Chingaza (PNN Chingaza), Colombia, clasificándolas como: mejorando, empeorando, estable, colonización potencial y posible extirpación. De acuerdo con nuestros modelos, la idoneidad climática en el escenario de altas emisiones prevé que las condiciones mejoren para 54 especies de aves presentes en el parque, se mantengan estables para 22, y empeoren para 49 especies. Se predice un cambio en el clima idóneo para 79 especies de aves con potencial de extirpación en el parque, mientras que estas mismas condiciones climáticas favorecerán a 132 especies que actualmente no ocurren en el parque, aumentando la probabilidad de colonización en el área protegida. Se estima que para el año 2050, el recambio proyectado de la composición de especies de aves dentro del parque sea de 47% en el escenario de altas emisiones y de 39% en el escenario de bajas emisiones. De forma general, se prevé que, en las próximas décadas, ocurra un cambio considerable en las comunidades de aves, lo cual requerirá una estrategia para la adaptación al cambio climático en áreas protegidas.

Palabras claves: Adaptación al Cambio Climático, Áreas Protegidas, Biodiversidad, Colombia, Comunidad de Aves, Conservación, Modelos de Distribución de Especies, Parque Nacional Natural Chingaza.

Abstract

     Birds in national parks are protected from most threats, but remain exposed to the effects of climate change. To understand how climate change is likely to alter bird communities in protected areas, we used species distribution models relating range maps to historical climate data and projected to mid-century (2041–2070) under high and moderate greenhouse gas concentration trajectories, Representative Concentration Pathways (RCP) 8.5 and RCP 4.5. We analyzed climate suitability projections over time in Chingaza National Natural Park, Colombia, classifying them as improving, worsening, stable, potential colonization, and potential extirpation. Among the analyzed species currently found in the park, the climatic suitability under the high emissions route is expected to improve for 54 species, remain stable for 22, and worsen for 49. The ideal climate stops occurring for 79 species with potential for extirpation in the park. The climate is expected to be suitable for 132 species that are not currently found in the park, with the potential for local colonization. The estimated turnover of species within the park between the present and 2050 is 47% under the high emissions pathway, and decreases to 39% under the low emission pathway. Substantial change to bird and ecological communities is anticipated in coming decades, requiring a strategy for climate change adaptation.

Key words: Bird communities, Biodiversity, Chingaza National Natural Park, Climate Change Adaptation, Colombia, Conservation, Protected Áreas, Species Distribution Models.

 

Cita: Wilsey, C., Wu, J., Taylor, L., Voskamp, A., Willis, S., Linares-Romero, L. G., …Butchart, S. (2019). Proyectando el impacto del cambio climático en la avifauna de áreas protegidas: el caso del Parque Nacional Natural Chingaza, Colombia. Revista Yu’am 3(6): 4-21.
Recibido: 01/05/2018
Aceptado: 17/12/2018
Publicado: 01/09/2019

Introducción

     A pesar de estar protegidos por la ley, los ecosistemas inmersos en las áreas protegidas se enfrentan a numerosas amenazas, incluidas las especies invasoras, cambio de uso de suelo, extracción ilegal de recursos (p. ej. deforestación o minería), cultivos ilícitos y el cambio climático (Bruner, Gullison, Rice y da Fonseca, 2001; Feeley y Silman, 2016). Por ejemplo, la amenaza del cambio climático en los parques de la Amazonia es igual o mayor a los efectos de la deforestación que en ella ocurre (Feeley y Silman, 2016). Consecuentemente, el cambio climático incrementa los impactos de la deforestación (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible [MADS], 2012). Las aves, aparte de responder a cambios ambientales mediante movimientos altitudinales, se enfrentan con hábitats altamente fragmentados que afectan su distribución potencial (Forero-Medina et al., 2011b). Teniendo en cuenta lo anterior, el cambio climático se suma a otras amenazas que afectan las especies dentro de áreas protegidas, haciendo imperativo el desarrollo de investigaciones que permitan evaluar y mitigar los efectos del cambio climático sobre la avifauna y sus hábitats.

Foto de Portada: Lucho Linares

 

     Los elementos de la biodiversidad son considerados indicadores de la composición, estructura, y función de los ecosistemas (Noss, 1990). Las aves, en particular, se consideran indicadoras de cambios ecológicos debido a que (1) es un grupo que incluye especies con nichos ecológicos diversos, (2) presentan similitud de nichos aun cuando sus dinámicas ecológicas son distintas; y (3) son generalmente conspicuas (Noss, 1990). Adicionalmente, las aves se encuentran entre los taxones más estudiados; por ejemplo, se cuenta con investigaciones que han documentado los impactos del cambio climático y la respuesta que las aves podrían tener ante este fenómeno (Pearce-Higgins y Green, 2014). Por ejemplo, estudios han reportado que especies no adaptadas al frío aumentan en abundancia al aumentar la temperatura media ambiental, en comparación con las especies adaptadas al frío (Devictor et al., 2012); aves endémicas que disminuyen abruptamente con el calentamiento (Peterson et al., 2015); movimientos altitudinales generan variaciones en la comunidad de aves a lo largo de 25 años (Stiles, et al., 2017); y aves de alta montaña reducen su rango de distribución y abundancia (Freeman et al., 2018). Una síntesis global de estudios relacionados a los efectos de cambio climático en la avifauna sugiere que una de cada cinco especies de aves ha experimentado impactos negativos del cambio climático (Pacifici et al., 2017), incluyendo la extinción local (Wiens, 2016). En un escenario de extinción local ocurrido en el límite del rango de distribución de la especie, se presenta una reducción de su área de ocupación; por el contrario, en un escenario de colonización, se espera que la especie aumente su área de distribución. Cuando un evento de extinción local o colonización ocurre en el límite del rango de una especie, ocasiona una reducción o expansión de su rango de distribución. Esos límites del rango (extremos superiores e inferiores), así como la latitud (Princé y Zuckerberg, 2015), que presentan las aves está cambiando con temperaturas elevadas y patrones de precipitación alterados (Forero-Medina et al., 2011a).

