Vi jornada de jóvenes investigadores en conservación y uso sostenible de sistemas forestales

PRIORIDADES DE INVESTIGACIÓN GENÉTICA Y ECOLÓGICA PARA LA CONSERVACIÓN DE ESPECIES Y BOSQUES Y EL DESARROLLO FORESTAL EN ECUADOR

Javier Montalvo^1,2, Rommel Montúfar³, Jimmy Cevallos<sup>4

1</sup>Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil;

²Universidad de Vigo, Vigo (España);

³Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Quito;

⁴Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí, Manta

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Bosques y desarrollo forestal en Ecuador: realidad e investigación pública

Los bosques del Ecuador continental ocupan 12,8 millones de hectáreas, el 60,7% de la superficie total potencial de bosques (Sierra 2013). No toda esta superficie corresponde a bosques intactos: resulta del balance entre procesos históricos antropogénicos (deforestación y degradación) y ecológicos (regeneración natural por sucesión). La deforestación ha sido más relevante en la Costa y la Sierra (valles interandinos y vertiente andina occidental), mientras los bosques de la Amazonía se han conservado en mayor proporción (MAE 2012a). La tasa de deforestación anual neta promedio en Ecuador continental es aproximadamente 75.000 hectáreas (periodo 2000-2008) y, aunque ha disminuido, resulta de una deforestación bruta anual de más de 140.000 hectáreas contrarrestada por una regeneración anual aproximada de 67.000 hectáreas (Sierra 2013). Este autor indica que el 40% de la deforestación bruta actual del Ecuador continental está en la Costa (en especial en las provincias de Esmeraldas y Manabí), siendo también relevante en la Amazonía (Morona Santiago y Zamora Chinchipe).

Ecuador es uno de los países clave para proteger la biodiversidad a nivel mundial, y alcanzar las metas del Convenio sobre Diversidad Biológica (Joppa et al. 2013). Cuenta con 17.748 especies nativas de plantas (León-Yánez et al. 2011) –muchas propias de ecosistemas forestales y una alta proporción son endémicas, en su mayoría amenazadas–, y una notable diversidad de ecosistemas terrestres naturales, con 66 tipos diferentes de bosque (MAE 2013). En Ecuador se explotan al menos 750 especies arbóreas, la mayoría nativas: el 45% es maderable y el 48% genera productos forestales no maderables (Añazco et al. 2010). Deforestación y degradación forestal son determinantes de erosión genética; fragmentación, alteración y desaparición de hábitats; extinción de especies, y reducción de diversidad de especies en los bosques a escala local, así como un deterioro en la provisión de servicios ecosistémicos. La forestación y reforestación es prioritaria en la agenda de desarrollo (MAE 2012b). En el periodo 2013-2017 la meta anual es 44.000 hectáreas de plantaciones forestales con fines de producción, protección y restauración, superando el bajo promedio de los últimos 28 años (6.600 hectáreas al año). La necesidad de conservación y restauración de la biodiversidad y servicios de los bosques es apremiante. Las políticas públicas afrontan los desafíos en el ámbito forestal mediante incentivos a la protección de los bosques, y a la forestación y reforestación, opciones relevantes para mitigar el cambio climático (secuestro y disminución de emisiones de CO₂). Sin embargo, en general la investigación forestal con financiación pública no está conectada con la realidad forestal ni los desafíos mencionados. La investigación forestal en Ecuador es escasa, muy limitada en ecología y genética, y restringida a contadas universidades y muy recientemente al Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP; Añazco et al. 2010; Grijalva et al. 2012). En el periodo 2006-2013, la inversión pública en investigación vía SENESCYT refleja el interés por iniciativas en el ámbito forestal sensu lato (29 proyectos financiados). En este periodo se invirtió un monto de 8.156.941 USD, del cual fue destinado alrededor del 50% al INIAP. El 30% fue invertido en siete proyectos sobre sistemas agroforestales y silvopastoriles, el 20% en proyectos de cuencas hidrográficas y el 14% en cinco iniciativas de producción forestal y adaptación agroforestal. El 42% del monto de inversión fue a proyectos desarrollados en los Andes, 33% en la Amazonía, y apenas un 9% en la Costa; el resto corresponde a investigaciones desarrolladas en más de una región. Según el concepto de áreas prioritarias para la investigación de la SENESCYT, el 50% de inversión fue destinado a la generación de conocimiento e innovación en sistemas, y apenas un 3% a la conservación y uso de sistemas forestales. No existen iniciativas que exploren a largo plazo los bosques como ecosistemas o la ecología de las especies forestales individuales, que son prioritarias para su conservación y manejo integral. Solo tres proyectos abordan la investigación en el área de genética; de éstos, apenas un proyecto enfoca de forma explícita la importancia del estudio de la diversidad genética, la caracterización molecular y la resiliencia de poblaciones; éste representó el 8,5% del monto total invertido por SENESCYT en este periodo. Este análisis revela que la inversión pública en investigación forestal está desequilibrada en su distribución geográfica y presenta una conexión muy débil con la realidad forestal y sus principales desafíos agroproductivos, ambientales y de conservación.

