66 Revista Efectos en la regeneración natural en claros por tratamientos silviculturales en un bosque tropical de montaña del sur del Ecuador Effects on natural regeneration in gaps by silvicultural treatments in tropical mountain forests of southern Ecuador Johana Muñoz1, Patrick Hildebrandt2, R. Mosandl. M Weber2, 1 Docente Investigadora-Universidad Nacional de Loja, Ciudadela Guillermo Falconi; johanaec@gmail.com *Autora para correspondencia Universidad Técnica de Múnich, Alemania 2 Resumen En la Región Sur del Ecuador, en la Estación Científica San Francisco, en el año 2004 se implementó actividades de manejo forestal con el propósito de investigar el grado de respuesta que presentan a la aplicación de tratamientos silviculturales. En el presente artículo se evalúan los efectos que se han provocado en la dinámica de la regeneración natural en áreas sometidas a intervención y no intervención. La diversidad no se ve afectada por la aplicación de tratamientos silviculturales, sin embargo cuando se analiza la composición florística de la regeneración natural se evidencian los efectos ya que se encontró especies como Cecropia sp. y Piptocoma sp. que muestran su preferencia a crecer en sitios abiertos o claros de bosque, mientras que, especies como Myrcia sp, Prunus opaca, Guapira sp., y Schefflera sp., son exclusivas del bosque de referencia; así mismo se determinó las especies compartidas entre las dos áreas, reportándose la presencia de Chamaedora sp., Piper sp., y Faramea sp. géneros típicos de sotobosque y que constituye un elemento florístico importante por su abundancia en ambos sitios de estudio, mostrando su potencial para aprovechamiento de productos forestales no maderables pues Chamaedora sp., es cotizada en el mercado internacional como planta ornamental. Otro de los efectos corresponde a la apertura del dosel, en donde se observó una mayor apertura en el Bosque de Referencia (11,61%), con respecto al Área Inervenida (7,58%) lo que puede atribuirse a la aplicación del tratamiento de liberación ya que se provocó la caída de árboles ocasionando cambios en las condiciones ambientales, mayor entrada de luz que llega al suelo, lo que estimuló la regeneración de especies y, con el tiempo promovió un sotobosque mas denso no necesariamente con mayor número de especies. Palabras claves: diversidad, regeneración natural, tratamientos silviculturales. Abstract IIn the Southern of Ecuador, in San Francisco Research Station, in 2004 was implemented forest management activities in order to investigate the degree of response presented to the application of silvicultural treatments . This article assesses the effects that have been caused in the dynamics of natural Revista regeneration in areas subject to intervention and nonintervention. Diversity is not affected by the application of silvicultural treatments, however effects are evident when analyzed the floristic composition of this natural regeneration, species such as Cecropia sp. and Piptocoma sp. showing a preference to grow in forest gaps, while species like Myrcia sp , Prunus opaque Guapira sp. and Schefflera sp. , are growing up unique in reference forest , likewise shared species was determined between the two areas , reporting the presence of Chamaedora sp. , Piper sp. and Faramea sp. undergrowth typical genres and is an important floristic element abundance in both study sites , showing its potential for exploitation of nontimber forest products as Chamaedora sp., is quoted in the international horticultural market. Another effect corresponds to the opening of the canopy, where there was a higher opening in the Reference forest (11.61%), with respect to the Intervention Area (7.58 %), which can be attributed to the application release treatment as it brought down trees causing changes in environmental conditions. Key words: Diversity, natural regeneration, silvicultural treatments. Introducción Ecuador es un país que se caracteriza por poseer paisajes geográficos extremadamente variados y una extraordinaria diversidad biológica (MAE 2010), sin embargo existen ecosistemas en donde se desconoce la dinámica que se desarrolla en los bosques, producto de las intervenciones antrópicas y/o naturales. La biodiversidad de los bosques tropicales de montaña no estaba suficientemente documentada, en comparación a los bosques templados, sin embargo, en los últimos 20 67 años, una serie de investigaciones científicas han