Geomática, una herramienta para el análisis espacial de la biodiversidad


10 Dic 2014

Gerardo Rodríguez-Tapia y Paulina Trejo-Barocio

Más allá del debate mundial que plantea si las variaciones en el clima que actualmente está experimentando nuestro planeta se deben a consecuencias antropogénicas a corto plazo o a un ciclo natural de la historia geológica de la Tierra, es un hecho que dentro de estos cambios, uno de los más importantes es el Calentamiento Global y el Cambio Climático (CC). El CC es considerado como "un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana, que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante periodos de tiempo comparables". Cualquiera que sea la causa, este fenómeno está teniendo importantes implicaciones para la biodiversidad de todo el planeta Tierra y afecta de diversas formas a muchas especies tanto animales como vegetales, principalmente por la rapidez a la que se están produciendo estos cambios.

Para contribuir a entender las complejas interacciones entre los sistemas climáticos, ecosistemas, actividades humanas y sus condiciones, la comunidad científica desarrolla y utiliza modelos de todo tipo como una estrategia para expresar de manera simple las complejas relaciones en el ambiente. La finalidad de los modelos es entender mejor los efectos de los fenómenos, a fin de tomar mejores decisiones o contestar preguntas concretas.


La geomática es una ciencia emergente que surgió a finales del siglo XX, que comprende un conjunto de disciplinas científicas y tecnológicas, entre ellas la geografía, biología, cartografía, informática y percepción remota, que se enfocan en adquirir, procesar, analizar y hacer modelos de información referenciada geográficamente, es decir de las coordenadas geográficas, así como de sus atributos no espaciales. La geomática además, actúa como un complemento de diversas disciplinas, como la biogeografía, una rama de la ciencia que analiza e interpreta los patrones de distribución de los seres vivos. Por ejemplo, la biogeografía busca los patrones de la distribución de las especies y la geomática usa las herramientas geográficas y tecnológicas para manejar la gran cantidad de datos relacionados con los taxones y así poder encontrar dichos patrones de distribución geográfica.

Esta ciencia se ha convertido en pocos años, en un complemento idóneo para aplicarlo en áreas como la ecología, por lo que se ha convertido en una herramienta de apoyo para el desarrollo de muchos proyectos de investigación que requieran incorporar el análisis espacial o geográfico a sus estudios. De esta manera se conforma una relación sinérgica entre las esferas de la investigación de campo y la obtención y análisis de resultados desde el punto de vista geográfico.

Actualmente el Instituto de Ecología (IE) cuenta con una Unidad de Geomática, la cual busca cumplir los objetivos antes mencionados e incorporar el análisis geográfico a la planeación de los diferentes proyectos de investigación. De esta forma no sólo será un apoyo para la investigación, sino que a corto plazo, será una herramienta para generar información nueva a partir de la información obtenida de los proyectos desarrollados por los diferentes laboratorios del Instituto.

Hibridación y análisis geográfico de libélulas: un ejemplo


La Unidad de Geomática colabora con el Laboratorio de ecología de la conducta de artrópodos del IE, elaborando modelos de distribución potencial para algunas especies de libélulas (véase Oikos= 7: El sexo en tiempos del cambio climatico). La idea es que estos modelos ayuden a inferir cuál es el área con mayor probabilidad de que una especie esté presente. Con estas herramientas es posible generar evidencia geográfica que apoye la hipótesis de la hibridación demostrada en algunas especies en condiciones de laboratorio. Además, se extrapolan estos análisis a diferentes escenarios futuros de cambio climático para inferir los posibles escenarios que afectan estos procesos, no sólo entre las mismas especies, sino también incorporando variables ambientales que se modifican a través de ciertos periodos de tiempo.








Sánchez-Guillén y colaboradores ha reportado la evidencia de hibridación en algunas especies de odonatos en Europa (Véase Oikos=7: El sexo en tiempos del cambio climático) , y mediante los modelos de distribución geográfica es posible tener una idea muy precisa de la cantidad de híbridos. Por otro lado, comparando diferentes periodos de tiempo a futuro (los años 2050 y 2080), podemos inferir no sólo la velocidad a la que podrían ocurrir estos cambios, sino también estimar la superficie por la que se han extendido a lo largo de distintos periodos de tiempo (figura 1). Todo esto expresado en la tesis doctoral de García Mateo, que en algunos casos los límites naturales de una especie llegan hasta donde las condiciones ambientales disminuyen a tal punto que ya no pueden competir con otras especies y son desplazadas.






