Prioridades de investigación genética

La protección del patrimonio genético de las especies forestales es una prioridad y debe ser estudiada en dos dimensiones: diversidad gentos en genética. De estos tres, lecer este tipo de investigacipor le erizaciadasdurante este periodo.ética domesticada y diversidad genética silvestre.

1. 
   Protección, manejo y uso sostenible de la diversidad genética domesticada. La diversidad domesticada está compuesta por especies vegetales que han sido sujetas a selección artificial por los pueblos amerindios para generar productos (frutos, tubérculos, fibras, semillas, etc.) con características útiles para el ser humano. Esta diversidad domesticada es producto de la interacción hombre-recurso durante cientos a miles de años, en los que se han seleccionado variedades con particulares características morfológicas, bioquímicas y fisiológicas. La domesticación es un proceso de selección genética que ha producido una rica variabilidad cultivada con potencial real de explotación comercial. En particular, las leguminosas y tubérculos andinos han sido el foco de investigación de la diversidad domesticada, debido a su importancia para la seguridad alimentaria; en cambio poco se ha explorado de las especies domesticadas de las zonas tropicales bajo los 1.000 msnm. Cacao (Theobroma cacao) y yuca (Manihot esculenta) son ejemplos de recursos amazónicos con estrategias de conservación, manejo y explotación de esta variabilidad domesticada. Pero también hay ejemplos de especies domesticadas subvaloradas como los frutos de chontaduro (Bactris gasipaes), uva de monte (Pourouma cecropiifolia), chirimoya (Anona spp.), guaba (Inga edulis, I. spectabilis), y palma de fibra (Aphandra natalia), entre otras. Por ejemplo, la domesticación del chontaduro ha sido dirigida a producir un fruto rico en carbohidratos y ácidos grasos. A pesar de ser una importante fuente de carbohidratos y aportar a la seguridad alimentaria en la Costa y la Amazonía, conocemos y protegemos muy poco de la variabilidad genética de esta especie (Montúfar y Rosas 2013). La diversidad genética del chontaduro está amenazada por la presencia de plantaciones comerciales de palmito (Bactris gasipaes de cultivo intensivo), las cuales a través de plantaciones de clones o genotipos seleccionados crean escenarios que favorecen la erosión genética de los cultivares locales (Couvreur et al. 2005). La investigación de la diversidad domesticada debe dirigirse a comprender: (i) la diversidad genética y fenotípica y determinar los centros de origen de la domesticación; (ii) la dinámica de las poblaciones domesticadas y su resiliencia genética (capacidad de recuperación); (iii) los mecanismos de erosión y contaminación genética, y (iv) los sistemas de conservación in situ y ex situ. Las técnicas moleculares actuales permiten el uso de una gran variedad de herramientas genéticas para explorar la domesticación y su dinámica.
   

