Reflexiones sobre las perspectivas de sostenibilidad ambiental e institucional para la planeación territorial de los sistemas socioecológicos de páramo y bosque altoandino en colombia / Reflections on the perspectives of environmental and institutional sustainability for territorial planning of the socioecological systems of the páramo and high Andean forest in Colombia

Resumen Los sistemas socioecológicos (SSE) de páramo y bosque altoandino en Colombia son sistemas ecológicos que se caracterizan por sus particularidades de estructura, composición y funcionamiento. Son espacios que se han desarrollado como parte de procesos históricos de relación entre los humanos y la naturaleza, lo cual ha determinado lo que son al día de hoy. Este artículo realiza un análisis de las perspectivas y discursos producidos desde los gobiernos y las políticas públicas en torno a la sostenibilidad ambiental, la institucionalidad y la planeación territorial que se emplean para gestionar los territorios con presencia de estos socioecosistemas.

Abstract Socioecological systems (SSE) of paramo and high Andean forest in Colombia are ecological systems that are characterized by their particularities of structure, composition and functioning. These spaces have been developed as part of historical processes and relationship between humans and nature. These relations have determined their actual status. In this article we analyze the government's perspectives and postures around environmental sustainability, institutions and territorial planning that are used to govern and decide on important matters as the territory and its interaction with SSEs.

Estructura del bosque altoandino y páramo en el Macizo de Bijagual, Boyacá, Colombia

Introducción: Los trabajos en Colombia se han acrecentado ante la necesidad de buscar vías para conocer la diversidad que aloja este complejo país y sus ecosistemas, así como la prioridad de protección a lo largo y extenso del mismo. Así, conocer los ecosistemas boyacenses y altoandinos no es la excepción. Objetivo: Proporcionar información sobre la diversidad y estructura del Macizo Bijagual, área de alta montaña definida como corredor biológico, en cuyo interior se encuentran formaciones de páramo (2 990-3 460 m) y bosque altoandino (2 682-3 268 m). Métodos: El muestreo consistió en 27 transectos aleatorios en bosque altoadino (100 x 2.5 m) y 13 en páramo (10 x 5 m), se registraron datos de abundancia, forma de crecimiento, altura, cobertura, DAP y área basal. Se realizaron análisis de diversidad (H', D y Jaccard), de estructura vertical y horizontal. Resultados: La riqueza estimada fue de 429 especies en 86 familias, la similitud no supera el 46 % entre unidades de muestreo, dato que apoya la heterogeneidad de Bijagual. Se registraron 10 777 individuos en bosque, las hierbas (2 595/104) y árboles (2 189/67) fueron los más abundantes y ricos; en páramo 3 337 individuos, con dominancia de hierbas (en frailejonal, arbustal y pajonal), rosetas (en frailejonal y pajonal) y arbustos (en arbustal). Especies con representatividad ecológica (IVI) fueron: Clusia multiflora, C. elliptica, C. alata, Weinmannia rollottii, Brunellia comocladifolia y Viburnum triphyllum. Conclusión: Estos resultados confirman la singularidad de estos ecosistemas de alta montaña y la necesidad de mantener la heterogeneidad aun existente ante la incidencia de los procesos de transformación del suelo. Lo anterior, apoyado en el alto recambio de especies entre unidades de muestreo, la dominancia por tipos fisionómicos y la importancia ecológica que exhiben las especies arbóreas y arbustivas en bosque y aquellas frecuentes en páramo. Este estudio define a Bijagual como un corredor con alta diversidad biológica.

Introduction: Colombia has increased research due to the necessity of knowing the country´s biodiversity and ecosystems, as well as to establish priorities for their protection throughout the national territory. The knowledge of the Boyacá ecosystems and the high Andes are not an exception. Objective: This work provides information on diversity and structure of the Bijagual Massif, a high mountain area defined as a biological corridor, with paramo (2 900 - 3 460 masl) and high Andean forest (2 682 -3 268 masl) ecosystems. Methods: Sampling consisted of 27 random transects in the high Andean forest (100 x 2.5 m) and 13 in the paramo (10 x 5 m). We recorded abundance data, growth form, height, coverage, DAP and basal area. We calculated diversity analyses (H', D and Jaccard), of vertical and horizontal structure. Results: Estimated species richness of 429 species in 86 families. Similarity does not exceed 46 % between sampling units, data that supports the heterogeneity of the Bijagual Massif. We recorded 10 777 individuals in the forest. The most abundant and richest growth forms were herbs (2 595/104) and trees (2 189/67), while lower in abundance and richness were vines (466/29). In the paramo 3 337 individuals, with a dominance of herbs (in frailejonal, shrubs and pajonal), rosettes (in frailejonal and pajonal) and shrubs. Species with ecological representativeness are: Clusia multiflora, C. elliptica, C. alata, Weinmannia rollottii, Brunellia comocladifolia and Viburnum triphyllum. Conclusion: These results confirm the uniqueness of these high mountain ecosystems and the need to maintain the heterogeneity before the occurence of soil transformation processes. The last, is supported by the high species turnover among sampling units, the dominance per physiognomic type, and the ecological significance of arboreal and shrub species in the forest and those that reoccur in the paramo. Here we define Bijagual, as a biological corridor with great biodiversity.

