Diversidad tropical: conservacion y desarrollo
Julián Ramírez y Andy JarvisCentro Internacional de Agricultura Tropical, CIAT
• Algunos numeros sobre biodiversidad• Conservacion: que es y para que?• Mecanismos para conservar la biodiversidad• Que mecanismo debe usarse?• Que pasa si no conservamos adecuadamente?• Como saber si conservamos lo suficiente?:
analisis de huecos• Desarrollo y biodiversidad en el Amazonas• Que debe hacerse? Y cuando?• Conclusiones
Contenido
Algunos numeros sobre biodiversidad
• Vida en la tierra en cualquiera de sus formas• Plantas como medio para desarrollo agricola y
manutencion de equilibrio ecosistemico (agua, suelo, vida animal)
• Se estima que existen 11 millones de especies en la tierra
• Concentradas en 24 puntos estrategicos (hotspots). 75% estan en la zona Tropical
• De estas, se conocen solo 1.9 millones (17%)• Cuantas estan bajo algun mecanismo de
conservacion?• Es eficiente este mecanismo?Source: Conservation International
Que es y para que sirve la conservación?
• Proteger especies en peligro a traves de algun mecanismo sobre una o varias poblaciones
• Mantener la diversidad genetica para diferentes usos:– Equlibrio ecosistemico– Uso sostenible de biodiversidad (maderables)– Mantener balance de carbono (mitigacion de CC)– Mejoramiento genetico de los cultivos– Turismo y diversion
Que es y para que sirve la conservación?
• Objetivo: conservar 95% de los alelos de un locus aleatorio que ocurren en la poblacion objetivo con una frecuencia mayor a 0.05 (Marshal & Brown, 1975)– En otras palabras: maximizar la proporcion
de diversidad genetica conservada para permitir su uso racional
• No solo es conservar una especie sino la diversidad dentro de esa especie
MANTENER LA DIVERSIDAD GENETICA…
… FACILITAR SU USO
Que mecanismos existen para conservar?
• In situ: proteccion de una poblacion en su habitat natural (incl. en finca)
• Ex situ: proteccion en un lugar de almacenamiento: “banco de germoplasma”
DEBEN USARSE DE MANERA COMPLEMENTARIA PARA AUMENTAR LA RELACION COSTO-BENEFICIO DEL
PROCESO
Que mecanismos existen para conservar?
• Ex situ– Existen 1,470 bancos de genes en el mundo– Solo 35 cumplen con estandares de conservacion– Existen cerca de 6.5millones de muestras– Mas de 1millon se estan degenerando diariamente– Bancos de genes grandes para evitar degradacion y conservar
diversidad a largo plazo• Millennium seed bank (Kew Gardens)• Svalbard Global Seed Vault (GCDT)
• In situ– Existen 84,488 areas protegidas (parques nacionales, reservas,
etc)– Cubren 13.8% de la superficie global (10% nacional, 3.8%
internacional)– Protegen puntos clave de diversidad– Algunas no funcionan tan bien (requiere mucho control
gubernamental)
Que mecanismo debe usarse?• Deseable: conservacion in situ• Aunque tambien depende del uso que se desee dar al
recurso– Conservación de recursos fitogenéticos para mejoramiento
genético (desarrollo)• Aumentar resiliencia de cultivos
– Frente a eventos extremos– Frente a cambio climatico– Frente a presiones bioticas (pestes/enfermedades)
– Conservación para distribucion a productores• Diversificacion de sistemas productivos• Aumento de resiliencia del sistema
– Conservacion para secuestro de carbono (mitigacion de cc)– Conservacion para mantener balance hidrico, estabilidad y
calidad del suelo, equilibrio de taludes, etc…
Que mecanismo debe usarse?In situ Ex situ
CO
NT
RA
S
PR
OS
• Mantiene las poblaciones en el lugar donde se originaron
• Mantiene los procesos de evolucion
•Mantiene coexistencia e interaccion entre especies
• Puede cumplir todos los propositos si se implementa correctamente
• Es dificil de implementar cuando no hay voluntad (politica, social)
• Cobertura en terminos de diversidad es mas dificil de alcanzar
• Requiere mayor inversion de recursos (esp. en control)
• Menos costoso
• En espacios pequenos se puede mantener gran cantidad de especimenes
• Cobertura en terminos de diversidad mas facil de alcanzar
• Ideal para conservacion de agro-biodiversidad (control y distribucion)
• Es limitado en aplicacion
• Aisla los especimenes de sus ambientes y no considera ecosistemas
• Requiere intenso muestreo y conocimiento base para esto
Que pasa si no conservamos?• Kew Gardens: 4 especies de plantas amenazadas al dia• Cerca del 20% de la biodiversidad mundial potencial se
ha perdido por degradacion de ecosistemas• FAO (1998) estima que desde el principio del siglo 20,
cerca del 75% de la diversidad de los cultivos se ha perdido
• En China, cerca de 10mil variedades de trigo se cultivaban en 1949. En 1970s, solo 1,000 aun se usaban (FAO)
• En Mexico, solo el 20% de las variedades de maiz que existian en 1930 se conocen actualmente en el pais
• En Alemania, cerca de la mitad de las especies de plantas presentes en pasturas se ha perdido (Isselstein, 2003)
• En el sur de Italia, cerca del 75% de las variedades de los cultivos han desaparecido (Hammer et al., 2003)
Como saber si conservamos lo suficiente?: Analisis de huecos
• Todo es cuestion de diversidad• Huecos en colectas de germoplasma
– Cuando un banco de genes no posee los suficientes especimenes: EX SITU GAP ANALYSIS
• Huecos en areas protegidas– Cuando un area protegida (o conjunto) no
cubre el punto (o puntos) mas diversos: IN SITU GAP ANALYSIS
Ex situ Gap Analysis
© Neil Palmer (CIAT)
Why Gap Analysis?