b) Conservación, manejo y uso sostenible de la diversidad genética silvestre. La biodiversidad forestal, entendida como la variedad de especies y diferencias naturales de sus poblaciones en la flora nativa de los bosques, es un recurso estratégico, y consecuentemente su uso, manejo, y explotación deben basarse en estudios científicos apropiados. Es fuente de numerosos recursos, incluyendo productos forestales no maderables, y representa una invaluable diversidad genética con potenciales aplicaciones en biotecnología y medicina. Está amenazada por las actividades antropogénicas mencionadas que afectan a los bosques, y otras como cambio climático, contaminación y especies invasoras... Los análisis de la dinámica de la diversidad genética de una especie forestal constituyen la base fundamental para la planificación del uso y conservación del recurso, sin embargo estos estudios son muy limitados en el país. El informe ‘Situación de los recursos genéticos forestales’ en Ecuador (Grijalva et al. 2012) reporta estudios de diversidad genética para menos de una docena de especies silvestres, y se desconoce si la información generada ha sido sometida a evaluación y publicación científica. Por otro lado, para especies con gran valor maderable como laurel (Cordia alliodora), pigüe (Pollalesta discolor), sande (Brosimum utile), chalviande (Virola sebifera), cedro (Cedrela odorata), canelos (Nectandra spp.), chuncho (Cedrelinga cateniformis) y otras especies maderables amenazadas –como caoba (Swietenia macrophylla) o chanul (Humiriastrum procerum)­­– no hay estudios que permitan planificar su manejo y conservación. Adicionalmente, hay recursos forestales no maderables de importancia económica altamente amenazados por la erosión genética, como paja toquilla (Cardulovica palmata), guadúa (Guadua angustifolia) o tagua (Phytelephas aequatorialis), que requieren estudios de diversidad genética para diseñar sus planes de manejo. Un ejemplo de la importancia del estudio y conservación de los recursos genéticos forestales nativos es Elaeis oleifera, que es la palma aceitera americana. Constituye la especie ‘hermana’ de la palma africana (Elaeis guineensis), y un foco de interés para la ingeniería genética de esta especie de alta importancia económica. En la actualidad no existen estudios ecológicos ni genéticos de las poblaciones silvestres de este recurso forestal estratégico. La planificación de la conservación, manejo y explotación de los recursos genéticos forestales requiere desarrollar diferentes líneas de investigación: (i) estudios citológicos y la estructura cromosómica (desconocemos el número cromosómico de casi la totalidad de las especies de importancia forestal); (ii) estudios de diversidad con marcadores genéticos, bioquímicos y morfológicos informativos, diseños experimentales con escala y análisis de datos adecuados; (iii) estudios en genética de la conservación que permitan evaluar el impacto de las actividades antropogénicas en la viabilidad y resiliencia genética de las poblaciones; (iv) estudios filogenéticos que proporcionen información del estatus taxonómico y relaciones evolutivas de las especies de mayor importancia forestal, y (v) ecogenómica, área de conocimiento emergente que explora los mecanismos de la adaptación de las especies, su variabilidad fenotípica e interacciones, de especial importancia en las poblaciones de plantas silvestres (Ouborg y Vriezen 2007).

Prioridades de investigación ecológica y para el desarrollo forestal

La investigación ecológica forestal debe hacerse a varios niveles: especies, ecosistemas, y paisaje o territorio. Es recomendable que exista cooperación transdisciplinar y estratégica para fundamentar diferentes políticas sectoriales desde la visión holística e integradora propia de la ciencia ecológica para la conservación y uso sostenible de ecosistemas y especies forestales. A continuación se describen cuatro temas de investigación prioritarios, justificando su importancia o idoneidad con ejemplos y criterios relevantes.