corroborado los supuestos de que se trata de ecosistemas altamente diversos y extremadamente frágiles (Kiss & Brauning 2008), que son fragmentados por el cambio de uso del suelo y por un sistema de manejo forestal inadecuado (Johns 1997). Desde hace más de un siglo se viene ensayando el manejo forestal del bosque nativo tropical. Las experiencias son variadas, desde los primeros intentos que se basaron en la silvicultura clásica de las zonas templadas, hasta los logros más recientes como el manejo adaptativo en diversas regiones. El común de esta evolución ha sido el escaso o nulo monitoreo de los impactos que cualquier operación de manejo silvicultural, por minúscula que sea provoca (Lawrence et al. 2005). La mayoría de las actividades de extracción de madera se hacen sin considerar conocimientos y asesoramiento técnico para reducir el impacto que puedan producir las operaciones de manejo sobre la composición, estructura, diversidad del bosque y sus procesos ecológicos; no se realiza un monitoreo que evalúe los cambios, siendo éste un componente trascendental en la conservación de la biodiversidad, y el menos entendido por administradores y evaluadores ambientales. Son escasas las investigaciones sobre los cambios que el manejo silvicultural provoca en los bosques tropicales en comparación con técnicas convencionales de alto impacto, donde existe información que evidencia los impactos negativos que se genera en la biodiversidad del ecosistema boscoso (Mason 1996, Johns 1997). En la Región Sur del Ecuador, en la Estación Científica San Francisco, en el año 2004 68 Revista se implementaron actividades de manejo forestal con el propósito de investigar el grado de respuesta que presentan este tipo de ecosistemas, por lo tanto en el presente estudio, se evalúan los efectos que se han provocado en la dinámica de la regeneración natural en áreas sometidas a intervención y no intervención. Los objetivos que se plantearon para el desarrollo de la presente investigación fueron: • Evaluar los efectos que se han provocado en la diversidad de la regeneración natural en el bosque tropical de montaña de la Estación Científica San Francisco. • Determinar la apertura del dosel como consecuencia de las operaciones de manejo Materiales y Métodos Área de Estudio El área de investigación está ubicada en los terrenos de la Estación Científica San Francisco (ECSF), en la microcuenca denominada Q5, en la parroquia Sabanilla, cantón Zamora, provincia de Zamora Chinchipe; dentro de las coordenadas geográficas: 03° 58´ 43” a 04° 00´ 13” latitud Sur, y 79° 03´ 29” a 79° 05´ 04” longitud Oeste. La ECSF limita al norte con el río San Francisco, al sureste con los límites del Parque Nacional Podocarpus (PNP), al oeste con los límites del PNP en la quebrada del Consuelo y la quebrada de San Ramón. La reserva de la ECSF, tiene una superficie aproximada de 1000 ha, ubicada entre 1800 a 3200 m s.n.m, a 30 kilómetros de la ciudad de Loja. En donde se identificaron dos áreas de estudios, La microcuenca Q5 (Bosque de Referencia-BR), cuenta con una área de 473 ha, en donde se aplicó un tratamiento silvicultural de liberación en el año 2004 y en donde se crearon claros por la caída de los árboles y en donde se instalaron parcelas permanentes distribuidas al azar, y, la microcuenca Q2 (Área Intervenida), que presenta similar composición florística razón por la cual fue considerada como área testigo. Ver Figura 1. Revista 69 Figura 1. Ubicación del área de estudio Evaluación de la Regeneración natural Se estudió la regeneración natural presente en 80 parcelas permanentes de 2 x 2 m2 ubicadas en los claros del área intervenida, y 80 parcelas permanentes ubicadas bajo bosque sin intervención, en donde se consideró la diversidad florística de las especies mayores a 5 cm de altura, puesto que mientras las plántulas son más pequeñas más complicado se hace realizar la identificación botánica. Las parcelas de regeneración en claros se compararon con las parcelas de regeneración ubicadas en el bosque de referencia. Para conocer la diversidad de ambos sitios se calculó el índice de Shannon y de Equitatividad utilizando el programa estadístico Estimates 9.1. Además se determinó la curva de rarefacción para evaluar los efectos en la riqueza de especies. Para evaluar la dinámica de la regeneración se calcularon parámetros como la mortalidad y el reclutamiento anual, mientras que para medir el impacto ambiental que ocasionó el tratamiento silvicultural, se analizó la composición florística de la regeneración natural. A pesar de la dificultad que presentó la identificación de las especies y la escaza bibliografía científica referente a su ecología, se realizó una agrupación muy preliminar en cuatro categorías por uso: ornamentales, maderables, medicinales y desconocidas. 