Umbrales Ecológicos en Lagos Alpinos
                       y Cambio Global en la Montaña




                         Jor...
Índice

Las montañas del mundo están cambiando

Valor añadido de los lagos en el paisaje

Concepto de umbral ecológico

Um...
Los dioses deben estar enfadados …
            ¿qué otro cosa podría ser si no?
Beniston, 2000: Environmental Change in Mountains, Arnold, London
                                          Global vs. Alp...
An 1870 postcard view of the Rhone glacier in Gletsch, Switzerland,
contrasted with the shrinking 21st-century version of ...
Alaska
Muir Glacier




                 1941      2004
McCall Glacier




                 1958       2003
Baltoro glacier,Karakoram. Liligo lake
Dinámica glacial conocida pero compleja

                               sublimation, melt
   energy balance               ...
Los ecosistemas de montaña del mundo
               están cambiando




El grosor medio de los glaciares de montaña ha
dec...
Vegetation changes, Glacier National Park,
             Montana, USA
Las montañas del mundo están cambiando
Necesidad de observación, proyección de los cambios y
acciones de mitigación o adap...
Valor añadido de los lagos en el paisaje




Los lagos recogen
información de
mucho más allá de
sus propios límites
La contaminación a larga distancia empezó hace
                     mucho
                                              L....
Acumulación en altitud de
contaminantes orgánicos
semivolátiles
                      Cl
                                 ...
Reconstrucción con restos de diatomeas de la
alcalinidad y el pH del agua durante los últimos 10.000
años
                ...
Las montañas del mundo están cambiando
Necesidad de observación, proyección de los cambios y acciones de
mitigación o adap...
Interés por los cambios súbitos, cambios de fase,
umbrales ecológicos… cambios no-lineales
Umbrales ecológicos
                                   contingencia

                                   necesidad



     ...
Umbrales ecológicos:
definición sinecológica

Los umbrales ecológicos se definen como valores dentro de
un gradiente ambie...
a   a   a   a ac ad ae af ag ab bd bd bd bd bc bd bd b bd bd bd
                                                          ...
Detección de umbrales sinecológicos

 1) Determinar pautas en la configuración
    comunidades para distintos grupos taxon...
Las montañas del mundo están cambiando
Necesidad de observación, proyección de los cambios y acciones de
mitigación o adap...
Sotllo                                                                Redon
                                              ...
Muestreo
lagos alpinos
europeos


Verano 2000                                                                        Lakes...
Grupos considerados
Diatomeas* (542 taxa)     Rotíferos (34)     Quidóridos* (22)




 Crustáceos planctónicos (41)       ...
Condiciones ambientales (47 variables)
                                                                                   ...
Configuración de comunidades                            Diatoms
                                                  100


  ...
Las variables ambientales relevantes difieren entre y dentro de los
grupos. Sin embargo, existen unos pocos factores ambie...
Umbral de tamaño de lago
                                                                                      (3 ha area,...
Umbral balance ácido-base
                                                                                                ...
Umbral trofo-dinámico
                                                                           (0.6 mg L-1 DOC, 3-4 µg L...
Umbral de gradiente altitudinal
                                                            (190 días de duración de la cu...
Las montañas del mundo están cambiando
Necesidad de observación, proyección de los cambios y acciones de
mitigación o adap...
Umbral de tamaño de lago
      (3 ha area, 10-15 m depth)




       Redon                       La Llosa




Lagos grande...
Umbral balance ácido-base
                                             (ANC 200 µeq l-1)




Psenner, R. Schmidt R. 1992.
...
Umbral trofo-dinámico (0.6 mg L-1 DOC, 3-4 µg L-1 TP)
 Vegetation changes, Glacier National Park, Montana, USA




Conjunt...
Umbral de gradiente altitudinal
(190 días de duración de la cubierta de hielo)
                                          U...
Las montañas del mundo están cambiando
Necesidad de observación, proyección de los cambios y acciones de
mitigación o adap...
Gracias por vuestra atención

                   catalan@ceab.csic.es




Co-autores del estudio dentro del proyecto EMERG...
1_Catalan Aguila J Jornadas Cambio Global 09
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

1_Catalan Aguila J Jornadas Cambio Global 09

566 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
566
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
20
Actions
Shares
0
Downloads
5
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