Descriptive Model of Ecological Restoration in Areas Affected by Forest Fires and Invasion of Gorse in Cerros Orientales, Bogotá / Modelo descriptivo de restauración ecológica en zonas afectadas por incendios forestales e invasión de retamo espinoso en los cerros orientales de bogotá

RESUMEN Se presenta la trazabilidad del proceso de recuperación de los Bosques Altoandinos de los Cerros Orientales afectados por incendios forestales y retamo espinoso, por medio de modelos conceptuales. Para ello, se revisó información sobre variables meteorológicas, vegetales, sociales e institucionales, que permitieran caracterizar los disturbios y su influencia sobre este ecosistema. En el primer modelo, se describe la afectación total de los Bosques Altoandinos bajo un escenario de incendio forestal y retamo espinoso, donde el componente de vegetación es el principal combustible para la generación y propagación del fuego; las consecuencias del evento van desde la alteración en la generación de servicios ecosistémicos, hasta los cambios en la sucesión ecológica. En el segundo modelo es el de transición, donde se presentan las acciones que deben incluirse para el restablecimiento del ecosistema. Entre ellas se tienen los procesos de restauración ecológica, como el manejo integral del suelo, la recomposición de coberturas vegetales, el manejo y control de especies exóticas y los acercamientos entre las instituciones ambientales y la comunidad. El tercer modelo, hace referencia a un escenario ideal de un ecosistema restaurado, donde todos los componentes han sido restablecidos, hay una sucesión ecológica apropiada y se genera una apropiación de los Cerros Orientales como generadores de bienes y servicios. Finalmente, se proponen una serie de conclusiones que permitirán la generación de modelos para eventuales procesos de restauración, además de pautas para el manejo de especies exóticas y el abordaje de temas interinstitucionales.

ABSTRACT The traceability of the recovery process of The High Andean Forests of the Cerros Orientales affected by forest fires and gorse, through conceptual models is presented. Do this information on meteorological, vegetation, social and institutional variables were reviewed, which has allowed to characterize the disturbances and their influence on this ecosystem. In the first model, the total affectation of High Andean Forests was described under a scenario of forest fire and gorse, where the vegetation component is the main fuel for the generation and propagation of fire; the consequences of the event come from the alteration in the generation of ecosystem services to the changes in the ecological succession. The second model corresponds to the transition model, where the actions that must be included for the restoration of the ecosystem are presented. Among them, there are the ecological restoration processes; such as the integrated management of the soil, the recomposition of vegetation coverage, the management and control of exotic species and the approaches between environmental institutions and the community. The third model refers to an optimum scenario for a restored ecosystem, where all the components have been restored, there is an appropriate ecological succession and an appropriation of the Cerros Orientales is produced to work as both goods and services generators. Finally, a series of conclusions that will allow coming up with the generation of models for eventual restoration processes are proposed, as well as the guidelines for the management of exotic species and the inter-institutional issues approach.

Assessment of cellulolytic microorganisms in soils of Nevados Park, Colombia

A systematized survey was conducted to find soil-borne microbes that degrade cellulose in soils from unique ecosystems, such as the Superpáramo, Páramo, and the High Andean Forest in the Nevados National Natural Park (NNNP), Colombia. These high mountain ecosystems represent extreme environments, such as high levels of solar radiation, low atmospheric pressure, and extreme daily changes in temperature. Cellulolytic activity of the microorganisms was evaluated using qualitative tests, such as growth in selective media followed by staining with congo red and iodine, and quantitative tests to determine the activity of endoglucanase, β-glucosidase, exoglucanase, and total cellulase. Microorganisms were identified using molecular markers, such as the 16S rRNA gene for bacteria and the internal transcribed spacer region (ITS) of ribosomal DNA for fungi. Multivariate statistical analysis (MVA) was used to select microorganisms with high cellulolytic capacity. A total of 108 microorganisms were isolated from the soils and, in general, the enzymatic activities of fungi were higher than those of bacteria. Our results also found that none of the organisms studied were able to degrade all the components of the cellulose and it is therefore suggested that a combination of bacteria and/or fungi with various enzymatic activities be used to obtain high total cellulolytic activity. This study gives an overview of the potential microorganism that could be used for cellulose degradation in various biotechnological applications and for sustainable agricultural waste treatment.