     Una evaluación general de la vulnerabilidad de las aves, basada en la exposición al cambio climático y las medidas relacionadas con la sensibilidad y capacidad de adaptación (considerando rasgos como la especialización del hábitat, vida útil, capacidad de dispersión y fecundidad), sugiere que entre 24 y 50 % de las aves son altamente vulnerables al cambio climático (Foden et al., 2013). Un clima cambiante afectará la idoneidad de una localidad para las especies, con los correspondientes efectos sobre la composición de la comunidad y las abundancias relativas. Por ejemplo, Velásquez-Tibatá et al. (2013) sugieren que el sistema de áreas protegidas de Colombia albergaría un menor número de especies de aves como consecuencia de los efectos del cambio climático porque la composición de especies en cada parque cambiaría. La idoneidad climática para una especie se puede caracterizar por el uso de modelos de distribución, que relacionan el rango de una especie con covariables ambientales, incluido el clima (Peterson et al., 2011). Las condiciones ambientales ocupadas por la especie representan el nicho realizado (Soberón, et al., 2017), reconociendo que el nicho realizado se limita por factores bióticos tanto como abióticos. Las predicciones de estos modelos se pueden transferir al espacio geográfico para mapear las distribuciones potenciales de especies en un escenario de clima proyectado hacia el futuro (Anderson, 2013). Las estimaciones de idoneidad climática pueden correlacionarse con la abundancia relativa (VanDerWal, Shoo, Johnson y Williams, 2009), y los cambios en la idoneidad climática rastrean las tendencias de la población a lo largo del tiempo (Stephens et al., 2016). Por lo tanto, las proyecciones explican como las poblaciones y las comunidades podrían responder al cambio climático futuro. Mientras el clima cambia localmente, su idoneidad puede empeorar para algunas especies y mejorar para otras. Estos cambios en el clima resultan en la potencial extirpación o colonización local de especies (Wu et al., 2018).

     Una mejor comprensión de los escenarios de distribución futuros para las aves en las áreas protegidas puede orientar la gestión y toma de decisiones de largo plazo sobre manejo de estas. En el presente estudio, analizamos las proyecciones de idoneidad climática a lo largo del tiempo en el Parque Nacional Natural Chingaza (PNN Chingaza), Colombia. Otros estudios han aplicado análisis similares al nivel regional para hacer una red de áreas protegidas más resiliente al cambio climático (Hole et al., 2011). Las zonas montañosas de Colombia, correspondientes a los tres ramales de la cordillera de los Andes y la Sierra Nevada de Santa Marta, cuentan con una gran diversidad biológica. Algunas de las proyecciones generadas sobre los efectos del cambio climático sobre la distribución de especies sugieren que, para el año 2080, los desplazamientos de múltiples especies a rangos altitudinales superiores van a ser mayores con respecto a los que actualmente se presentan (Pedraza y Zea 2010, citado en MADS, 2012). Este estudio tiene como objetivos principales (1) caracterizar los cambios proyectados en la idoneidad climática hacia mediados de siglo para un conjunto de especies de aves, (2) cuantificar el recambio potencial de especies, y (3) presentar recomendaciones para la gestión del parque en situaciones de clima cambiante.

Metodología

Modelos de distribución de especies

     Implementamos un análisis regional de los impactos del cambio climático sobre las aves de Sudamérica y el Caribe (www.audubon.org/ conservation/climate/actionplan, Birdlife y Audubon 2017). El estudio original examinó los cambios en los ensamblajes de especies en Áreas de Importancia para la Conservación de Aves (AICA). Aplicamos el marco teórico desarollado por Wu et al. (2018), elaborado para los parques nacionales de los Estados Unidos con base en las proyecciones de distribución de Birdlife y Audubon (2017), y caracterizamos los efectos potenciales del cambio climático sobre la avifauna y las implicaciones de manejo en uno de los Parques Nacionales Naturales de Colombia.