1_Catalan Aguila J Jornadas Cambio Global 09

  1. 1. Umbrales Ecológicos en Lagos Alpinos y Cambio Global en la Montaña Jordi Catalan CSIC Foto: Lluis Camarero Lago Redon (Pirineos)
  2. 2. Índice Las montañas del mundo están cambiando Valor añadido de los lagos en el paisaje Concepto de umbral ecológico Umbrales en los lagos alpinos Implicaciones en un contexto de Cambio Global
  3. 3. Los dioses deben estar enfadados … ¿qué otro cosa podría ser si no?
  4. 4. Beniston, 2000: Environmental Change in Mountains, Arnold, London Global vs. Alps temperature, 1901-2000 1.5 ΔT compared to 1961-1990 [°C] 1 Global Alps 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
  5. 5. An 1870 postcard view of the Rhone glacier in Gletsch, Switzerland, contrasted with the shrinking 21st-century version of it. (Dominic Buettner for The New York Times)
  6. 6. Alaska Muir Glacier 1941 2004 McCall Glacier 1958 2003
  7. 7. Baltoro glacier,Karakoram. Liligo lake
  8. 8. Dinámica glacial conocida pero compleja sublimation, melt energy balance snowfall SW LW QS, QL de LW po SW +/- si tio + re n + fre - - ez in g +/- SNOW QG GLACIER (20-30 levels) © Mölg energy fluxes mass fluxes
  9. 9. Los ecosistemas de montaña del mundo están cambiando El grosor medio de los glaciares de montaña ha decrecido 2 m de 1961 a 2005
  10. 10. Vegetation changes, Glacier National Park, Montana, USA
  11. 11. Las montañas del mundo están cambiando Necesidad de observación, proyección de los cambios y acciones de mitigación o adaptación Valor añadido de los lagos en el paisaje Concepto de umbral ecológico Umbrales en los lagos alpinos Implicaciones en un contexto de Cambio Global
  12. 12. Valor añadido de los lagos en el paisaje Los lagos recogen información de mucho más allá de sus propios límites
  13. 13. La contaminación a larga distancia empezó hace mucho L. Redon Contaminación por plomo romana y visigoda Camarero, L.; Masqué, P.; Devos, W.; Ani- Ragolta,I.; Catalan,J.; Moor,H.C.; Plá, S.; Sánchez-Cabeza, J.A. 1998. Historical variations in lead fluxes in the Pyrenees (Spain) from a dated lake sediment core. Water Air and Soil Pollution, 105: 439-449.
  14. 14. Acumulación en altitud de contaminantes orgánicos semivolátiles Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl HCB mw: 282 4,4’-DDT mw: 352 Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl PCB#28 mw: 256 PCB#153 mw: 358 Grimalt, J.O., Fernandez, P., Berdie, L., Vilanova, R., Catalan, J., Psenner, R., Hofer, R., Appleby, P.G., Rosseland, B.O., Lien, L., Massabau, J.C., Battarbee, R.W. 2001. Selective trapping of organochlorine compounds in mountain lakes of temperate areas. Environmental Science & Technology: 35: 2690-2697
  15. 15. Reconstrucción con restos de diatomeas de la alcalinidad y el pH del agua durante los últimos 10.000 años LAKE REDON (PYRENEES) 100 ALKALINITY 7.7 pH diatom inferred ALKALINITY (µeq l-1) 7.5 80 7.3 60 pHTOTrca pH 7.1 40 6.9 20 6.7 0 6.5 0 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 AGE (years B.P.) Catalan J., S. Pla, J. García and L. Camarero. Climate and CO2 saturation in an alpine lake throughout the Holocene. Limnology and Oceanography (in press)
  16. 16. Las montañas del mundo están cambiando Necesidad de observación, proyección de los cambios y acciones de mitigación o adaptación Valor añadido de los lagos en el paisaje Los cambios en los lagos van más allá del propio lago. Interés por los cambios más abruptos. Concepto de umbral ecológico Umbrales en los lagos alpinos Implicaciones en un contexto de Cambio Global