a) Identificación de áreas y ecosistemas prioritarios de conservación, en especial con alta riqueza de especies endémicas de ámbito de distribución restringido. Las mayores concentraciones de plantas endémicas coinciden con áreas con alta riqueza de especies en general y de especies endémicas de aves, mamíferos y anfibios, destacando Ecuador a nivel mundial (Joppa et al. 2013). Las preguntas de investigación ecológica deben atender por una parte, a la viabilidad de las poblaciones y a las amenazas de su hábitat, considerando el tamaño de fragmentos de bosques remanentes y su estado de conservación, porque es imposible proteger todo el territorio. Por otra parte, a la variabilidad espacial en superficie, fragmentación, degradación estructural, vulnerabilidad, y relevancia para la conservación de los diferentes tipos de bosques remanentes.

El área de distribución de la estrellita esmeraldeña (Chaetocercus berlepschi), un colibrí endémico amenazado de extinción por la pérdida y fragmentación de su hábitat, se limita al bosque siempreverde de tierras bajas de Esmeraldas. De las 4.500 especies de plantas endémicas de Ecuador, el 8% está en peligro crítico de extinción, como la liana Passiflora roseorum, cuya única población conocida habita en un bosque siempreverde montano alto del sur del país. Un tercio de las especies de plantas endémicas son orquídeas, el 85% presenta algún grado de amenaza y una alta proporción son epífitas propias de los bosques siempreverdes, en especial los montanos (Endara 2011). El ‘bosque seco’, que incluye varios tipos de bosque deciduo y semideciduo, requiere esfuerzos de conservación por su alta deforestación, fragmentación y degradación (Portillo-Quintero y Sánchez-Azofeifa 2010). Queda el 25% de la superficie potencial de este bosque, presenta un alto riesgo de perturbación, y sólo el 2,3% está protegido. De 239 especies de árboles y arbustos de los bosques secos de Ecuador identificadas por Aguirre et al. (2006), 47 son endémicas compartidas sólo con Perú (20% de endemismo) y 17 son exclusivas de Ecuador (7%). La identificación con alta resolución espacial de áreas susceptibles de restauración dentro de un área protegida de la Costa con bosques siempreverde estacional piemontano y deciduos promueve la conectividad y conservación de su biodiversidad (Esteban et al. 2013).

b) Evaluación de la variabilidad espacial en la degradación y resiliencia de bosques, y su influencia sobre interacciones ecológicas clave, la distribución y conservación de especies, y atributos ecosistémicos. Existe un notable vacío de conocimiento sobre los cambios estructurales y funcionales en los bosques de Ecuador tras diferentes tipos de perturbación, y sobre su resiliencia o capacidad ecosistémica de recuperación. Por ejemplo, en general el efecto de la tala selectiva de especies arbóreas y otras perturbaciones sobre la diversidad de especies (riqueza y abundancia relativa de especies o ecodiversidad) es negativo (Clark y Covey 2012), sin embargo, la estructura y apertura del dosel o las condiciones climáticas de regeneración difieren mucho entre bosques deciduos o siempreverdes. Interesa conocer la capacidad y velocidad de recuperación de la composición florística, ecodiversidad y biomasa, el potencial de secuestro de CO₂ y de almacenamiento de carbono, y los principales factores condicionantes en diferentes ecosistemas forestales degradados que ocupan espacios sin presiones de uso en la Costa y en la Amazonía. La teledetección en áreas protegidas ayuda a comprender los mecanismos de regeneración natural (Nagendra et al. 2013), y a evaluar la eficacia y efectos de medidas de restauración de bosques o de reforestación comercial en zonas de amortiguamiento, de interés para el manejo a escala local y regional del Sistema Nacional de Áreas Protegidas. Así se fortalecerá el conocimiento ecosistémico del estado del patrimonio natural del Ecuador en general, y la contribución de los bosques ecuatorianos a la mitigación del cambio climático –manteniendo y recuperando stocks de carbono– y los cobeneficios para la conservación de la biodiversidad, de interés para implementar el Programa Nacional REDD+.