     Utilizamos como base modelos de distribución para 3,800 especies realizados por Birdlife y Audubon (2017), los cuales usan los datos del polígono BirdLife/NatureServe (Birdlife International, 2017) para representar los rangos de todas las especies reportadas para Sudamérica. Inicialmente, realizamos una proyección de los datos del rango de polígonos a 0.5° (~50 km2) de resolución. Asumimos la ocurrencia de la especie en una celda si el polígono de rango se superponía con la celda en al menos un 10%; en las celdas donde no se cumplía dicha condición asumimos ausencia de la especie. Para las especies que ocurrieron en menos de 50 celdas usando el método anterior, se realizó una intersección de su polígono de rango con una cuadrícula de 0.25° (~25 km2) para modelar a una resolución más detallada.

     Como variables explicativas para la proyección de los modelos de distribución de especies se utilizamos cuatro variables bioclimáticas correspondientes al promedio de la climatología global histórica (1960-1990), generadas por Worldclim (www.worldclim.org). Estas variables incluyeron: estacionalidad de la temperatura, temperatura máxima del período más cálido, precipitación total anual y estacionalidad de la precipitación. Estas variables se seleccionaron luego de análisis preliminares y con base en la experiencia previa de modelamiento de especies de aves tropicales y subtropicales (Bagchi et al., 2013; Baker et al., 2015; Hole et al., 2009, 2011).

     El estudio original seleccionó los siguientes modelos del clima global (MCG), disponibles en Worldclim, como representativos de las proyecciones futuras del cambio climático: Community Climate System Model 4 (CCSM4), Hadley Global Environment Model 2 (HadGEM2), Geophysical Fluid Dynamics Laboratory Coupled Model 3 (GFDL-CM3). Elegimos estos MCG teniendo en cuenta su buen desempeño en la representación de los regímenes climáticos en tres partes del mundo ampliamente separadas (Asia, Europa y América) y su alto rendimiento cuando se realiza una reducción a escala regional (McSweeney, Jones, Lee y Rowell, 2015). Para cada MCG consideramos dos escenarios diferentes de emisión de gases de efecto invernadero —denominados trayectorias o rutas de concentración representativas (RCP)— para las proyecciones a mediados de siglo: RCP 4.5 (proyección de emisión media) y RCP 8.5 (proyección de emisión alta).

     Modelamos la relación entre la distribución de las especies presentes en la actualidad y las cuatro variables bioclimá-ticas diferentes, utilizando cuatro algoritmos distintos de modelos de regresión generalizados (GLM, GAM GLM y GBM) y modelos RandomForest (RF). Estos modelos fueron elegidos con base en su desempeño (Elith y Graham, 2009; Wenger y Olden, 2012) y para proporcionar un contraste entre los métodos semi-paramétricos y de aprendizaje automático (Bagchi et al., 2013).

     En cualquier modelo de distribución, es importante tomar medidas para reducir la dependencia espacial de los datos y el sobreajuste del modelo a los datos (Radosavljevic y Anderson, 2014), por eso utilizamos un enfoque de bloqueo para la modelación. Los datos se dividieron de acuerdo con las ecorregiones del mundo (Olson et al., 2001) y cada ecorregión (o partes de ecorregiones) se dividió en cinco bloques, de modo que cada bloque representaba por completo los tipos de clima de la ecorregión. Posteriormente construímos los modelos con datos de cuatro bloques de cada ecorregión y se probaron en el que se encontraba afuera, resultando en una medida independiente de rendimiento (Bagchi et al., 2013). Este proceso se repitió cinco veces, omitiendo un bloque diferente cada vez; luego evaluamos el rendimiento del modelo en cada uno de los bloques que quedaron afuera, usando el parámetro de área bajo la curva (AUC). Este proceso lo repetimos para cada algoritmo y para cada especie.

     Para aquellas especies con rangos de distribución pequeños, y para las cuales los enfoques de bloqueo no tuvieron éxito, incluso después de aplicar una cuadrícula de cuatro grados, se utilizamos una división de datos de 70:30 para hacer la evaluación. Tomamos esta medida con el fin de incluir la mayor cantidad de especies en el análisis, aunque se reconoce que estos modelos pueden no ser tan robustos como los modelos evaluados en bloques de datos independientes (Birdlife y Audubon, 2017).

     Para evitar simulaciones en áreas que se extendían más allá del rango de colonización de una especie, restringimos el alcance sobre el cual se proyectaron nuevas celdas, ajustadas a los datos de dispersión de la especie. Por ejemplo, sólo se proyectó la ocupación potencial futura en áreas dentro de la distancia —dx— de los márgenes de rango actuales de la especie X, donde:

y donde el período de proyección corresponde al tiempo (en años) entre la ocurrencia modelada actual y el período futuro. La edad en la primera reproducción es el tiempo típico (en años) entre el nacimiento y la primera cría para la mayoría de los individuos de la especie X y la distancia de dispersión natal es la trayectoria media entre el lugar de nacimiento y el primer intento de reproducción para individuos de la especie X. Tomamos las edades de reproducción de la base de datos mundial de aves (BirdLife International, 2017) o se asignó la edad de un año cuando los datos empíricos no existieran. Cuando las estimaciones empíricas no existían en la base de datos mundial de aves (Santini et al., 2019), las distancias de dispersión se derivaron de las características morfológicas del ala, la masa y el tamaño del rango de cada especie. Generamos 120 proyecciones para cada especie (4 por algoritmos, 5 por bloques, 3 por MCG, 2 por RCP). Posteriormente, utilizamos estos resultados de modelos múltiples para calcular los cambios medios proyectados, conocidos como predicciones por conjunto (Araújo y New, 2007). Para estimar los efectos promedios, consideramos la contribución de los modelos derivados de cada uno de los cinco modelos (derivados de diferentes algoritmos y combinaciones de bloques). Consecuentemente, se ponderó de acuerdo con el rendimiento del modelo, teniendo en cuenta los valores de AUC cuando se aplica al bloque dejado fuera durante la construcción del modelo.