  17. 17. Interés por los cambios súbitos, cambios de fase, umbrales ecológicos… cambios no-lineales
  18. 18. Umbrales ecológicos contingencia necesidad contingencia Contingencia Necesidad Sistema biológico Sistema físico Historia Leyes deterministas Azar Selección, leyes interacción Dependientes de la observación Susceptibles de modelización Proyecciones a corto plazo Predicciones de cambios abruptos Común Menos frecuente Gestión Planificación
  19. 19. Umbrales ecológicos: definición sinecológica Los umbrales ecológicos se definen como valores dentro de un gradiente ambiental en los que las pautas de configuración de las comunidades cambian respecto de puntos alejados de los valores del umbral. Se asume que la organización del ecosistema, y en consecuencia el escenario co-evolutivo, cambia a ambos lados del umbral.
  20. 20. a a a a ac ad ae af ag ab bd bd bd bd bc bd bd b bd bd bd h ef gh h dg h gh h gh gh h Factor ambiental Umbral ecológico Clases de comunidades
  21. 21. Detección de umbrales sinecológicos 1) Determinar pautas en la configuración comunidades para distintos grupos taxonómicos (formas de vida) 2) Relación entre clases de comunidades y factores ambientales 3) Establecimiento de umbrales ecológicos por discontinuidades en la relación entre las clases de comunidades y el ambiente
  22. 22. Las montañas del mundo están cambiando Necesidad de observación, proyección de los cambios y acciones de mitigación o adaptación Valor añadido de los lagos en el paisaje Los cambios en los lagos van más allá del propio lago. Interés por los cambios más abruptos. Concepto de umbral ecológico Ponerlos de manifiesto implica estudios extensivos a través de amplios gradientes ambientales Umbrales en los lagos alpinos Implicaciones en un contexto de Cambio Global
  23. 23. Sotllo Redon Lliterola Romedo de dalt Major de la Gallina Estanyet d’Amitges Tamaño del lago Sustrato rocoso Altitud Puis La Llosa Trescuro de baix
  24. 24. Muestreo lagos alpinos europeos Verano 2000 Lakes Alps 86 Central Swiss Alps (CA) Proyecto 12 Piedmont-Ticino (PT) 29 EMERGE Tyrol (TY) 31 Julian Alps (JA) 14 Pyrenees (PY) 85 Tatra Mountains (TA) 49 Catalan J., Barbieri M.G., Bartumeus F., Bitušík P., Retezat Mountains (RE) 6 Botev I., Brancelj A., Cogălniceanu D., Manca M., Marchetto A., Ognjanova-Rumenova N., Pla S., Rila Mountains (RI) 9 Rieradevall M., Sorvari S., Štefková E., Stuchlík E. & Ventura M. Ecological thresholds in European alpine TOTAL 235 lakes. Freshwater biology (in press).
  25. 25. Grupos considerados Diatomeas* (542 taxa) Rotíferos (34) Quidóridos* (22) Crustáceos planctónicos (41) Quironómidos* (93) * restos en sedimento
  26. 26. Condiciones ambientales (47 variables) Standard Acronym Units Minimum Maximum Median Mean deviation Physical features Altitude Alt (m a.s.l) 1311 2990 2140 2141 325 Surface summer temperature SSWT (oC) 2 18 10 10 4.1 Ice cover duration Ice_cover (days) 105 239 193 188 26.5 Area L_Area (ha) 0.05 53 2.8 5.5 7.6 Water residence time Depth WRt Depth (years) (m) 0.005 0.7 7 123 0.2 12.0 0.5 17.7 0.9 17.6 Directa o Photic Index Phot_I (%) 1.0 100 71 66 34.1 Rocky littoral zone Sandy littoral zone Lit_Rock Lit_Sand (%) (%) 0 0 100 100 80 15 67 20 28.2 21.3 indirectamente se Organic littoral zone Water column features Chloride Liit_Org Cl (%) (µeq l-1) 0 1.8 100 91 0.0 5.5 12 7.5 22.1 9.4 consideraron la Sodium Potassium Na K (µeq l-1) (µeq l-1) 0.0 0.0 89 56 16.1 4.1 20.6 5.6 14.6 5.7 