70 Revista Apertura del dosel Este indicador se evaluó en el centro de las 80 parcelas de 2x2 m que se instalaron en los claros. La cobertura del dosel se midió con ayuda del densitómetro esférico. Por cada parcela se realizó cuatro mediciones de la apertura del dosel, dirigidas hacia los cuatro puntos cardinales. El valor de cobertura reportado por parcela corresponde al promedio de las cuatro mediciones. Las comparaciones del grado de apertura entre los dos sitios de investigación pueden indicar si el manejo ha producido variaciones inaceptables en esta variable estructural. Resultados Regeneración Natural Para comprender de mejor manera la sucesión Para comprender de mejor manera la sucesión de especies en los primeros estadios de los claros de bosques tropicales de montaña, se analizó la regeneración natural como un indicador clave. En el cuadro 1, se presentan la densidad por hectárea de los individuos de regeneración natural encontrados en las parcelas ubicadas en el Área Intervenida en comparación con las parcelas de regeneración natural ubicadas en el Bosque Referencia así como los porcentajes de mortalidad y la tasa anual de reclutamiento. Cuadro 1. Densidad (ind/ha) del indicador regeneración natural en los dos sitios de estudio. SITIOS N/ha Año 2008 Mortalidad anual (%) Reclut. anual (N/ha)* Área Intervenida (AI) 17500 11 700 Bosque Referencia (BR) 18300 7 2120 *(N/ha)= Número de individuos por hectárea Como se puede observar en el cuadro 1, existe mayor número de individuos en el BR, lo cual es razonable, puesto que las condiciones ambientales de este sitio son más estables, esto se corrobora con la alta tasa de reclutamiento anual y con la baja mortalidad existente. En contraste, existe alta mortalidad de los individuos de regeneración natural presentes en el AI, puesto que existen especies esciófitas que no lograron adaptarse a las condiciones ambientales en estos sitios. A esto se suma el bajo porcentaje de reclutamiento puesto que no todas las especies son capaces de adaptarse a nuevas condiciones de luz, sombra, humedad, etc. Esta diferencia en la densidad de individuos es producto de la intervención silvicultural. Revista Diversidad El índice de diversidad de Shannon que se presenta en el cuadro 2, muestra que no existen diferencias estadísticas significativas en los dos sitios de estudio, es decir ambos sitios son igual de diversos, por lo tanto el efecto del tratamiento silvicultural como tal no ocasionó mayores impactos en lo que a diversidad se refiere. 71 sin provocar un cambio significativo en la diversidad de especies. El índice de equitatividad encontrado en los dos sitios de estudio, señala que la distribución de las plántulas es casi uniforme, sin diferencias estadísticas significativas. Otra explicación para estos resultados es que el tamaño de los claros no fue grande lo cual facilitó la recuperación de especies Cuadro 2.Índices de diversidad a nivel de parcela (20 m²), por sitio y por año (p< 0,005) *ns: no significativo A nivel de parcelas no se evidenció mayor impacto, sin embargo cuando se analiza este parámetro a nivel espacial, se observó que existe mayor diferencia en la riqueza de especies y por tanto un posible impacto del tratamiento silvicultural aplicado. En la figura 2, se muestra la curva de rarefacción de los dos sitios, en donde se observa mayor riqueza presente en el Bosque Referencia (90 especies) en comparación al Área Intervenida (61 especies) esta reducción en la riqueza, constituye el impacto ocasionado por la aplicación del tratamiento silvicultural de liberación. 