Estudio de caso

     Resumimos las proyecciones de Birdlife y Audubon (2017) sobre los efectos del cambio climático proyectados para el Parque Nacional Natural Chingaza (PNN Chingaza, Figura 1). El PNN Chingaza está ubicado al noreste de la ciudad de Bogotá, cuenta con una extensión de 76,600 ha, distribuidas en un gradiente altitudinal entre los 800 y 4,020 metros sobre el nivel del mar. El ecosistema de páramo es dominante y representa el 47.9 %, seguido del bosque húmedo andino con el 46.5 %, el bosque húmedo subandino con el 5.4 % y, por último, los humedales de alta montaña con el 0.1 % (PNN Chingaza, 2017). El resto del área se divide en otros tipos de coberturas (PNN Chingaza, 2017). La avifauna del PNN Chingaza está representada por aproximadamente 531 especies, equivalentes al 28 % de las 1,909 especies de aves documentadas para Colombia (Avendaño et al., 2017; Linares-Romero et al., inédito). Dentro de las aves registradas, se destaca la presencia de 14 especies amenazadas —6 en peligro, 1 en peligro crítico, 4 vulnerables y 3 casi amenazadas— (Renjifo et al., 2014; www.iucnredlist.org; Linares-Romero et al., inédito), 6 endémicas para el país, 14 casi endémicas y 37 migratorias (Chaparro et al., 2013; Naranjo et al., 2012; Linares-Romero et al., inédito).

Figura 1: Ubicación y biomas presentes dentro del Parque Nacional Natural Chingaza, Colombia.

     Utilizando de base el análisis presentado anteriormente de Birdlife y Audubon (2017) y el marco teórico de Wu et al. (2018), analizamos las implicaciones del cambio climático proyectadas a futuro para las especies dentro del PNN Chingaza con base en dos criterios: (1) una tendencia estimada en la idoneidad climática y (2) si la idoneidad climática cruza un umbral, sugiriendo un mayor potencial de colonización o extirpación local (p. ej. Wu et al., 2018; Tabla 1). Para el primer criterio, ajustamos una regresión lineal (y = β0 + β1 * año) con valores de idoneidad (variable dependiente) en función del tiempo. El período de tiempo (variable independiente) fue entre el presente y el año 2050. Los tres valores de idoneidad (uno para cada MCG) capturaron la variación en la idoneidad climática proyectada en cada período de tiempo, y la regresión encontró la tendencia promedio entre los MCG y el tiempo. Para determinar la dirección y la importancia del cambio en la idoneidad climática a lo largo del tiempo, utilizamos el coeficiente (β1) del término del año para evaluar si la pendiente de cada modelo lineal era significativamente diferente de cero. La idoneidad climática para cada especie dentro del parque se caracterizó como mejorando, estable o empeorando (Figura 2).

Figura 2: Diagrama de cambios en la idoneidad climática que pueden resultar en cambios en la composición de especies a través del tiempo. Iconos por Freepik, www.flaticon.com.

     Para el segundo criterio, evaluamos si los valores de idoneidad climática sobrepasan el umbral de idoneidad en cualquier dirección: el clima que pasa de no idóneo a idóneo es equivalente a la colonización potencial y el clima que pasa de idóneo a no idóneo se equipara a una posible extirpación (Figura 2). Es común aplicar un umbral a las proyecciones de idoneidad climática para convertirlas en proyecciones de distribuciones geográficas (Peterson et al., 2011). Para este caso se empleó el umbral que maximiza el estadístico kappa para cada modelo (p. ej., Langham et al., 2015).

     Calculamos el índice de recambio basado en las proporciones de extirpación y colonización potencial para el año 2050 con respecto al presente (Hole et al., 2009). Según este índice, si no se presentan cambios en la composición de especies, se representa con 0%, mientras que un cambio completo en el conjunto de especies del parque tendría un valor de 100%. Incluimos solo las 206 especies con distribuciones geográficas modeladas por Birdlife y Audubon (2017); Chingaza se ajustó a la distribución en el presente o sobre las proyectadas para el año 2050, con el fin de trabajar las especies que los modelos identificaron correctamente en un clima idóneo dentro del PNN Chingaza.

