Cambio climático y ecosistemas tropicales

Resultados científicos de la Estación Biológica La Selva

Carolina Murcia, Ph. D.Directora Científica

Existe un vínculo crítico pero poco comprendido

entre el cambio climático y los bosques

suel

o/v

eget

ació

n/a

tmó

sfer

a

Carbono del suelo- orgánico- inorgánico

Biomasa bajo tierra- Raíces

- HojarascaTransferencia de

biomasa

Res

pira

ción

Fot

osín

tesi

s

Res

pira

ción

, D

esco

mpo

sici

ón

Caí

da

de

hoja

s, r

amas Biomasa

superficial- Tallos

- Ramas- Follaje

Relación entre plantas, carbón y temperatura

Respiration(Carbon emissions

by plants)

Photosynthesis(Carbon uptake

by plants)

Temperature c.f. D.A.Clark

La Selva:estudios sobre el

impacto del cambio climático

Estudios a largo plazo en La Selva

• Árboles

• Quebradas

• Medidas de mitigación

• Monitoreo anual • 10 especies• 22 años

• Investigadores principales:

Deborah Clark y David Clark

Crecimiento de los árboles en La Selva

Crecimiento inter-anual de 7 especies de árboles en el proyecto TREES

Clark et al 2003

Clark et al 2003

Relación entre el crecimiento de los árboles y la temperatura

Las emisiones de CO2 inferidas del trópico terrestre (eje derecho) son paralelas al crecimiento de los árboles en La

Selva, 1984-2000

Clark, Piper, Keeling & Clark. 2003. PNAS

Inversión Global del flujo de carbón

C.D. Keeling, Piper et al., 2001

TERRESTRIAL TROPICS

TROPICAL OCEANS

Los trópicos terrestres

son grandes emisores de C

The National Science Foundation BSR8717746 to C. M. Pringle; DEB9528434 and DEB0075339 to Pringle & F. J. Triska; DEB0545463 to Pringle, Triska & A. Ramirez; NSF International Research FellowshipProgram and Americas Program (INT-020202673) to R. Bixby;& Organización para Estudios Tropicales

¿Cómo las interacciones del agua subterránea - agua superficial afectan a ecosistemas tropicales de las quebradas en las tierras bajas tropicales y su respuesta al cambio climático en la Estación Biológica La Selva?

Investigadores principalesCatherine M. Pringle (University of Georgia) P.I.Frank J. Triska (U.S. Geological Survey) Co-P.I.

Alonso Ramírez (University of Puerto Rico) Co-P.I.

COLABORADORESDr. Ronald J. Avanzino (U. S. Geological Survey) Dr. John H. Duff (Hydrologist, U. S. Geological Survey) Dr. Jose Fernandez (Costa Rican Electric AuthorityDr. Wills Flowers (Florida A& M University) Dr. David Genereux (North Carolina State University) Dr. Alan Jackman (University of California, Davis) Dr. William McDowell (University of New Hampshire) Dr. Margarita Nuñez  (Merida Inc., San Jose, Costa Rica) Dr. Pia Paaby (Merida Inc., San Jose, Costa Rica) Dr. Frederick Scatena (University of Pennsylvania) Dr. John West (University of California, Berkeley) Dr. Gary Zellweger (U. S. Geological Survey)

POSTDOCTORADOS Dr. Rebecca B. Bixby (University of Michigan) Dr. Amy D. Rosemond (University of Georgia) Dr. Toshihide Hamazaki (Alaska Department of Fish and Game, Alaska)

ESTUDIANTES GRADUADOS Elizabeth Anderson-Olivas (University of Georgia)Marcelo Ardón (University of Georgia) Joseph Bishop (Pennsylvania State University) Gregory Browder (University of California, Berkeley) Tamara Eklund (University of New Hampshire) Paul Keck (University of Georgia) Alonso Ramírez (University of Georgia) Gary Rowe (Pennsylvania State University) Chip Small (University of Georgia)Lindsay Stallcup (University of Georgia) Ruth Tiffer-Sotomayor (Universidad de Costa Rica) Rodney Vargas (University of Georgia) Sharon Wood (Florida International University)

