Análisis de la distribución espacial de parches de vegetación en Médanos del Chaco: Posibles indicios de un cambio de régimen catastrófico
DOI:
https://doi.org/10.18004/rcfacen.2023.14.1.78%20Palabras clave:
ecosistemas, cambios de régimen catastróficos, desertificación, patrones espaciales de vegetación, Médanos del ChacoResumen
Los cambios de régimen catastróficos en ecosistemas son generalmente de difícil reversión y a menudo traen consigo consecuencias ecológicas y socioeconómicas devastadoras, siendo la desertificación un ejemplo extremo y preocupante de este tipo de fenómenos. Pese a la dificultad para predecir estos fenómenos, en las últimas décadas se han propuesto modelos teórico-matemáticos que buscan capturar los mecanismos fundamentales subyacentes, proporcionando indicadores mensurables para identificar de manera temprana la ocurrencia de estos procesos. En ecosistemas secos, los modelos sugieren que cambios de régimen a estados desertificados están relacionados con la emergencia de patrones espaciales en la vegetación, análogos a lo observado en transiciones de fase en sistemas físicos. Combinando el análisis de imágenes satelitales y simulaciones en un modelo mínimo, se analizó la relación entre las características de los parches de vegetación de Médanos del Chaco, una de las regiones más secas del Paraguay, y un proceso de cambio de régimen catastrófico a un estado desértico. Mediante el estudio de la distribución de tamaños de parches de vegetación se identificó la presencia de un patrón libre de escala, caracterizado por una distribución que se ajusta a una ley de potencia. Además, se observó una alta correlación y varianza espacial en la densidad de vegetación en comparación con regiones menos secas, siendo estos indicadores de una transición de régimen según el modelo estudiado. Las características espaciales de la vegetación de Médanos del Chaco son compatibles con condiciones de cuasi-criticidad teóricas, sugiriendo que la región se encuentra próxima a un cambio de régimen catastrófico
Descargas
Citas
Berdugo, M., Vidiella, B., Solé, R.V. & Maestre, F.T. (2022). Ecological mechanisms underlying aridity thresholds in global drylands. Functional Ecology, 36(1): 4–23.
Cooper, G.S., Willcock, S. & Dearing, J.A. (2020). Regime shifts occur disproportionately faster in larger ecosystems. Nature Communications, 11(1175): 1–10.
Dakos, V., van Nes, E. H., Donangelo, R., Fort, H. & Scheffer, M. (2010). Spatial correlation as leading indicator of catastrophic shifts. Theoretical Ecology, 3(3): 163–174.
Dieguez Cameroni, F. & Fort, H. (2017). Towards scientifically based management of extensive livestock farming in terms of ecological predator-prey modeling. Agricultural Systems, 153: 127–137.
Google Earth. (2008a) [10.ix.2008]. Médanos del Chaco. 20º18’49”S, 61º58’35”W. Altura de ojo: 1,73 km. Google Earth. V 7.3.4.8642. MaxarTechnology 2020. [Consulted: 1.vi.2022]. <http://www.earth.google.com>.
Google Earth. (2008b) [10.ix.2008]. Médanos del Chaco. 20º16’54”S, 61º56’39”W. Altura de
ojo: 1,73 km. Google Earth. V 7.3.4.8642. MaxarTechnology 2020. [Consulted: 1.vi.2022]. <http://www.earth.google.com>.
Google Earth. (2008c) [10.ix.2008]. Médanos del Chaco. 20º18’16”S, 61º56’44”W. Altura de
ojo: 1,73 km. Google Earth. V 7.3.4.8642. MaxarTechnology 2020. [Consulted:
1.vi.2022]. <http://www.earth.google.com>.
Google Earth. (2008d) [10.ix.2008]. Médanos del Chaco. 20º16’47”S, 61º55’2”W. Altura de
ojo: 1,73 km. Google Earth. V 7.3.4.8642. MaxarTechnology 2020. [Consulted: 1.vi.2022]. <http://www.earth.google.com>.