Resultados y discusión

     De las 206 especies de aves incluidas en este análisis, la idoneidad climática en el escenario de altas emisiones (RCP 8.5) pronostica una mejora en las condiciones para 54 especies (26 %), se mantengan estables para 22 (11 %) y empeoren para 49 (24 %; Figura 3). Adicionalmente, el parque no presentará un clima idóneo para 79 especies (23 %) con potencial de extirpación dentro del área protegida. Según el escenario de bajas emisiones (RCP 4.5), se prevé que las condiciones de idoneidad climática mejoren para 57 especies de aves (28 %), se mantengan estables para 40 (20%) y empeoren para 62 (30 %), además de haber 47 especies (23 %) con potencial de extirpación. Así mismo, se contempla que el clima se mantenga estable entre 22 y 40 especies (11-20 %) presentes actualmente en el PNN Chingaza. Los resultados de los tres MCG, que predicen las variaciones en las proyecciones climáticas globales, concuerdan en que la idoneidad climática va a cambiar para un 80-89 % de las especies presentes en el parque, y podría influenciar el aumento o disminución a largo plazo en la abundancia de dichas especies (VanDerWal et al., 2009; Stephens et al., 2016).

Figura 3: Cambios estimados en la idoneidad climática por proyección de emisiones para las aves del Parque Nacional Natural Chingaza, Colombia.

     El clima se prevé idóneo según las proyecciones de altas y bajas emisiones para 132 (65 %) y 141 (69 %) especies de aves, respectivamente, que actualmente no se encuentran en el parque, pero que podrían colonizar el área. Estas tasas de colonización potencial son mayores que las tasas promedio (27 % y 22 % de especies) estimados por Lawler et al. (2009), quienes consideraron en conjunto aves, mamíferos y anfibios para los Andes tropicales en dos escenarios de emisiones (alta [A2] y baja [B1]).

     En el marco del Acuerdo de París se incluyen metas que apuntan a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, en los cuales se ha estimado un aumento en la temperatura media global de 3.2 °C (Climate Transparency, 2018; Organización de las Naciones Unidas, 2016). El dato mencionado anteriormente es similar a los resultados obtenidos en este estudio, según la ruta de altas emisiones (RCP 8.5). El Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) ha identificado un aumento en la temperatura de 1.5 °C similar a la ruta de bajas emisiones (RCP 4.5) para el período entre 2030 y 2052 (IPCC, 2018). Los resultados de este estudio proporcionan evidencia de que ante un escenario de reducción de la emisión de gases de efecto invernadero (mitigación del cambio climático), las aves del PNN Chingaza podrían verse beneficiadas, disminuyendo la probabilidad de extirpación para algunas especies y manteniendo mayor número de especies en sus condiciones climáticas idóneas.

Índice de recambio de especies

     Anticipamos tasas de recambio de especies dentro de PNN Chingaza, tanto para el año que se realizó este estudio (2018) como para el año 2050, de 47 % en el escenario de altas emisiones y de 39 % en el escenario de bajas emisiones. Los datos obtenidos de recambio de especies para el PNN Chingaza son similares a los resultados publicados por Lawler et al. (2009), en el que analizaron en conjunto varios grupos de vertebrados para los Andes tropicales y obtuvieron un 49 % y 41 % de recambio de especies para los escenarios de altas [A1] y bajas [B1] emisiones, respectivamente.

     El recambio de especies, junto con los cambios potenciales en abundancias (relacionados con mejor o peor idoneidad climática), podría resultar en nuevas composiciones de especies. Aún no se tiene conocimiento sobre los efectos de una nueva reorganización de la comunidad de aves, provocada por un clima cambiante. Alexander et al. (2016) identificaron tres impactos potenciales en las interacciones competitivas: (1) no hay cambios mientras la comunidad responda en conjunto, (2) interacciones modificadas entre especies actuales por cambio climático e (3) interacciones con nuevos colonizadores. Nuestras proyecciones muestran que la comunidad de aves en el PNN Chingaza tendría cambios considerables entre el 80 y 89 % de especies actuales, aumentando la probabilidad de colonización de nuevas especies, lo cual implicaría cambios en las interacciones.

Especies vulnerables al cambio climático

     Una evaluación global de la vulnerabilidad de las aves, basada en la exposición al cambio climático y las medidas relacionadas con la sensibilidad y capacidad de adaptación (considerando rasgos como la especialización del hábitat, vida útil, capacidad de dispersión y fecundidad), identificó a 75 especies que Chingaza alberga o podría llegar a albergar con el cambio climático (Foden et al., 2013; Tabla 1). Según nuestro análisis, el área protegida podría refugiar a 63 de estas especies vulnerables según las proyecciones altas de cambio climático; pero hay 12 especies de alta montaña o páramo identificadas como vulnerables por Foden et al. (2013) que además se anticipa puedan extinguirse antes del 2050 (p. ej., el periquito aliamarillo, Pyrrhura calliptera). Adicionalmente, el incremento de temperatura (+1.66 °C) pronosticado para 2050 en todo el país puede poner en riesgo ecosistemas de alta montaña como los bosques andinos y los páramos y, teniendo en cuenta que la mayor biodiversidad asociada a estos ecosistemas a nivel mundial se encuentra en Colombia, las consecuencias podrían alcanzar efectos considerables tanto para las aves como para sus hábitats en general (Bonilla-Ovallos y Mesa, 2017; Agudelo y Armenteras, 2017).