TECNICOSMinor Hidalgo Gail A. Blake Dennis Chavarria Rodolfo Vargas-Ramírez Francisco Rojas

Conexión entre la ecología y la

biogeoquímica en quebradas de la selva • Quebradas en La Selva reciben geotérmicos- suministros modificados

• Altas concentraciones de cationes, aniones y fósforo

• No afecta la T del agua

• 16 sitios a largo plazo monitoreados

• Factores físicos y químicos del agua

• Contenido de Fósforo

• Nutrientes (nitrato, amonio, fosfato)– 3 sitios: 1988-presente– 16 sitios: 1997-presente

• Aniones/cationes (Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, Na+, K+)

– Varios sitios: datos misc. desde 1988– 19 sitios: 1997-presente

• Datos físicos (temperatura, pH, conductividad, descarga)– 19 sitios: 1997-presente

Datos a largo plazo (mensuales)

Piper pH March 2007

5.7

5.75

5.8

5.85

5.9

5.95

6

6.05

6.1

6.15

3/6/2007 0:00 3/11/2007 0:00 3/16/2007 0:00 3/21/2007 0:00 3/26/2007 0:00 3/31/2007 0:00

pH

Taconazo pH March 2007

5.25.35.45.55.65.75.85.9

66.16.26.3

3/6/2007 0:00 3/11/2007 0:00 3/16/2007 0:00 3/21/2007 0:00 3/26/2007 0:00 3/31/2007 0:00

pH

pH

Disminución de pH en respuesta a eventos de mucha lluvia

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

7.5

Dec-96 Dec-97 Dec-98 Dec-99 Dec-00 Dec-01 Dec-02 Dec-03 Dec-04 Dec-05 Dec-06

pH

Carapa

Piper

Saltito 100

Salto 30

Sura 30

Arboleda

Disminuciones episódicas del pH en las quebradas Quebradas con más bicarbonatos están potegidas

contra disminución del pH

Quebradas bajas en solutos, son más vulnerables a la disminución del pH

Pringle et al. datos sin publicar

pH declina en quebradas

con bajo solutos

El fósforo reactivosoluble se incrementa

Estación muy seca y caliente

Aumenta lixiviado de DOC

Aumento de hojarásca y raices muertas(Clarks, datos sin publicar)

Ácidos orgánicos Aumenta dCO2,Ácido Carbónico

Aumenta respiraciónmicrobiana

Cambio en sedimento en condiciones redox

Sedimento disminuye capacidad de

absorción de P

Vínculo de ENSO y cambios químicos de quebradas : mecanismos hipotéticos

Oscilación del Sur El Niño

P-liberado del sedimento

RESUMEN

Flujp entre cuencas regionales: El agua-subterránea, alta en solutos, controla los patrones del paisaje en la estructura del ecosistema de las quebradas y su función.

Las corrientes que drenan La Selva son afectadas en diferentes formas por los eventos de ENSO dependiendo de como ellas reciban fluidos entre cuencas.

Quebradas bajas en solutos (que no reciben el agua subterránea regional) experimentan disminuciones episódicas en el pH las cuales se asocian a acontecimientos de ENSO.

En contraste, quebradas altas en solutos (que reciben agua subterránea regional) están protegidas contra cambios en pH.

Sin embargo, quebradas tanto ricas y pobres en solutos, muestran aumentos en niveles de fósforo durante eventos ENSO como un resultado de las condiciones de cambio redox.

Cultivando carbón:Proyecto ECOS

Jim Raich

National Science Foundation

5 Marzo 2008

19886 spp árboles

2008

Distribución de Biomasa• Biomasa en pie

– Por 17 años, equivale a un bosque maduro– Varía entre especies– Dominada por árboles sembrados

• Biomasa bajo suelo– Varía entre especies, pero– No hay grandes diferencias entre raíces y

tallos• Biomasa total de fijación de C es en

promedio– 5 MgC ha-1 yr-1, o– Casi suficiente para una persona por

hectárea

OET Iniciativa de Cambio Climático

• Monitoreo de datos climáticos en La Selva, Palo Verde y Las Cruces

• Investigación a largo plazo sobre cambio en los ecosistemas, asociado al clima.

• Desarrollo de una red de investigadores tropicales que evalúan ese cambio

Muchas gracias!