72 Revista Figura 1. Curva de Rarefacción para la riqueza de especies en el Área Intervenida y en el Bosque de Referencia Composición florística de la regeneración natural El análisis de la composición florística de la regeneración natural de los dos sitios de estudio mostró la existencia de especies que se encuentran creciendo exclusivamente en el Área Intervenida y en el Bosque de Referencia; así como especies de regeneración natural que están creciendo en los dos sitios que constituyen las especies compartidas. La composición de especies es uno de los aspectos más importantes de una comunidad. Debido a que las especies presentes influyen en los procesos ecológicos relevantes para la sostenibilidad, determinan tanto el valor comercial como el valor de conservación de la comunidad. Revista 73 En la figura 3, se puede observar las siete especies más frecuentes que están creciendo exclusivamente en los claros de bosque del Área Intervenida, entre las que se destaca Cecropia sp, y Piptocoma discolor. La frecuencia es un concepto fitosociológico que determina la regularidad de distribución de cada especie con base a la presencia o ausencia en las parcelas muestreadas. Figura 3. Frecuencia de especies de regeneración natural exclusivas de los claros del área intervenida (solo >5%) De igual manera se determinó la presencia de especies que se encuentran creciendo exclusivamente en el Bosque Referencia. Entre las especies más frecuentes están Myrcia sp, Prunus opaca, Guapira sp., y Schefflera sp. Se puede destacar la presencia de especies típicas de sotobosque así como de bosques maduros, tal es el caso de Endicheria, Aniba, Tapirira y Tabebuia. La presencia de estas especies muestra la futura composición del bosque así como su potencial valor económico (ver figura 4). 74 Revista Figura 4. Frecuencia de especies de regeneración natural exclusivas del bosque referencia (solo>5%) Así mismo, se evidenció la presencia de especies que se encuentran creciendo en los dos sitios de estudio como Chamaedora sp., Piper sp., y Faramea sp. Ver figura 5. También se puede observar la presencia de los géneros Piper, Faramea y Solanum, los cuales son muy representativos del sotobosque de los bosques tropicales de montaña y se presentan con igual frecuencia en ambos sitios. Se puede observar la presencia de géneros como Nectandra, e Inga, en ambos sitios, sin embargo Nectandra e Inga son más frecuentes en el Área Intervenida que en el Bosque Referencia, siendo una especie importante por su valor económico, mientras que el género Inga, tiene un valor ecológico fundamental pues constituye fuente de alimento para la fauna silvestre. Revista 75 Figura 5. Frecuencia de Especies de Regeneración Natural presentes en los Dos Sitios de Estudio (solo>5%). Es claro que el manejo del bosque puede cambiar la composición de las especies de árboles y de esta forma, afectar la sostenibilidad ecológica y la importancia comercial y de conservación del área que es manejada. Por esta razón, se sugiere que el monitoreo de la composición de especies de árboles puede ser un aspecto importante en cualquier programa de manejo forestal. Con la actual composición florística que muestra la regeneración natural se realizó una agrupación por categorías de uso con el propósito de conocer el futuro valor y potencial de las especies reportadas (ver cuadro 2). Cuadro 2. Categorías de Usos de las Especies de Regeneración Natural encontradas en los dos sitios de estudio: Bosque Referencia (BR); Área Intervenida (AI). 76 Revista De las 90 especies que se encontraron en el Bosque Referencia, el 18.8 % pertenecen a la categoría Ornamentales, destacándose la presencia de especies como: Chamaedora sp, Ficus sp.,e Inga sp, entre las más abundantes. La categoría Medicinales agrupó al 20 % de las especies de regeneración natural, siendo la más representativa de este gremio especies como Piper sp. En la categoría Maderables se concentró el 30 % de las especies de regeneración natural, con 27 especies que podrían ser utilizadas en la construcción, en este gremio se agrupan especies como: Nectandras sp., Hyeronima sp., Ocotea sp., Endlicheria sp. El 31.1% de las especies de regeneración natural fueron agrupadas en la categoría Desconocida (o no identificado su posible uso) debido a la falta de información bibliográfica y a la compleja identificación botánica. De las 61 especies de regeneración natural encontradas en el Área Intervenida, un 6,5 % de las especies encontradas se agrupó en la categoría Medicinal, de igual manera el género Piper es el más representativo en esta categoría. Las categorías Ornamental y Maderables reportaron el 19 y el 37% de especies respectivamente, mientras que la categoría Desconocida agrupó a 22 especies que representan el 36 %, la compleja identificación botánica. El Bosque Referencia muestra mayores porcentajes en las cuatro categorías utilizadas en comparación al Área Intervenida, sin embargo, en