     Una de las especies identificadas en este estudio que podrían experimentar una extirpación debido a los cambios de las condiciones climáticas idóneas sería el periquito aliamarillo (Pyrrhura calliptera; Figura 4). P. calliptera es una especie representativa de los ecosistemas andinos y endémica de Colombia, que actualmente se encuentra en categoría de amenaza Vulnerable (Botero-Delgadillo et al., 2014; BirdLife, 2017). Por esta razón, la administración del PNN Chingaza ha puesto en marcha un programa de monitoreo participativo del periquito, que podría aportar información para entender mejor las consecuencias del cambio climático para la especie. Desde el año 2016, las comunidades locales y funcionarios del parque participan en censos simultáneos para describir la ocupación y la densidad dentro del parque y el área de influencia directa, resultados que ayudarían a conocer el estado de conservación de la especie en el área de Chingaza. Acciones de manejo tales como la construcción de nidos artificiales para P. calliptera y viveros satélites de plantas ornitócoras podrían ayudar con movimientos altitudinales de P. calliptera y otras especies en respuesta al cambio climático.

Figura 4: El periquito aliamarillo (Pyrrhura calliptera) se encuentra actualmente en el Parque Nacional Naturala Chingaza y es vulnerable al cambio climático. Las condiciones climáticas idóneas para la especie dejarán de ocurrir en el futuro en el área protegida aumentando la probabilidad de su extinción local en el parque. Foto: Fredy Gómez-Suescún.

 

Tabla 1

Especies de aves de interés para la gestión en el Parque Nacional Natural Chingaza debido a cambios significativos en la idoneidad climática proyectada para el año 2050 bajo la ruta de altas emisiones. Las especies se ordenan alfabéticamente.

*Especies en el percentil 10 superior e inferior de cambio absoluto en idoneidad climática

