Resumen

El páramo andino, un ecosistema alpino tropical situado entre la línea de árboles y la línea de nieve, contiene la mayor superficie mundial de turberas tropicales de montaña. Tiene una estación húmeda durante todo el año que sustenta las turberas dentro de una matriz de pastizales, bosques y formas de vida vegetal únicas. Los escasos estudios sobre las turberas de páramo apuntan a sus desproporcionadas funciones de almacenamiento de carbono [C] y regulación hidrológica en relación con su extensión espacial. Investigaciones recientes indican también que el cambio climático está provocando ciclos de humedecimiento-secado más pronunciados, un aumento de la estación seca y una mayor variabilidad de las precipitaciones, lo que llevará a un aumento del secado que modificará drásticamente los balances de C-agua en las turberas de páramo. Estos impactos se ven agravados por la histórica alteración del uso del suelo en el páramo, una tendencia que, según las proyecciones, persistirá. Los tipos funcionales de plantas característicos de las turberas de páramo son factores bióticos cruciales, aunque poco conocidos, que pueden afectar a las respuestas del C-agua a un régimen de precipitaciones cambiante. A pesar de la importancia eco hidrológica y socioeconómica local y global de las turberas tropicales de montaña, la mayor parte de los conocimientos sobre los impactos del cambio climático en la eco hidrología de las turberas proceden de las turberas de las tierras bajas del norte. Como resultado, tenemos una capacidad limitada para parametrizar y validar modelos que predigan los impactos del cambio climático en el procesamiento del C y la regulación hidrológica de las turberas de páramo, y para gestionar estratégicamente los servicios ecosistémicos críticos de los páramos. Numerosos estudios advierten de la vulnerabilidad excepcionalmente alta de los páramos al cambio climático y de uso de la tierra y de las importantes consecuencias para los ciclos acoplados C-agua. El C almacenado en esos suelos (y en la vegetación) es vulnerable a los menores aportes de agua previstos, lo que provocará cambios en la composición de las poblaciones microbianas de las turberas responsables de la producción de dióxido de carbono [CO₂] y metano [CH₄]. A medida que descienden los niveles freáticos debido a los aumentos previstos de la sequía o a los cambios en el uso del suelo, los suelos de turba se oxigenan más, lo que favorece la producción de CO₂ por encima del CH₄, lo que conduce a que los ecosistemas de páramo se conviertan en fuentes de C a la atmósfera en lugar de desempeñar su función histórica de sumideros del C derivado de la atmósfera, agravando el cambio climático futuro. Además, los grupos funcionales de plantas desempeñan un papel importante en el secuestro de C y también son vulnerables al cambio con la desecación prevista, lo que retroalimenta el equilibrio global de C del ecosistema. Necesitamos comprender mejor cómo responden los páramos a una menor entrada de agua y cómo afecta esto a las comunidades vegetales y al balance de C del ecosistema en general. Sin embargo, no se ha estudiado cómo la cantidad, duración y periodicidad de las precipitaciones y el drenaje en las turberas de páramo afectan a la capa freática, los suelos y los flujos de C subsiguientes -y el papel de los tipos funcionales de plantas exclusivas de las turberas de páramo en el control de estos procesos-, especialmente a la luz de los cambios actuales y futuros en el clima. Los estudios previstos en el sur de Ecuador, en colaboración con la Universidad de Cuenca y el Observatorio Ecohidrológico de Zhurucay, abordarán las lagunas de conocimiento al cuantificar las propiedades ecohidrológicas únicas de los ecosistemas de turberas tropicales de montaña, determinar su sensibilidad al aumento en la frecuencia y duración de la desecación, y modelar la interacción entre los regímenes variables de precipitación, los niveles de aguas subterráneas y los grupos funcionales de plantas cambiantes. Esta investigación permitirá proyectar los impactos a largo plazo en la dinámica de los gases de efecto invernadero, el secuestro de carbono C y la hidrología de las cuencas hidrográficas.

Palabras clave:

Almacenamiento de carbono, Regulación hidrológica, Gases de efecto invernadero

Abstract

The Andean páramo, a tropical alpine ecosystem situated between the tree line and snow line, contains the greatest global area of tropical mountain peatlands. It has a year-round wet season that supports peatlands within a matrix of grasslands, woodlands, and unique plant life forms. Limited studies on páramo peatlands point to their disproportionate carbon [C] storage and hydrologic regulation functions relative to their spatial extent. Recent research also indicates that climate change is driving more pronounced wetting-drying cycles, an enhanced dry season, and more variable precipitation inputs leading to increased drying that will dramatically change C-water balances in páramo peatlands. These impacts may be further exacerbated by a long history of land use change in the páramo, a trend predicted to continue. Unique plant functional types characteristic of páramo peatlands is crucial yet poorly understood biotic drivers that may affect C-water responses to a changing precipitation regime. Despite the local and global ecohydrological and socioeconomic importance of tropical mountain peatlands, most understanding of climate change impacts on peatland ecohydrology comes from northern lowland peatlands. As a result, we have limited ability to parameterize and validate models that predict climate change impacts on páramo peatland C processing and hydrologic regulation, and to strategically manage critical páramo ecosystem services. Numerous studies warn of the exceptionally high vulnerability of páramos to climate and land use change and the significant consequences for coupled C-water cycles. The C stored in those soils (and vegetation) is vulnerable to predicted lower water inputs leading to changes in the composition of peatland microbial populations responsible for producing carbon dioxide [CO₂] and methane [CH₄]. As water tables lower from predicted increases in drought or land use change, peat soils become more oxygenated, encouraging the production of CO₂ over CH₄ that leads to páramo ecosystems becoming sources of C to the atmosphere instead of their role as historic sinks for atmospherically derived C, exacerbating future climate change. In addition, plant functional groups play an important role in C sequestration and are also vulnerable to change with predicted drying which feeds back to the overall ecosystem C balance. We need to better understand how páramos respond to less water inputs and how that affects plant communities and overall ecosystem C balance. However, how the amount, duration, and periodicity of rainfall and drainage in páramo peatlands impacts the water table, soils, and subsequent C fluxes—and the role of plant functional types unique to páramo peatlands in controlling these processes—has not been studied, especially in light of ongoing and future changes in climate. Planned studies in southern Ecuador associated with the University of Cuenca and the Zhurucay Ecohydrological Observatory will address knowledge gaps quantifying the unique ecohydrological properties of tropical mountain peatland ecosystems, determine their sensitivity to increases in the frequency and duration of drying, and model how changing precipitation regimes and groundwater levels interact with changing plant functional groups, with long-term impacts on greenhouse gas dynamics, C sequestration, and watershed hydrology.

Keywords:

Carbon storage, Hydrologic regulation, Greenhouse gases

Notas de autor

randall.k.kolka@usda.gov

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