los dos sitios de estudio se evidencia el potencial de uso de las especies de regeneración natural. Apertura del Dosel Los niveles de luz representan un aspecto fundamental de la regeneración natural del bosque, ya que afectan aspectos como el crecimiento y la sobrevivencia de los árboles jóvenes. De acuerdo a los análisis realizados y presentados en el cuadro 3, se observó una mayor apertura del dosel en el sotobosque del Bosque de Referencia (11,61%), con respecto al Área Inervenida (7,58%) siendo estadisticamente diferentes (ANOVA, (p = 0,044; con un α=0,05). Sitios de estudio % de Apertura del Dosel Bosque Referencia(BR) 11,61 ±2,17 Área Intervenida(AI) 7,59 ±2,56 Cuadro 3. Valores promedio del porcentaje de apertura del dosel para cada uno de los bosques de estudio. Los valores de apertura mas bajos del Area Intervenida sin duda son un efecto del tratamiento silvicultural. En el año 2004, cuando se aplicó el tratamiento de liberación se provocó la caída de árboles y por ende la apertura del dosel, lo que ocasionó cambios en las condiciones ambientales del sitio, uno de ellos es la cantidad de luz que llega al suelo, lo que estimuló la regeneración de especies y, con el tiempo promovió un sotobosque mas denso no necesariamente con mayor número de especies . Revista Discusión El objeto de los tratamientos silviculturales según Manzanero y Pinelo (2 004) es provocar cambios en la estructura del bosque, con la finalidad de asegurar el establecimiento de la regeneración e incrementar el crecimiento en función de un beneficio económico. En la ECSF, la aplicación del tratamiento silvicultural, no se enfocó en el desarrollo de la regeneración natural debido al comportamiento diferente que tienen las especies forestales en etapas juveniles en cuanto a crecimiento y requerimientos de luz. Parámetros como la mortalidad y el reclutamiento muestran los efectos que se producen en las zonas de estudio, la mortalidad de la regeneración natural en el Área Intervenida, es mucho más dinámica que el bosque en su estado maduro. Estos resultados concuerdan con los obtenidos por Lang y Knight (1981) en un bosque tropical de bajura en Panamá, quienes registraron mayor reclutamiento pero también mayor mortalidad en sitios intervenidos que en las áreas de sotobosque. Los efectos del manejo en la diversidad de sitios no son significativos, sin embargo a la hora de analizar la riqueza de especies se pudo evidenciar que en lo que respecta a composición florística la aplicación de tratamientos silviculturales genera afectaciones ya que crea condiciones micro climáticas que favorecen a determinadas especies limitando el desarrollo de otras. Una de las especies más frecuentemente distribuida es Cecropia sp. esta especie se caracteriza por su preferencia a crecer en sitios abiertos o claros de bosque, muchas investigaciones demuestran la alta dependencia a la luz que presentan las especies de este género para germinar 77 y crecer, lo que las convierte en especies indicadoras de sitios abiertos (Clark et al. 1993). Piptocoma sp. es otra de las especies que corrobora su favoritismo por sitios con mayor luz y que se encuentra frecuentemente en el Área Intervenida. Géneros como Chamaedora, típica de sotobosque y que constituye un elemento florístico importante por su abundancia en ambos sitios de estudio, muestran su potencial para aprovechamiento de productos forestales no maderables pues esta palma silvestre es cotizada en el mercado internacional como planta ornamental, además constituye un elemento clave para la alimentación de la fauna (Villalobos 2007). Al analizar los efectos en la apertura del dosel, Louman et al (2001) y Carrillo (2007) encontraron valores de apertura más bajos entre 0 a 2,5% en comparación con los valores de apertura entre 7 a 11,69 % obtenidos en los bosques de la ECSF, evidenciándose que son más abiertos como el comun denominador que se presenta en los bosques tropicales de Colombia y Costa Rica. Según Galloway (2007) este comportamiento puede ser explicado por la dinámica propia de los bosques tropicales de montaña. Esta hipótesis es respaldada por Thiollay (1992), quien manifiesta que la extracción selectiva crea claros con caracteristicas microclimaticas que contribuyen a la regeneración del bosque, pero ésta regeneración es caracterizada por un denso sotobosque como consecuencia de mayor luz que llega al piso. Sin duda, ésta es la explicación del por que el Área