VEspecies vulnerables al cambio climático

Especies Proyección
Amazilia amabilis Colonización
Amazilia viridigaster Extirpación
Amazona autumnalis ColonizaciónV
Amazona mercenarius Empeorando*
Ampelion rubrocristatus Extirpación
Anabacerthia striaticollis Extirpación
Anas andium Extirpación
Andigena nigrirostris Extirpación
Anhinga anhinga Mejorando*
Anisognathus igniventris Extirpación
Anisognathus somptuosus Extirpación
Anthracothorax prevostii ColonizaciónV
Anthus bogotensis Extirpación
Ara chloropterus ColonizaciónV
Ara macao ColonizaciónV
Ara severus ColonizaciónV
Aramides cajaneus Mejorando*
Arremon aurantiirostris Colonización
Arremon brunneinucha Empeorando*
Atlapetes pallidinucha Extirpación
Atlapetes schistaceus Extirpación
Atlapetes semirufus Extirpación
Automolus ochrolaemus Colonización
Basileuterus coronatus Empeorando*
Basileuterus culicivorus Extirpación
Bolborhynchus lineola MejorandoV
Brotogeris jugularis Colonización
Buteo albonotatus Colonización
Buteogallus solitarius Colonización
Buteogallus urubitinga Colonización
Buthraupis montana Extirpación
Cacicus cela ColonizaciónV
Cacicus chrysonotus Extirpación
Cacicus haemorrhous ColonizaciónV
Cacicus uropygialis MejorandoV
Cairina moschata Colonización
Campephilus pollens Extirpación
Campylopterus cuvierii Colonización
Campylopterus falcatus Extirpación
Campylorhynchus zonatus Colonización
Capsiempis flaveola ColonizaciónV
Carduelis spinescens Extirpación
Chaetocercus heliodor Extirpación
Chaetura brachyura Colonización
Chalybura urochrysia Colonización
Charadrius collaris ColonizaciónV
Chloroceryle inda Colonización
Chlorophanes spiza Mejorando*
Chlorornis riefferii Extirpación
Chlorostilbon mellisugus Colonización
Chordeiles acutipennis Colonización
Ciccaba nigrolineata Colonización
Cinclus leucocephalus Extirpación
Cinnycerthia unirufa ExtirpaciónV
Claravis geoffroyi Colonización
Claravis mondetoura Colonización
Coccycua minuta ColonizaciónV
Cochlearius cochlearius Colonización
Coeligena coeligena Extirpación
Coeligena torquata Extirpación
Colaptes rivolii Extirpación
Colibri thalassinus Empeorando*
Colonia colonus Colonización
Conirostrum sitticolor Extirpación
Contopus cinereus Colonización
Crotophaga sulcirostris Colonización
Cyanerpes caeruleus Mejorando*
Cyanerpes cyaneus ColonizaciónV
Cyanocompsa cyanoides ColonizaciónV
Cyanolyca armillata ExtirpaciónV
Cyclarhis gujanensis Colonización
Cymbilaimus lineatus ColonizaciónV
Cyphorhinus thoracicus ColonizaciónV
Cypseloides cryptus ColonizaciónV
Dacnis cayana Mejorando*
Dacnis lineata Colonización
Dendrocincla tyrannina ExtirpaciónV
Dendrocolaptes picumnus EmpeorandoV
Dendrocolaptes sanctithomae ColonizaciónV
Diglossa albilatera Extirpación
Diglossa caerulescens Extirpación
Doryfera ludovicae Extirpación
Dubusia taeniata Extirpación
Egretta thula Colonización
Elaenia frantzii Extirpación
Elaenia gigas Colonización
Elaenia pallatangae Colonización
Elanus leucurus Extirpación
Ensifera ensifera Extirpación
Epinecrophylla fulviventris ColonizaciónV
Eriocnemis cupreoventris Extirpación
Eubucco bourcierii Extirpación
Eubucco glaucogularis Colonización
Euphonia minuta Colonización
Eutoxeres aquila ExtirpaciónV
Florisuga mellivora Colonización
Formicarius analis ColonizaciónV
Formicarius rufipectus Colonización
Gallinago nobilis Extirpación
Glaucidium costaricanum Colonización
Glaucis hirsutus ColonizaciónV
Glyphorynchus spirurus MejorandoV
Grallaria ruficapilla Extirpación
Grallaria rufula ExtirpaciónV
Grallaricula flavirostris ColonizaciónV
Grallaricula nana ExtirpaciónV
Gymnocichla nudiceps ColonizaciónV
Hapalopsittaca amazonina ExtirpaciónV
Haplospiza rustica Empeorando*
Heliodoxa whitelyana Colonización
Heliornis fulica ColonizaciónV
Heliothryx auritus ColonizaciónV
Heliothryx barroti ColonizaciónV
Hemispingus atropileus Extirpación
Henicorhina leucosticta ColonizaciónV
Herpetotheres cachinnans Mejorando*
Hydropsalis cayennensis Colonización
Hylocharis eliciae Colonización
Hylopezus perspicillatus ColonizaciónV
Hylophilus decurtatus Colonización
Hylophilus ochraceiceps ColonizaciónV
Hylophylax naevioides Colonización
Hylophylax naevius ColonizaciónV
Ibycter americanus ColonizaciónV
Icterus chrysater Empeorando*
Jacamerops aureus ColonizaciónV
Lafresnaya lafresnayi Extirpación
Lampornis calolaemus Colonización
Laterallus albigularis Colonización
Lepidocolaptes souleyetii ColonizaciónV
Leptopogon rufipectus ExtirpaciónV
Leucopternis semiplumbeus ColonizaciónV
Lophornis delattrei Colonización
Lophostrix cristata Colonización
Malacoptila panamensis Colonización
Mecocerculus poecilocercus Extirpación
Mecocerculus stictopterus Extirpación
Merganetta armata Extirpación
Mesembrinibis cayennensis Colonización
Metallura tyrianthina Extirpación
Momotus lessonii Colonización
Morphnus guianensis ColonizaciónV
Myadestes ralloides Empeorando*
Mycteria americana Colonización
Myiarchus tuberculifer Mejorando*
Myiobius sulphureipygius ColonizaciónV
Myiodynastes chrysocephalus Extirpación
Myiopagis gaimardii ColonizaciónV
Myiophobus flavicans EmpeorandoV
Myiotheretes fumigatus Extirpación
Myiozetetes granadensis Colonización
Myiozetetes similis Mejorando*
Myrmeciza exsul Colonización
Myrmotherula axillaris ColonizaciónV
Neochelidon tibialis Colonización
Notharchus hyperrhynchus Colonización
Notiochelidon murina Extirpación
Ochthoeca cinnamomeiventris Empeorando*
Ochthoeca rufipectoralis Extirpación
Ocreatus underwoodii Extirpación
Onychorhynchus coronatus ColonizaciónV
Onychorhynchus mexicanus Colonización
Pachyramphus marginatus ColonizaciónV
Pachyramphus versicolor Extirpación
Patagioenas nigrirostris Colonización
Patagioenas subvinacea Mejorando*V
Penelope purpurascens Colonización
Phaeothlypis fulvicauda Colonización
Phaethornis longirostris ColonizaciónV
Phaethornis striigularis Colonización
Phyllomyias uropygialis Extirpación
Picumnus olivaceus Colonización
Picumnus squamulatus Extirpación
Pipra erythrocephala MejorandoV
Pipreola arcuata Extirpación
Pipreola riefferii ExtirpaciónV
Piranga leucoptera Colonización
Polioptila plumbea Colonización
Premnornis guttuliger Extirpación
Psarocolius angustifrons Extirpación
Psarocolius wagleri Colonización
Pseudocolaptes boissonneautii Extirpación
Psilorhinus morio Colonización
Psittacara finschi Colonización
Pteroglossus torquatus ColonizaciónV
Pterophanes cyanopterus Extirpación
Pyrrhura calliptera ExtirpaciónV
Ramphomicron microrhynchum Extirpación
Rhytipterna holerythra ColonizaciónV
Rupicola peruvianus Extirpación
Saltator grossus Colonización
Saltator maximus MejorandoV
Sclerurus mexicanus ColonizaciónV
Scytalopus micropterus Extirpación
Spizaetus ornatus ColonizaciónV
Spizaetus tyrannus Colonización
Sporophila intermedia Colonización
Sporophila minuta Colonización
Sporophila schistacea Colonización
Synallaxis azarae Extirpación
Synallaxis brachyura Colonización
Syndactyla subalaris Extirpación
Tachyphonus delatrii ColonizaciónV
Tachyphonus luctuosus Colonización
Tachyphonus phoenicius ColonizaciónV
Tangara chilensis ColonizaciónV
Tangara cyanicollis Extirpación
Tangara guttata Extirpación
Tangara larvata Colonización
Tangara nigroviridis Extirpación
Tangara vassorii Extirpación
Taraba major Colonización
Thalurania colombica Colonización
Thamnophilus atrinucha Colonización
Thamnophilus unicolor ExtirpaciónV
Thraupis cyanocephala Extirpación
Thraupis episcopus MejorandoV
Threnetes ruckeri Colonización
Thryothorus nigricapillus Colonización
Tiaris obscurus Colonización
Tiaris olivaceus Colonización
Tigrisoma mexicanum ColonizaciónV
Tityra semifasciata Mejorando*
Todirostrum cinereum Mejorando*
Tolmomyias assimilis ColonizaciónV
Tolmomyias sulphurescens Mejorando*
Troglodytes ochraceus ColonizaciónV
Trogon collaris EmpeorandoV
Trogon violaceus ColonizaciónV
Turdus fuscater Empeorando*
Turdus grayi Colonización
Turdus leucops Colonización
Tyrannulus elatus ColonizaciónV
Xiphorhynchus lachrymosus Colonización
Xiphorhynchus susurrans Colonización
Xiphorhynchus triangularis Extirpación
Zentrygon chiriquensis ColonizaciónV
Zentrygon lawrencii ColonizaciónV
Zentrygon linearis ExtirpaciónV
Zimmerius chrysops Extirpación
Zonotrichia capensis Extirpación