mayoría de factores Conductivity Con (µS cm-1) 5.1 228 21.3 43.1 46.7 pH Acid neutralising capacity pH ANC (µeq l-1) 4.5 -40.0 9 2660 7.0 109 7.0 348 0.9 525.8 ambientales que Calcium Magnesium Ca Mg (µeq l-1) (µeq l-1) 15.6 3.8 2482 1341 131 14.9 332 74.9 426.8 153.0 definen las Sulphate Sulphate (µeq l-1) 0.1 2207 43.1 78.7 182.7 Dissolved organic carbon Silicon DOC Si (mg l-1) (mg l-1) 0.003 0.001 9 5 0.6 0.7 0.9 0.8 1.1 0.6 condiciones próximas Ammonium Nitrate Total organic nitrogen Ammonium Nitrate TON (µeq l-1) (µeq l-1) (µeq l-1) 0.007 0.003 0.010 14 47 124 1.1 12.1 5.8 1.4 12.9 12.9 1.5 10.5 22.1 a los organismos de Total phosphorus Bacteria TP Bacteria (µg l-1) (µg C l-1) 0.7 0.5 78 1671 3.7 19.7 5.6 32.8 7.8 118.0 carácter químico, Chlorophyll Chl (µg l-1) 0.0 29 1.0 2.2 3.7 Sediment features Loss on ignition LOI (%) 1.0 45 17 18 10 físico y biológico. C:N C:N (a:a) 0.01 92 0.2 2 8 (mmol g-1 Total carotenoids Sed_Car LOI) 0.03 38 1.4 3 5 Aluminium Al (mg g-1 dw) 2.0 169 36 41 23 Iron Fe (mg g-1 dw) 1.0 226 32 38 30 Titanium Ti (µg g-1 dw) 4.5 8597 1319 1658 1228 Phosphorus P (µg g-1 dw) 89 4030 1243 1261 855 Manganese Mn (µg g-1 dw) 1.7 28974 303 642 2045 Lead Pb (µg g-1 dw) 5.3 1855 110 147 166 Zinc Zn (µg g-1 dw) 4.8 17850 138 295 1325 Cadmium Cd (µg g-1 dw) 0.0 56 0.7 1.3 4.3 Copper Cu (µg g-1 dw) 0.1 1934 23 48 140 Arsenic As (µg g-1 dw) 0.1 3434 18 85 268 Selenium Se (µg g-1 dw) 0.0 13 1.4 1.6 1.7 Mercury Hg (µg g-1 dw) 0.0 3 0.2 0.3 0.3 (part. mg-1 Spheroidal carbonaceous particles SCP dw) 0.02 38.9 1.7 3.1 4.5
  27. 27. Configuración de comunidades Diatoms 100 Lake partition (k-means) into N 50 clusters using similarities Rotifers 400 between lake communities 200 IndVal Sum Chydorids Indicative value of each 400 taxa for each cluster 300 MonteCarlo test of the 400 taxon indicative value Zooplankton 200 Chironomids Sum of the indicative value of 1000 all the significant taxa 500 (SumIndVal) 2 4 6 8 10 12 14 16 Max(SumIndVal) for N = 2, 3, 4,……n Number of clusters
  28. 28. Las variables ambientales relevantes difieren entre y dentro de los grupos. Sin embargo, existen unos pocos factores ambientales latentes 2.0 1.5 Height 1.0 Phot_I 0.5 As TN Ice_Cover SSWT Sulphate WRt Si Fish DOC Sed_Car Nitrate TP Lit_Org Seepage K Inlet TON Mn L_Area Depth Bacteria LOI Zn Mg C:N Pb 0.0 SCP Lit_Rock pH Cu Fe Cond Se Cd Ca ANC Estado “Gradiente trofo- Tamaño Balance altitudinal” dinámico del lago ácido-base
  29. 29. Umbral de tamaño de lago (3 ha area, 10-15 m depth) a a a a ac ad ae af ag ab bd bd bd bd bc bd bd b bd bd bd 40 1% 1.00 h ef gh h dg h gh h gh 30 100.00 100 % gh h 100 20 10 Lake area (ha) 8 7 Depth (m) 6 5 4 10 3 2 1 1 B iv lp e h in u n h ol g m ar y n n c ie c yl d c An Aa Bd sp Fp se Dte sp Pd Tlu co Ah ab Klo na co Kh Mla Cs ra Pro 0.1 1.0 10.0 A_ _B_ _C_ _E_C bC_ cE_P _B_ _B_C _B_ _B_ F_C aC_ C_C _A_ bE_F aF_K bE_ _D_ acI_ _A_M bF_ D_ Z R Z D_ _ a D C R Q _b C_ Z_a R D_ R_ R_ Z Q_ Q Q_ Q D Lake area (ha) Assemblage Geometría ecosistema: extensión de las condiciones del litoral a todo lago. Falta zona trofolítica.
  30. 30. Umbral balance ácido-base (ANC 200 µeq l-1) a a a a ab b abc bcd bd 1000 ANC (µeq l-1) 200 100 10 niv sp h dis sa c gra pin na n om ten _A _C _A _A _A _F _F Cc _D _A _E aD bH bG bC bE F_ _B D Z D_ D_ a D_ a D_ D_ D_ b D Assemblage Umbral fisiológico: mayor influencia en organismos con mayor intercambio iónico con el medio (i.e., algas)