• Tool to assess crop genetic and geographical diversity.
• Allows detecting non-fulfilled species collections as well as defining which species should be collected and where these collections should be focused.
• Assesses the current extent at which the ex situ conservation system is correctly holding the genetic diversity of a particular genepool.
The Gap Analysis pathway
Taxonomy review Data gathering Georeferentiaton
Environmental
data gathering
Gap Analysis
process
Final
recommendations
Geographic dimension
Environmental dimensionTaxonomic dimension
The Gap Analysis process
Proxy for:
• Range of traits
Proxy for:
• Diversity
• Possibly biotic traits
Proxy for:
• Abiotic traits
• Identifying gaps
Taxa priorization
High P
riorit
y Tax
a
Med
ium P
riorit
y Tax
a
Low P
riorit
y Tax
a
No co
nser
vatio
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quire
d
El caso de frijol silvestre (Phaseolus)
HERBARIUMGERMPLASM
High Priority Taxa (HPT)
P. carteri
Section: Rugosi
P. acutifolius var. latifolius
Section: Acutifolii
• HPT for sect. Rugosi and sect. Acutifolii• HPT and Protected Areas
Wild Vigna collecting priorities
• Spatial analysis on current conserved materials
• *Gaps* in current collections
• Definition and prioritisation of collecting areas
• 8 100x100km cells to complete collections of 23 wild Vigna priority species
Taxon-level and genepool level priorities
Gap Analys is
htt
p:/
/gis
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b.c
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cgia
r.o
rg/G
ap
An
aly
sis/
In situ Gap Analysis
Cobertura de areas protegidas por region
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 1000 2000 3000 4000 5000
Maximum hotspot overall
Ma
xim
um
ho
tsp
ot
wit
hin
PA
s Complete representativeness
Average representativeness
UK
World
Mexico
US
South AfricaNorth Africa
Middle eastSaudi Arabia
West Africa
Brazil
Cobertura actual de la conservación in situ
La biodiversidad mundial está bien conservada… al menos en el papel
…sin embargo
• Hay que supervisar el funcionamiento del mecanismo
• Hay que analizar el patron geografico de cada especie
• Poblaciones en condiciones bioticas/abioticas especificas que pueden ser de interes
• El rango de adaptación de una especie puede variar en el tiempo y espacio (sostenibilidad y cobertura)
Sumario
• La biodiversidad entonces es clave para sostenibilidad de:– Agricultura– Ecosistemas
• El desarrollo agricola afecta la biodiversidad: agricultura eco-eficiente
• Necesitamos saber que tanto estamos conservando y completar los “huecos”
• Existen metodos y datos para hacerlo• Resultados deben usarse para influir politicas
Desarrollo y biodiversidad: el caso del Amazonas
Relacion entre biodiversidad y desarrollo
Crecimiento poblacional,Expansion agricolaDesarrollo industrial
Uso insostenible de recursosDegradacion de ecosistemas
Perdida de biodiversidad
Aparicion de amenazas,Mayores exigencias
Necesidad de respuesta
Fuente de recursos: biodiversidad
CambioEn
Paradigma
Agricultura eco-eficienteUso sostenible de recursosEstrategias de conservacion
El metodo
• Seleccionar el area de estudio• Evaluar la distribucion de la biodiversidad
– Modelos de nicho ecologico– Bases de datos de biodiversidad
• Evaluar el nivel de conservacion– Areas protegidas
• Evaluar el nivel de amenaza– Amenazas antropogenicas– Deteccion de cambios en el UT
• Conclusiones de cara a hacer politicas
Evaluando la distribucion de la biodiversidad
• La base de datos tiene 60,894 especies reportadas en 12’853,796 registros– De estas, 13,250 (21.8%) especies tienen al
menos una población dentro del amazonas (315,590 registros -2.5%)
– De estas, 6,257 (47.2%) especies tienen mas del 50% de sus poblaciones en el Amazonas
– 2,257 de estas (17%) son endemicas
Evaluando la distribucion de la biodiversidad
• Areas muy diversas muy muestreadas– Riqueza 216 y 4,100
especies– Promedio 1174
especies por pixel
• Areas submuestreadas– Modelos de nicho
ecologico para extrapolar
Evaluando el nivel de conservacion
• El 35.2% del area Amazonica esta bajo conservacion in situ
• 100% riqueza (diversidad) representada en areas protegidas
• 32.7% poblaciones dentro de areas protegidas
• 40% de areas altamente diversas (>1500 especies) conservadas