La alteración de la red de interacciones ecológicas entre las especies produce efectos que pueden depender del tipo de bosque y la densidad de poblaciones implicadas. Es preciso generar conocimientos básicos de la ecología de poblaciones de especies valiosas, indicadoras o amenazadas tras la degradación de su hábitat para su conservación, manejo y uso sostenible en su caso. La deforestación y degradación de bosques deciduos y semideciduos es una amenaza de extinción local para el pijío (Cavanillesia platanifolia), un árbol caducifolio que puede superar los 25 m de altura; en las cavidades de su tronco anida una subespecie endémica y en peligro crítico de extinción, el papagayo de Guayaquil (Ara ambiguus guayaquilensis). Otro ejemplo es la caza intensa, que en los bosques tropicales produce múltiples efectos indirectos y en cascada –comprobados o hipotéticos–, entre ellos cambios en los patrones de producción y dispersión de semillas, y de reclutamiento poblacional, con efectos potenciales sobre la densidad de algunas especies de plantas y diversidad del ecosistema a nivel local (Wright 2003).

c) Influencia de la diversidad de especies arbóreas nativas, identidad y tipo de especie, y diseño en la producción de plantaciones forestales mixtas y en la restauración ecológica de diferentes bosques. Las plantaciones mixtas producen más que los monocultivos (Piotto 2008). Debe promoverse la investigación sobre tipos innovadores de plantaciones mixtas para restauración de bosques y producción forestal (Kelty 2006). Sin embargo, la Subsecretaría de Producción Forestal promueve en Ecuador las plantaciones forestales monoespecíficas –para la industria de la madera–, incentivando sólo 17 especies arbóreas, nueve nativas. Se debe procurar la innovación en la selección de especies nativas de árboles, investigando sus aptitudes, crecimiento y comportamiento en ensayos en vivero y plantaciones experimentales para optimizar el diseño y asegurar los fines de protección o comerciales en la forestación y reforestación en diferentes condiciones ambientales. Para ciertas especies objetivo y maderables, no basta con reconocer su predecible variabilidad genética, se requieren ensayos de procedencia apropiados, de progenie e incluso programas de mejora genética si existe heredabilidad (mayor crecimiento, calidad de fuste y madera, resistencia a condiciones adversas, etc.). Así se puede identificar y caracterizar germoplasma idóneo para diferentes tipos de manejo silvicultural, productos forestales o condiciones climáticas, tan contrastadas dentro de algunas regiones, como la Costa.

Es necesario generar conocimientos ecológicos para conservar la biodiversidad y un manejo forestal sostenible, dentro y fuera de las áreas protegidas. En áreas de bosque seco, la restauración mediante enriquecimiento o plantaciones de especies nativas es la principal opción de manejo. Expande la superficie de hábitat necesaria para preservar muchas especies de fauna, en particular de vertebrados con poblaciones con baja densidad y viabilidad comprometida. Repoblar con higuerones (por ejemplo, Ficus insipida y F. obtusifolia), es oportuno porque constituye una fuente de alimento clave para el mono aullador (Alouatta palliata), también en la estación seca. El diseño de plantaciones forestales productivas y la restauración requieren la tipificación ecológica de las especies arbóreas, basada en el conocimiento de sus características, los factores limitantes de su crecimiento, incluyendo interacciones interespecíficas integrando en una comunidad. Según el tipo de bosque a restaurar o condiciones ambientales, varía la necesidad de combinar especies que difieren en su tolerancia a la sombra, velocidad de crecimiento en altura, estructura de copa o fenología foliar (en particular deciduo frente a siempreverde). En una plantación de balsa (Ochroma pyramidale) y cedro en la misma proporción en tierras bajas de la Costa, el crecimiento diametral de la balsa a los 34 meses fue el triple que el del cedro, que resultó dominado. Sin competencia de balsa, el cedro puede crecer al menos un 50% más, reflejando el diseño inadecuado de la plantación con estas dos especies nativas heliófilas. Es necesario investigar los diseños que combinen diferentes proporciones y densidad de especies y promuevan tipos de interacciones que favorezcan la coexistencia de las especies y los fines del ecosistema forestal. Entre estas interacciones destaca la reducción de competencia interespecífica por complementariedad en el uso de recursos, y la facilitación, en la que una especie beneficia a otra, como una fijadora de nitrógeno a otra no fijadora. Es necesaria la evaluación experimental de interacciones entre especies, y ensayos de plantaciones mixtas a escala operativa, con propietarios y empresas del sector forestal. Por ejemplo, para acelerar la recuperación de la estructura, ecodiversidad y biomasa del bosques siempreverdes, pueden ensayarse la introducción de especies esciófilas de baja densidad, semillas grandes, dispersión por gravedad y tardías en la sucesión en plantaciones mixtas de especies heliófilas, pioneras y de crecimiento rápido como balsa. En áreas degradadas de la Costa, se puede ensayar la influencia de especies facilitadoras como algarrobo (Prosopis pallida), u otras especies arbóreas fijadoras de nitrógeno del subdosel, para promover la estabilidad y producción de una plantación mixta con otras especies maderables como guayacán (Tabebuia chrysantha), fernán sánchez (Triplaris cumingiana) y laurel.