Intervenida presente una apertura del dosel más bajo, 78 Revista actualmente se encuentra gran cantidad de individuos como Chusquea sp. que dominan la parte media de los claros de bosque siendo más denso y limitando el paso de la luz. Una vez más, se evidencia que el monitoreo de algunas variables puede convertirse en una herramienta ecológica para ayudar a comprender la dinámica en la estructura del bosque, pues se tiene un registro sobre los cambios de este parámetro a lo largo del tiempo que pueden relacionarse con factores bioticos como la fauna existente lo cual es apoyado por Finegan (2007) y Delgado (2007). Conclusiones Al haber culminado el presente trabajo Al haber culminado el presente trabajo investigativo en los bosques de la Estación Científica San Francisco se concluye: • El tratamiento silvicultural de liberación aplicado no afecto a la diversidad de los sitios, sin embargo cuando se analiza a nivel espacial se observa que existen efectos en la mortalidad, la tasa de reclutamiento, riqueza, y en la composición florística de la regeneración natural. • Se evidencian cambios en la apertura del dosel en las áreas sometidas a manejo en comparación a las no intervenidas lo cual es una consecuencia directa de la aplicación de tratamientos silviculturales. • Los efectos en la composición florística por la aplicación de tratamiento silviculturales se evidenció en la preferencia que mostraron algunos géneros a desarrollarse, bajo condiciones alteradas (Cecropia) y sin alteración (Myrcia), así como aquellos que mostraron indiferencia por las condiciones micro climáticas presentes en ambos sitios de estudio (Chamaedorea). • Los niveles de luz representan un aspecto fundamental en la regeneración natural del bosque, ya que afectan aspectos como el crecimiento y la sobrevivencia de los árboles jóvenes, que debe ser monitoreado para evaluar los reales efectos de la implementacion de tratamientos silviculturales sobre la regeneracion natural. • La regeneración natural constituye un indicador clave que tiene que ser considerado a la hora de planificar el manejo forestal de zonas boscosas pues permite evaluar la sucesión de especies en los primeros estadios de los claros de bosques Agradecimientos A la Fundación Alemana para la Investigación y la Ciencia DFG por el financiamiento proporcionado para la realización de la investigación, y a la Universidad Técnica de Múnich por el soporte técnico. Revista 79 Litaratura citada Carrillo, P. 2007. Comparative study of broadleaf forest in the Rio Bravo Conservation and Management Area, Belize: with an emphasis on the impacts of forest management. Thesis of Magister Scientiae in Management and Conservation of Tropical Forest s and its Biodiversity. pp 101. Delgado, D. 2007. Apuntes de clase sobre “El Monitoreo Ecológico”. XIX Curso Intensivo Internacional de Manejo Diversificado de Bosques Naturales Tropicales. CATIE, Turrialba, Costa Rica. 20 p. Finegan, B. 2007. Bases ecológicas para el monitoreo de bisques tropicales. XIX Curso Intensivo Internacional de Manejo Diversificado de Bosques Naturales Tropicales. CATIE, Turrialba, Costa Rica. 30 p. Galloway, G.; kengen, S.; Louman B.; Stoian D., Mery G. 2007. Cambios en los paradigmas del sector forestal de América Latina. Johns, A. 1997. Timber production and Biodiversity conservation in Tropical Rain Forests. Cambridge studies in applied ecology and resources management. 225 p. Kiss, K & brauning, A. 2008. El bosque húmedo de montaña. Investigaciones sobre la diversidad de un ecosistema de montaña en la Región Sur del Ecuador. Proyecto de la Fundación Alemana para la Investigación Científica. Unidad de Investigación FOR 402. DFG, TMF y Naturaleza y Cultura Internacional. LojaEcuador. 64 p. Lawrence, W.; rodriguez, L.; noguera, O.; Y arends, E. 2005. Evolución histórica y desarrollos recientes de la silvicultura del bosque tropical alto. Centro de Estudios Forestales de Posgrado. Universidad de los Andes, Merida, Venezuela. 39 pp. Louman, B.; quiros, D.; y Nilson, M. 2001. Silvicultura de bosques latifoliados húmedos con énfasis en América Central. Serie Técnica-CATIE. Manual Técnico No 46, 266 p. Mason, D. 1996. Responses of Venezuelan understory birds to selective logging, enrichment strips and vine cutting. In: Biotropica 28 (3): 296-306 p. Manzanero, M; Pinelo, G. 2 004. Plan silvicultural en unidades de manejo forestal. 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