 

Evaluación de los modelos

     Para todas las especies, el rendimiento de los modelos, medido por el área bajo la curva (AUC), fue alto, con una distribución asimétrica de los valores de AUC que varió de 0.888 a 0.996 (mediana = 0.963). El rendimiento de los modelos fue generalmente alto, como en estudios similares que utilizaron mapas para definir distribuciones de especies (p. ej., Lawler et al., 2009). Los modelos de Birdlife y Audubon (2017) utilizados en este análisis tienen una resolución de 50 km, de los cuales el parque sólo corresponde a tres celdas. Aunque esta resolución ha sido utilizada en estudios previos (Lawler et al., 2009; Hole et al., 2009; Hole et al., 2011), construir modelos a una escala más fina, con registros de eBird y Global Biodiversity Information Facility (GBIF), entre otras, resultaría en proyecciones más detalladas (Velásquez-Tibatá et al., 2013), obteniendo efectos de la topografía y microclimas (Shimokawabe et al., 2015). Una mejor resolución en el análisis habría derivado en un mayor porcentaje de especies actuales para el PNN Chingaza. Sin embargo, una de las limitantes para este estudio es la restringida disponibilidad de proyecciones climáticas actuales y futuras de alta resolución, siendo ambos vacíos actuales de información debido a la escasez de estaciones meteorológicas distribuidas a lo largo del área de análisis.

Implicaciones para el manejo

     Los resultados de este análisis se podrían considerar como un referente para otras regiones de los Andes y para áreas protegidas similares del Neotrópico con gradientes altitudinales. Las áreas protegidas en las que se predice alta colonización y cambio de especies podrían concentrar sus esfuerzos en acciones de manejo, como ampliar la proporción de hábitat disponible y tomar acciones de conservación de hábitats alrededor de los parques para mejorar la conectividad (Şekercioğlu et al., 2012; Hole et al., 2011, Krosby et al., 2010). En áreas donde existen especies de extirpación potencial, como el PNN Chingaza, se podrían implementar acciones y medidas para el manejo de presiones y concentrar los esfuerzos en desarrollar estrategias efectivas de conservación como la construcción de nidos artificiales y la propagación de plantas ornitócoras, que aumenten la disponibilidad de recursos para especies de aves como el periquito aliamarillo (P. calliptera). También se propone para el PNN Chingaza un monitoreo a lo largo del gradiente altitudinal (800 a 4020 msnm) para evaluar el recambio de especies relacionado con el clima y cambios en la estructura y composición de la vegetación. Estas evaluaciones permitirían definir las herramientas más adecuadas para la formulación de estrategias de conservación de la avifauna del área protegida.

Agradecimientos

     Agradecemos a Juan Ayarza, Jhon Edison Zamudio, Marta Díaz Leguizamon, y la Línea de Investigación y Monitoreo del PNN Chingaza; a Oswaldo Cortés-Herrera, Orlando Acevedo-Charry, Fredy Avellaneda, Andrés M. Cuervo, Robinson Galindo-T, David Hernández, Sebastián Pérez-Peña, Ángel Ramiro Pulido, Paola Pulido-Santacruz, Diana Santana, Glenn F. Seeholzer, María del Socorro Sierra-Buitrago, Juliana Soto-Patiño y Oscar Laverde-R, quienes desde el año 2013 hasta el año 2018 realizaron un trabajo articulado y completo en la actualización y consolidación de la lista de especies de aves con la cual cuenta el área protegida.

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