d) Identificación, valoración y restauración de servicios ecosistémicos forestales prioritarios. Se conoce poco sobre la variabilidad, procesos de generación y restauración de servicios ecosistémicos forestales (Mass et al. 2005, Hall et al. 2011). La provisión de agua, regulación del clima y el control de inundaciones son tres servicios principales del bosque seco (Mass et al. 2005). Es preciso conocer, por ejemplo, cómo los bosques y cambios de uso del suelo en cuencas hidrográficas (deforestación, regeneración natural, reforestación, establecimiento de sistemas agroforestales, etc.) afectan a su protección y valorar su influencia sobre la captación, provisión y ciclo del agua (Stallard et al. 2010) en diferentes regiones de Ecuador. Dicha información, derivada de estudios a largo plazo, a mesoescala y modelización, es crítica para un ordenamiento territorial con el objetivo de la gestión y restauración de servicios de los ecosistemas forestales.

Conclusión

Ecuador precisa conocimientos, genéticos y ecológicos, de especies arbóreas nativas, y de aspectos ecosistémicos estructurales y funcionales que sean estratégicos para la conservación y restauración de bosques y áreas prioritarias, su biodiversidad y servicios ecosistémicos. Y también para el diseño y manejo sostenible de plantaciones forestales con fines productivos o comerciales. En particular se debe priorizar el conocimiento de las aptitudes e interacciones ecológicas clave entre especies arbóreas nativas de interés para la conservación, restauración y uso sostenible de bosques, y la innovación en el diseño de sistemas agroforestales protectores y productores de servicios ecosistémicos.

La investigación genética y ecológica en el ámbito forestal en Ecuador debe fortalecerse para atender a los desafíos ambientales y socioeconómicos. Puede generar conocimientos cruciales para el progreso y desarrollo sostenible del Ecuador, y en particular para el cambio de la matriz productiva. Se debe articular dentro de un Programa Nacional de Investigación Forestal elaborado de forma participativa (Añazco et al. 2010), con incentivos a la cooperación transdisciplinar y evaluación del impacto de sus resultados. La investigación forestal debe fundamentar las políticas públicas de conservación de la biodiversidad, forestación y reforestación, ordenamiento territorial y mitigación del cambio climático.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por el Proyecto Prometeo de la Secretaría de Educación Superior, Ciencia y Tecnología (SENESCYT) a uno de los autores. Agradecemos a la Dirección de Orientación, Diseño y Coordinación de la Investigación de la SENESCYT los datos de proyectos de investigación con financiación pública; a la empresa Tadel, SA las facilidades de acceso a su plantación forestal, y a Álvaro Pérez sus comentarios al manuscrito.

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