Proyecto de Dinámica Biológica de Fragmentos Forestales

El Proyecto de Dinámica Biológica de Fragmentos Forestales ( BDFFP, por sus siglas en portugués ) es un experimento ecológico a gran escala que estudia los efectos de la fragmentación del hábitat en la selva tropical . El experimento, establecido en 1979, se ubica cerca de Manaos, en la selva amazónica brasileña . El proyecto es gestionado conjuntamente por el Centro de Biodiversidad Amazónica y el Instituto Nacional de Investigación de la Amazonía (INPA).

El proyecto fue iniciado en 1979 por Thomas Lovejoy para investigar el debate sobre SLOSS . Inicialmente denominado Proyecto de Tamaño Crítico Mínimo de Ecosistemas, ^{[ 1 ]} el proyecto creó fragmentos forestales de 1 hectárea (2 acres) , 10 hectáreas (25 acres) y 100 hectáreas (247 acres) . Se recopilaron datos antes de la creación de los fragmentos y los estudios sobre los efectos de la fragmentación superan ya los 25 años.

Hasta abril de 2020, del proyecto habían surgido 785 artículos en revistas académicas y más de 150 tesis y disertaciones de posgrado. ^{[ 2 ]}

El Proyecto de Dinámica Biológica de Fragmentos Forestales (BDFFP) surgió del debate SLOSS (reservas grandes únicas o varias pequeñas de igual área) a mediados de la década de 1970 ^{[ 3 ]} sobre la aplicación de la teoría de la biogeografía insular a la planificación de la conservación. El debate se desencadenó cuando Dan Simberloff y Larry Abele cuestionaron el uso de la teoría de la biogeografía insular para el diseño de reservas naturales. La teoría, desarrollada por Robert MacArthur y EO Wilson, predijo que la riqueza de especies de una isla aumenta a medida que aumenta el área de una reserva y disminuye la distancia a las fuentes de colonización continentales. También determinó que la forma de una reserva es muy importante para la diversidad de especies. Las reservas con una gran relación borde/área tienden a verse más afectadas por los efectos de borde que las reservas con una pequeña relación borde/área. La distancia entre las reservas y el hábitat que las rodea (la matriz) también puede afectar la riqueza y la diversidad de especies. ^{[ 4 ]} El concepto se aplicó a la planificación de reservas naturales, que son efectivamente islas en un mar de hábitat generado o dominado por el ser humano. Simberloff y Abele argumentaron que, si bien las reservas más pequeñas albergarán menos especies que las reservas más grandes, una serie de reservas pequeñas podrían, en teoría, albergar (proteger) tantas especies como una sola reserva grande.

A pesar de la aparente lógica de estas ideas, los ecólogos cuestionaron los resultados del debate sobre el tamaño mínimo de los ecosistemas (SLOSS, por sus siglas en inglés) debido a la falta de evidencia crítica sobre el tema. Muchos ecólogos comenzaron a realizar estudios y experimentos en ecosistemas fragmentados para subsanar esta deficiencia, entre ellos Tom Lovejoy, quien diseñó un experimento a gran escala que estudió los efectos de diferentes grados de fragmentación en animales, plantas y procesos ecológicos. La idea original surgió en 1977. El objetivo de Lovejoy a lo largo del experimento fue comprender mejor los efectos de la fragmentación del hábitat en las especies de las selvas tropicales. Lo denominó Proyecto de Tamaño Crítico Mínimo de los Ecosistemas (posteriormente, el nombre se cambió a Proyecto de Dinámica Biológica de los Fragmentos Forestales).

En 1978, Lovejoy contrató a Rob Bierregaard para implementar el proyecto sobre el terreno. En 1979, el Instituto Nacional de Investigaciones Amazónicas (INPA) respaldó y el Consejo Nacional de Investigación de Brasil aprobó el experimento de Lovejoy. Tan pronto como se otorgaron los permisos, Bierregaard se trasladó a Brasil para lanzar el proyecto en las selvas tropicales al norte de Manaos. El BDFFP comenzó como un proyecto de colaboración entre el Instituto Nacional de Investigaciones Amazónicas de Brasil y el Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF). Actualmente es un proyecto conjunto entre el INPA y la Institución Smithsonian. El BDFFP se convirtió en uno de los estudios más importantes sobre la fragmentación de los bosques tropicales, ya que es el único estudio de larga duración con datos anteriores a la creación de los fragmentos, siendo los datos originales del bosque continuo. ^{[ 3 ]}

El estudio de la fragmentación del hábitat tuvo sus orígenes tempranos, con las ideas de Aldo Leopold sobre el efecto de borde y los estudios y modelos de biogeografía insular de Robert MacArthur y E. O. Wilson, que sentaron las bases del campo (Laurance y Bierregaard 1997). Estos conceptos ofrecen un potencial valor hipotético-deductivo y aplicable al estudio de la fragmentación forestal, y han inspirado debates sobre el diseño de reservas de hábitat.