Evaluando el nivel de conservacion
• Cada especie tiene un patron geografico diferente– Especies mas/menos
conservadas que otras
• Cada especie tiene un uso/importancia diferente– Servicios
ecosistemicos– Agricultura
Evaluando el nivel de amenaza
• Amenazas antropogenicas que degradan los ecosistemas
Conversion reciente (LUC)
Extracción de Gas/Petroleo
InfraestructuraPresion de ganaderia
Conversión a agricultura
Accesibilidad
Amenaza total sobre ecosistemas
Evaluando el nivel de amenaza• Detectando la deforestacion
Entrenamiento de un modelo que predice comportamiento y lo compara con mediciones históricas de “verdor” de la vegetación
Evolución del NDVI
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Time
ND
VI
Medidas
Predicciónes
Interval max
Interval min
Evaluando el nivel de amenaza
• Todas las amenazas se traducen en: cambio en el uso de la tierra
Cambio en uso de tierra
• Eventos que ocurren fuera de las areas protegidas
• Tendencia al aumento en la tasa y en el area
2004 2005 2006 2007 2008 2009
Evaluando el nivel de amenaza
20042009
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2004 2005 2006 2007 2008 2009
Año
Ma
xim
a d
efo
res
tac
ion
(%
)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
De
fore
sta
cio
n m
ed
ia (
%)
Maxima deforestacion
Deforestacion media
- Areas degradadas son más susceptibles de degradación (linea roja)
- La deforestación media aumenta a una tasa relativamente constante
Evaluando el nivel de amenaza
• La expansión de actividades antropogénicas crece y con ella la degradación de paisajes… por tanto, perdida de biodiversidad
• 0.84% de las poblaciones presentes en el amazonas (ROJO) estan en areas degradadas (> 10%)
• 11.6% de las especies tienen al menos una poblacion en un area degradada
• 2.5% de las especies a nivel mundial tienen al menos una poblacion en areas degradadas del Amazonas
Resumen: desarrollo y biodiversidad en la cuenca Amazonica
• De 12,853,796 poblaciones (60,894 spp)– 315,590 pob. (2.5%) de 13,250 especies
(21.76%) estan en el Amazonas• Al menos una pob. de 1,662 especies (12.5%)
esta extinta debido a cambios en UT• 3.9% especies tienen mas de 5% de sus
poblaciones ahora extintas• 1.3% tienen mas de 10% y… 0.4% tinen mas que
20%
79.7%
18.0%
2.3%
Taxa outside the Amazon Taxa in degraded lands
Taxa outside degraded lands
ESTIMACIONES DE 2004 a mediados-2009… en solo 5 años y medio, casi 2.5% de la biodiversidad esta bajo amenaza a diferentes niveles… solo tomando en cuenta cambios en UT
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
2004 2005 2006 2007 2008 2009
Año
To
tal a
cu
mu
lad
o
Poblaciones
Especies
Conclusiones de cara a hacer politicas
• Conservacion in situ es una gran oportunidad para mejorar servicios ecosistemicos y para…– Secuestro de carbono (mitigar cc)– Adaptacion de agroecosistemas
• Monitoreo es clave: sistema automatizado para monitoreo de cambios de UT
• Politicas deben orientarse a la expansion y control de areas protegidas
No sólo la diversidad silvestre…• La industrialización de la agricultura trae erosion
genetica… perdida de cultivares criollos• Se requiere conservar no solo especies sino la
diversidad genetica dentro de las especies• Rapidas respuestas ante amenazas como
cambio climatico pueden traer oportunidades: rapida adaptacion, eficiente mitigacion… agro-biodiversidad es clave para estas respuestas
• Los mecanismos deben funcionar de manera complementaria y eficiente
Que debe hacerse? Y cuando?
• Monitoreo automatizado de ecosistemas permite monitoreo de biodiversidad– En areas protegidas– Afuera de áreas protegidas
• Evaluación de niveles de conservación• Evaluación de los niveles de amenaza:
degradación de ecosistemas, cambio climático• Creación de políticas para establecer areas
protegidas y para colectar materiales
Conclusiones
• La conservación de la biodiversidad es fundamental para: equlibrio y desarrollo
• Gobiernos juegan papel fundamental en su conservación
• Investigación, agricultores, conservacionistas juegan papel clave en su uso racional
• Métodos de conservación pueden ser evaluados• Evaluación de amenazas para mejorar eficiencia
de los sistemas actuales: colaboración y compromiso global
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