Los modelos anteriores permiten hacer inferencias y contribuyen con información para tomar decisiones como por ejemplo, para implementar estrategias de conservación de especies. Combinando estos modelos con otras herramientas de percepción remota, tales como el análisis con imágenes de satélite, es posible calcular con precisión áreas con cambio de uso de suelo (figura 2) y estimar el área de distribución (ver recuadro x) que se ha perdido de las especies.

El caso de Cuatro Ciénegas




El uso de las herramientas de geomática nos ayuda a documentar zonas con poca información geográfica o profundizar y complementar la ya existente, esto se puede emplear para reforzar iniciativas de conservación, como en el caso de estudios realizados en Cuatro Ciénegas, Coahuila. En esta región el Instituto de Ecología tiene un área importante de trabajo. La Unidad de Geomática sistematiza información geográfica general para caracterizar al sitio, identificar los niveles de los mantos freáticos y del subsuelo, entre otros, que complementan la información de campo sobre la extracción excesiva de agua, pérdida de biodiversidad y la incidencia que tiene la proliferación de nuevas y cada vez más extendidas zonas de cultivo intensivo de sistema de riego de pivote (figura 3).


Conclusiones


El trabajo multidisciplinario entre expertos en diferentes áreas del conocimiento permite conocer, abordar las problemáticas y contestar desde diferentes enfoques, a las múltiples preguntas que se plantean los investigadores o grupos de trabajo cuando analizan un problema, ya sea en un contexto local o regional. Usar las herramientas de geomática ofrecen la posibilidad de abordar problemas relacionados con la distribución de los seres vivos, desde un punto de vista diferente que puede servir para complementar diversos análisis. También es útil para evaluar otros fenómenos, como por ejemplo los efectos que puedan tener los factores ambientales en los patrones de distribución de ciertas especies, cuál ha sido el efecto del clima a lo largo de décadas en las generaciones de aves de una zona en particular y cómo se comportan en el espacio geográfico las especies y si las afecta el aumento de la temperatura en zonas áridas, entre otros.

En resumen, las oportunidades y variedad de preguntas que se pueden contestar, se hacen más diversas cuando se incorpora la geomática y las herramientas propias de los análisis espaciales. Son herramientas que permiten aprovechar la gran cantidad de información geográficas disponible.


Para saber más

Escalante, T., D. Espinosa, J.J. Morrone y J. Llorente J. 2003. De las bases de datos a los atlas biogeográficos. Ciencia. Abril-Junio 71-76.
Espinosa D, C. Aguilar y T. Escalante T. 2001. Endemismo, áreas de endemismo y regionalización biogeográfica. Introducción a la biogeografía en Latinoamérica: Teorías, conceptos, métodos y aplicaciones. Llorente J. y J. J. Morrone eds. pp. 31-37. Las Prensas de Ciencias, México, D. F.
García-Mateo M. R. 2008. Modelos predictivos de riqueza de diversidad vegetal. Comparación y optimización de métodos de modelado ecológico. Tesis Doctoral.
Rodda G. H., C.S. Jarnevich y R.N. Reed. 2011. Challenges in identifying sites climatically matched to the native ranges of animal invaders. PlosOne 6: 1-18.
Sánchez-Guillén R. A., J. Muñoz, G. Rodríguez-Tapia, T.P. Feria Arroyo y A. Córdoba-Aguilar. 2013. Climate-Induced Range Shifts and Possible Hybridisation Consequences in Insects. PLoSOne 8: e80531. doi:10.1371/journal.pone.0080531

Autores



-Gerardo Rodríguez-Tapia es biólogo de la Facultad de Estudios Superiores-Zaragoza de la UNAM y es Técnico Académico a cargo de la Unidad de Geomática del Instituto de Ecología de la UNAM.  Su principal interés es analizar el efecto del cambio climático y la deforestación en los patrones de distribución en diferentes grupos de organismos.



-Paulina Trejo-Barocio es bióloga, estudiante de doctorado del Posgrado en Ciencias Biológicas, UNAM. Su tesis la realizó en el área de investigación de Macroecología. Cursó el Diplomado en Divulgación de la Ciencia de la UNAM y participa activamente en proyectos de divulgación de la ciencia. Actualmente está abordando temas de sustentabilidad y medición de gases de efecto invernadero.


Fuente: Ecología UNAM
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