En términos generales, la teoría de la biogeografía insular representa un conjunto de ideas interrelacionadas (Harris 1984), que describen los patrones de las comunidades de flora y fauna en islas marinas. Modela procesos fundamentales como la dispersión, la diversidad y la dinámica poblacional de las islas en relación con su área y distancia de otras islas o del continente. Teóricamente, los fragmentos de bosque adquieren las características de islas de hábitat en proporción a su grado y duración de aislamiento (Harris 1984). La teoría de la biogeografía insular y las lecciones aprendidas de la biogeografía de islas reales proporcionan una base para desarrollar una estrategia de gestión y abordar variables de decisión específicas, como el tamaño, la distribución, la ubicación y las medidas de protección de los parches de reserva (Harris 1984). Sin embargo, una diferencia notable entre las islas oceánicas y las islas terrestres, o fragmentos, es la existencia de tierra que rodea o se encuentra entre los fragmentos, denominada matriz. Los impactos del uso y la gestión de este espacio son objeto de estudio continuo.

Las observaciones de los efectos de borde en los hábitats también son importantes, si no esenciales, para el estudio de los efectos de la fragmentación. Se ha observado que una serie de cambios en el hábitat y las interacciones tróficas se intensifican a medida que disminuye la distancia al borde del hábitat, como la depredación de nidos, la disminución de la humedad del suelo y la luz solar, la menor riqueza de especies y los cambios en la composición de las especies. El grado de estos impactos en los fragmentos continúa siendo objeto de estudio. Debido a la elevada proporción de área de borde con respecto al área de hábitat en los fragmentos, se presume que los bordes tienen consecuencias perjudiciales para los organismos que habitan los fragmentos forestales.

Estos conceptos han inspirado en gran medida el debate sobre el tamaño de las reservas SLOSS (una sola reserva grande o varias pequeñas), que el Proyecto de Tamaño Crítico Mínimo de Ecosistemas (ahora conocido como BDFFP) intenta abordar. El debate SLOSS es una discusión interdisciplinaria en curso en la que la comunidad científica intenta comprender y sopesar las ventajas y desventajas de diferentes tamaños y distribución de reservas para una conservación exitosa de los ecosistemas: ¿una sola reserva grande o varias pequeñas? La creciente y generalizada pérdida y fragmentación del hábitat, junto con el debate SLOSS, han dado lugar a las preguntas que el BDFFP originalmente buscaba responder. En general, el objetivo de Lovejoy al establecer el proyecto era determinar el tamaño y la ubicación necesarios de las reservas para una conservación exitosa del hábitat y las especies, de ahí el nombre original del proyecto. Según el libro de Bierregaard, Lecciones de la Amazonia , Lovejoy se basó en la Teoría de la Biogeografía Insular y planteó tres preguntas clave:

1. ¿Qué efecto tiene el tamaño de los fragmentos en la tasa de extinción de especies?
2. ¿Acaso la tasa de extinción local llegaría a disminuir y detenerse, igualando así el número de especies?
3. ¿Cómo cambian las interacciones entre especies y la demografía como resultado de la reducción del hábitat?

Desde entonces, los estudios realizados en el sitio BDFFP han variado enormemente en cuanto a sus objetivos e hipótesis principales (Laurance y Bierregaard 1997). Junto con el tamaño, la ubicación y la distribución de las reservas, también es importante comprender y gestionar adecuadamente los vínculos entre la fragmentación del hábitat y la persistencia del ecosistema (Bierregaard 2001). Los estudios sobre efectos de borde, tasas de extinción, interacciones bióticas y abióticas, factores de mortalidad, calidad del suelo y otros realizados en este sitio abordan los efectos de la fragmentación en la biodiversidad y otros cambios ecológicos. También se estudian otras dimensiones que influyen en los ecosistemas, como los factores económicos y humanos. Muchos estudios en BDFFP también intentan encontrar formas de aplicar la investigación a las prácticas de restauración, conservación y gestión de los bosques tropicales. La pregunta central original sobre el tamaño mínimo de las reservas de ecosistemas ha dado lugar a una increíble variedad de investigaciones que continúa creciendo y diversificándose.