  31. 31. Umbral trofo-dinámico (0.6 mg L-1 DOC, 3-4 µg L-1 TP) 4.0 a ac a a ae bce bc bce bce bce b CA JA 3.0 PT PY Dissolved Organic Carbon (mg l-1) 2.0 RE RI Total phosphorus (µg l-1) TA TY 1.0 0.8 10 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 1 C u r p h e lon c c p ir 0.1 1.0 10.0 se Hma _Aal sp Bd lon Le ex sp Ch _P _C _C_ _A_K _A_D _D_ D_A H_M bD_ cE _aC_ Z_B C_B R c R bd Q_ Dissolved organic carbon (meq l ) a R Z a -1 Q_ Q C_ Q_ Assemblage Flujo de carbono en el ecosistema: ultraoligotrogia
  32. 32. Umbral de gradiente altitudinal (190 días de duración de la cubierta de hielo) 240 a a ac ad bc bcd b bcd b 220 Ice cover duration (days) Ice cover duration (days) 200 190 180 160 CA 140 JA PT PY RE 120 RI 100 TA TY c pp us r r h ex lon ha so sp se u alp 1300 1800 2300 2800 _A Ms Pa _D _A _P _C _P _A cD H_ G_ _A aC hK _B cE _B Altitude (m a.s.l.) a bd bd Z C_ bd C a Z C_ Q_ Q_ Q_ Q_ Assemblage Condiciones de contorno bioclimático
  33. 33. Las montañas del mundo están cambiando Necesidad de observación, proyección de los cambios y acciones de mitigación o adaptación Valor añadido de los lagos en el paisaje Los cambios en los lagos van más allá del propio lago. Interés por los cambios más abruptos. Concepto de umbral ecológico Ponerlos de manifiesto implica estudios extensivos a través de amplios gradientes ambientales Umbrales en los lagos alpinos Podemos identificar valores en variables ambientales alrededor de los cuales los cambios en las comunidades son más probables Implicaciones en un contexto de Cambio Global
  34. 34. Umbral de tamaño de lago (3 ha area, 10-15 m depth) Redon La Llosa Lagos grandes y pequeños (lagunas) no es una arbitrariedad, corresponden a formas de organización del ecosistema distintas (también marcos evolutivos distintos) y, por tanto, sistemas de gestión distintos
  35. 35. Umbral balance ácido-base (ANC 200 µeq l-1) Psenner, R. Schmidt R. 1992. El Cambio Global no es sólo cambio climático: Climate-driven pH control of remote alpine lakes and effects of acidificación, fertilización… acid deposition. Nature, 781-783
  36. 36. Umbral trofo-dinámico (0.6 mg L-1 DOC, 3-4 µg L-1 TP) Vegetation changes, Glacier National Park, Montana, USA Conjunto de la dinámica trófica relacionada cambios vegetación
  37. 37. Umbral de gradiente altitudinal (190 días de duración de la cubierta de hielo) Umbral duración hielo Puede darse una respuesta biológica mayor ante un cambio físico aparente menor
  38. 38. Las montañas del mundo están cambiando Necesidad de observación, proyección de los cambios y acciones de mitigación o adaptación Valor añadido de los lagos en el paisaje Los cambios en los lagos van más allá del propio lago. Interés por los cambios más abruptos. Concepto de umbral ecológico Ponerlos de manifiesto implica estudios extensivos a través de amplios gradientes ambientales Umbrales en los lagos alpinos Podemos identificar valores en variables ambientales alrededor de los cuales los cambios en las comunidades son más probables Implicaciones en un contexto de Cambio Global Es un reto identificar umbrales, su origen en términos “mecanicistas” y sus implicaciones para la gestión, mitigación y adaptación al cambio
  39. 39. Gracias por vuestra atención catalan@ceab.csic.es Co-autores del estudio dentro del proyecto EMERGE: M. Grazia BARBIERI, Frederic BARTUMEUS, Peter BITUŠÍK, Ivan BOTEV, Anton BRANCELJ, Lluís CAMARERO, Dan COGĂLNICEANU, Marina MANCA, Aldo MARCHETTO, Nadja OGNJANOVA-RUMENOVA, Sergi PLA, Maria RIERADEVALL, Sanna SORVARI, Elena ŠTEFKOVÁ, Evžen STUCHLíK, Marc VENTURA.

×