Google Earth. (2008e) [10.ix.2008]. Médanos del Chaco. 20º17’41”S, 61º53’12”W. Altura de
ojo: 1,73 km. Google Earth. V 7.3.4.8642. MaxarTechnology 2020. [Consulted: 1.vi.2022]. <http://www.earth.google.com>.
Fort, H. & Grigera, T. S. (2021). A new early warning indicator of tree species crashes from
effective intraspecific interactions in tropical forests. Ecological Indicators, 125(107506): 1–7.
Fort, H., Mazzeo, N., Scheffer, M. & Van Nes, E. (2010). Catastrophic shifts in ecosystems: Spatial early warnings and management procedures (inspired in the physics of phase transitions). Journal of Physics: Conference Series, 246(012035): 1–15.
Fort, H. (2020). Ecological Modelling and Ecophysics: Agricultural and Environmental Applications. Bristol: IOP Publishing. Xvi + 300 pp.
Kéfi, S., Rietkerk, M., Alados, C. L., Pueyo, Y., Papanastasis, V. P., ElAich, A. & De Ruiter, P. C.
(2007). Spatial vegetation patterns and imminent desertification in Mediterranean arid ecosystems. Nature, 449(7159): 213–217.
Kéfi, S., Guttal, V., Brock, W. A., Carpenter, S. R., Ellison, A. M., Livina, V. N., Seekell, D.A., Scheffer, M., van Nes, E.H. & Dakos, V. (2014). Early warning signals of ecological transitions: Methods for spatial patterns. PLoS ONE, 9(3)e92097: 1–13.
Liao, P-S., Chen, T-S. & Chung, P-C. (2001). A fast algorithm for multilevel thresholding. Journal of Information Science and Engineering, 17(5): 713–727.
Martín, P.V., Domínguez-García, V. & Muñoz, M.A. (2020). Intermittent percolation and the
scale-free distribution of vegetation clusters. New Journal of Physics, 22(8)083014: 1–16.
May, M. (1977). Thresholds and breakpoints in ecosystems with a multiplicity of stable states.
Nature 269: 471–477. Meloni, F., Nakamura, G.M., Granzotti, C.R.F. & Martinez, A.S. (2019). Vegetation cover reveals the phase diagram of patch patterns in drylands. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications, 534(122048): 1–9.
Noy-Meir, I. (1975). Stability of grazing systems an application of predator prey graphs. Journal
of Ecology, 63(2): 459–482.
Scheffer, M. & Carpenter, S.R. (2003). Catastrophic regime shifts in ecosystems: Linking theory to observation. Trends in Ecology and Evolution, 18(12): 648–656.
Stauffer, D. & Aharony, A. (1994). Introduction To Percolation Theory. (2nd Ed.). London:
Taylor & Francis. 192 pp.
van den Elsen, E., Stringer, L.C., De Ita, C., Hessel, R., Kéfi, S., Schneider, F.D., Bautista, S., Mayor, A.G., Baudena, M., Rietkerk, M., Valdecantos, A., Vallejo9, V.R., Geeson, N., Brandt, C.J., Fleskens, L., Hemerik, L., Panagos, P., Valente, S., Keizer, J.J., Schwilch, G., Riva, M.J., Sietz, D., Christoforou, M., Hadjimitsis, D.G., Papoutsa, C., Quaranta, G., Salvia, R., Tsanis, I.K., Daliakopoulos, I, Claringbould, H. & de Ruiter, P.C. (2020).
Advances in Understanding and Managing Catastrophic Ecosystem Shifts in Mediter- ranean Ecosystems. Frontiers in Ecology and Evolution, 8(561101): 1–20.
Vidiella, B., Sardanyés, J. & Solé, R. (2018). Exploiting delayed transitions to sustain semiarid ecosystems after catastrophic shifts. Journal of the Royal Society Interface, 15(143)20180083: 1–10.
Vidiella, B., Sardanyés, J. & Solé, R. V. (2020). Synthetic soil crusts against green-desert transitions: A spatial model: Synthetic ecosystems’ terraformation. Royal Society Open Science, 7(8)200161: 1–14
Todo el contenido de esta revista está bajo una 