El BDFFP abarca aproximadamente 1000  km² de la región amazónica brasileña, ubicada a 70 ^km  al norte de Manaos, Brasil, en Sudamérica. Esta zona de Sudamérica es famosa por sus bosques y clima tropicales, así como por su gran diversidad de vida silvestre.

El Área de Interés Ecológico Relevante del BDFFP , que comprende las áreas de estudio, se divide entre los municipios de Manaus (3,61 %) y Rio Preto da Eva (96,39 %). Tiene una superficie total de 3288 hectáreas (8120 acres) . ^{[ 5 ]} El área de investigación se encuentra a unos 80 kilómetros (50 millas) al norte de la ciudad de Manaus . ^{[ 6 ]} 

En promedio, la cuenca del Amazonas registra entre 1900 y 2500 milímetros de lluvia anuales, con una temperatura media anual de 26  °C y una marcada estación seca de junio a octubre. ^{[ 7 ]} Otra característica distintiva de los bosques del BDFFP es su dosel, que puede alcanzar de 30 a 37 metros, con algunos árboles emergentes que llegan hasta los 55 metros. ^{[ 7 ]} Estos bosques, dominados principalmente por palmeras en el sotobosque, albergan más de 1200 especies de árboles pertenecientes a al menos 64 familias. ^{[ 8 ]}

Las reservas de BDFFP se encuentran en selva tropical de tierras bajas no inundada, donde los suelos son pobres en nutrientes y la topografía varía de 50 a 150 m de elevación. ^{[ 8 ]} Aunque el área es relativamente plana, incluye tres grandes áreas de pastoreo de ganado y contiene 11 fragmentos de bosque, que varían de 1 a 100 hectáreas, rodeados de bosque continuo que actúa como controles experimentales (Laurance 2011).

Para obtener imágenes detalladas del área de estudio, visite los mapas del INPA.

A principios de la década de 1980, la tala y quema provocaron el aislamiento de fragmentos de entre 80 y 650 metros del bosque intacto circundante , un procedimiento que se repitió varias veces a lo largo del experimento debido al exitoso rebrote de bosques secundarios (Laurance 2011). El aislamiento final de la reserva tuvo lugar en 1990 con la tala y quema exitosas de una franja de 200 metros de ancho alrededor de la reserva de Dimona. ^{[ 7 ]}

Una característica importante de la diversidad de la cuenca amazónica es que muchas especies son raras o se distribuyen de forma irregular por todo el bosque amazónico. Esto introduce un fenómeno conocido como el "efecto de muestra", que sugiere que la ausencia de especies en los fragmentos experimentales puede deberse a que no estaban presentes durante la creación de los fragmentos, en lugar de a su desaparición (Laurance 2011). Este efecto es fundamental para comprender los efectos de la fragmentación forestal, ya que los fragmentos pequeños no pueden sustentar grandes poblaciones debido a la competencia por los recursos y la pérdida de hábitat. Por lo tanto, en el experimento, es improbable que las especies que no estaban presentes al inicio aparezcan en estos fragmentos más pequeños. Sin embargo, algunos organismos permanecen estables e incluso prefieren las zonas perturbadas. Los briófitos foliares, las arañas errantes y las ranas se encuentran entre las especies que permanecen estables, mientras que las especies que prefieren los claros incluyen colibríes, mariposas y lianas. Dado que la matriz que rodea los fragmentos aislados no es completamente inhóspita para algunas especies, es importante comprender cómo la fauna silvestre nativa puede utilizar estos hábitats alterados por el ser humano como corredores para la dispersión o la reproducción. ^{[ 7 ]}

Se han realizado numerosos estudios en el sitio BDFFP, centrándose en diversos aspectos de los efectos de la fragmentación en los organismos y las condiciones del hábitat. Se estudian especies de una amplia gama de biota, incluyendo árboles y otra flora, microorganismos y una variedad de vertebrados e invertebrados. También se han investigado la química y el desarrollo del suelo, así como los factores humanos y ambientales en los fragmentos. A continuación, se resumen algunos estudios destacados realizados en el sitio BDFFP.

Lo que comenzó como una iniciativa de cinco personas fue cobrando impulso gradualmente a medida que aumentaba la financiación para el BDFFP y se convirtió en un exitoso proyecto de investigación de tamaño mediano operado por un personal más numeroso. Este crecimiento ha permitido realizar inventarios continuos a gran escala de la respuesta de las especies a la fragmentación, que es un punto central de la investigación sobre la conservación futura. ^{[ 7 ]}

Una de las principales ventajas de este estudio es que se ha llevado a cabo de forma muy consistente durante un largo periodo de tiempo. La experimentación a lo largo de varias décadas permite considerar la ocurrencia de eventos naturales, como las sequías de El Niño, que son importantes facilitadores de perturbaciones naturales que podrían afectar la fragmentación.

Sin embargo, es necesario comprender mucho más sobre los fragmentos forestales. Como sugieren los datos del BDFFP, incluso los fragmentos pequeños pueden tardar siglos en estabilizar su composición florística y el almacenamiento de carbono después de experimentar cambios ecológicos drásticos (Laurance 2011).

Los objetivos fundamentales derivados del experimento BDFFP son preservar áreas de tierra más extensas para asegurar el mantenimiento de poblaciones viables y preservar los procesos ecológicos naturales de los bosques. Debido a los continuos impactos de la deforestación en la composición y los procesos de los bosques tropicales, se puede afirmar que el futuro ecológico de la región amazónica está estrechamente ligado a su futuro económico. ^{[ 7 ]} Se deben seguir realizando esfuerzos para prevenir los desastrosos efectos de borde derivados de incendios, el cambio climático y el impacto humano de la caza y la tala comerciales.

Más de 30 años de investigación y recopilación de datos con el experimento BDFFP han dado lugar a numerosos descubrimientos y valiosas lecciones para los científicos, pero también han enfrentado muchos desafíos, como la financiación. Desde finales de la década de 1990, la colonización y la caza se han convertido en amenazas directas para el BDFFP. La pavimentación de la carretera Manaus-Venezuela, de 1100 km de longitud, ha incrementado la colonización forestal y la tala (Laurance 2011). A medida que continúa la afluencia de humanos a estas tierras, los esfuerzos de conservación del BDFFP se vuelven cada vez más importantes para prevenir efectos devastadores en los ecosistemas forestales circundantes.

• Ecología del paisaje
• dinámica de parches
• Debate SLOSS

• Proyecto ARIE. Dinâmica B. de Fragmentos Florestais (en portugués), ISA: Instituto Socioambiental , consultado el 18 de octubre de 2016{{citation}}: CS1 mantenimiento: ubicación del editor ( enlace )
• Bradshaw, GA; PA Marquet; Kathryn L. Ronnenberg (2003). "Dinámica biológica de los proyectos de fragmentos forestales: historia y sitios de estudio" . Cómo cambian los paisajes: perturbación humana y fragmentación de los ecosistemas en las Américas : 34–36 .
• Bierregaard, RO; WF Laurence (1997). Restos de bosques tropicales: Ecología, manejo y conservación de comunidades fragmentadas . University of Chicago Press.
• Kress, W. John; WR Heyer; P. Acevedo; J. Coddington; D. Cole; TL Erwin; BJ Meggers; M. Pogue; RW Thorington; RP Vari; MJ Weitzman; SH Weitzman (1998). "Biodiversidad amazónica: Evaluación de las prioridades de conservación con datos taxonómicos" (PDF) . Biodiversidad y conservación . 7 (12): 1577– 1587. doi : 10.1023/a:1008889803319 . S2CID 30559965 . 
• Quammen, David (1996). El canto del dodo: biogeografía insular en una era de extinciones . Scribner. ISBN 0-684-80083-7.
• Kolbert, Elizabeth . La sexta extinción: una historia antinatural – Henry Holt, EE. UU. 2014 – ISBN 978-0-8050-9299-8

• Sitio web de INPA BDFFP
• Sitio web del Centro de Biodiversidad del Amazonas
• Instituto Smithsoniano de Investigaciones Tropicales