Variabilidad ambiental y respuestas fisiológicas de Polylepis cuadrijuga (Rosaceae) en un ambiente fragmentado en el Páramo de la Rusia (Colombia) / Environmental variability and physiological responses from Polylepis cuadrijuga (Rosaceae) in a fragmented environment in the Páramo de la Rusia (Colombia)

Polylepis cuadrijuga is an endemic woody species from the Colombian Eastern range, being the only tree species with capacity to live on mountainous environments beyond 4 000m of altitude. Grazing and agriculture have transformed at least 30% of the Guantiva-La Rusia region, turning continuous extensions of high Andean forest in a fragmented landscape, and P. cuadrijuga remnants have become smaller and more isolated. The aim of this study was to establish the environmental differences between a matrix of grazing pastures and the interior of fragments, to evaluate the physiological responses of P. cuadrijuga and determining the edge effect. Air temperature and humidity, soil water holding capacity and photosynthetic active radiation, were measured along two 50X2m transects from the matrix toward the center of fragment. Six trees inside the transects were chosen in each one of three sites (matrix, edge and interior) to measure the index chlorophyll content and to sample leaves to assess the leaf area, leaf biomass, specific leaf area, anatomy, health condition and pubescence. Results showed significantly differences between the matrix and the interior and intermediate conditions in the edge. Radiation, temperature and air desiccation were higher in the matrix than in the interior, submitting P. cuadrijuga trees to a stressing environment, where they presented stratification of epidermis and palisade parenchyma, and a higher leaf area, leaf thickness, chlorophyll content and pubescence than in the interior of fragments. All these physiological traits allow avoiding the photoxidation and damages by freezing or desiccation to which trees are exposed in a grazing pasture matrix. Nevertheless, there was a higher frequency of healthy leaves in the interior of fragments, showing that high irradiations and extreme air temperature and humidity reach adversely affect to P. cuadrijuga. Individuals in the edge had ecophysiological traits similar to the matrix ones, which confirm an edge effect that could penetrate 17m inside the fragments. We conclude that P. cuadrijuga is a plastic species, able to overcome the stress conditions from anthropogenic transformations, species able to be used in high Andean forest restoration programs.

Polylepis cuadrijuga es una especie leñosa endémica de la cordillera oriental de Colombia, donde la agricultura y el pastoreo han generado la fragmentación de sus bosques. Para determinar si existe un efecto borde en fragmentos ubicados en el Páramo de la Rusia, se establecieron diferencias ambientales y se evaluó las respuestas ecofisiológicas de P. cuadrijuga entre matriz de pastura, borde e interior de los fragmentos, a través de la medición de temperatura ambiental, humedad relativa, capacidad de retención de agua del suelo y radiación fotosintéticamente activa, a lo largo de dos transectos de 50m desde la matriz hacia el interior. En cada sitio se escogieron seis árboles para evaluar el contenido de clorofila, área foliar, biomasa foliar, área foliar específica, anatomía foliar, sanidad y pubescencia. En matriz fue mayor la temperatura y la radiación, condiciones relacionadas con la disminución del AFE y el aumento del contenido de clorofilas, evidenciado por la presencia de un parénquima en empalizada biestratificado. Características ecofisiológicas similares a las expuestas en borde, confirman un efecto de borde que podría penetra unos 17m en el interior de los fragmentos. Se concluye que P. cuadrijuga es una especie plástica, capaz de enfrentar condiciones de estrés generadas por actividades antropogénicas.

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA LLUVIA DE SEMILLAS DE Gaiadendron punctatum (RUIZ & PAVÓN) G.DON. (LORANTHACEAE) Y Ternstroemia meridionalis MUTIS EX L.F. (THEACEAE) EN EL PARQUE NATURAL MUNICIPAL RANCHERÍA (BOYACÁ), COLOMBIA / Comparative Analysis of Seed Rain of Gaiadendron punctatum (Ruiz & Pavón) G. Don (Loranthaceae) y Ternstroemia meridionalis Mutis Ex L.F. (Theaceae) At Natural Municipal Park Rancheria (Boyacá), Colombia

Gaiadendron punctatum (Ruiz & Pavón) G. Don y Ternstroemia meridionalis Mutis ex L.f. son especies ornitócoras del bosque altoandino, la primera abundante en el parque natural municipal Ranchería, y la segunda rara localmente. Se evaluó la lluvia de semillas y la fenología de la fructificación de G. punctatum y T. meridionalis. El muestreo se realizó entre marzo y diciembre de 2010, período que incluye época seca y lluviosa. Se instalaron 8 trampas, con una superficie de recolección de 1 m2. La fructificación de las dos especies fue continua, con alto porcentaje de frutos inmaduros; la mayor fructificación se presentó en época lluviosa. Las dos especies presentaron lluvia de semillas durante todo el estudio, G. punctatum presentó lluvia de semillas más alta con un promedio de 169/m2, mientras que T. meridionalis presentó 50 semillas/m2. La mayor abundancia de semillas de G. punctatum se presentó en época seca, mientras que en T. meridionalis fue en época lluviosa. A pesar de la baja lluvia de semillas, T. meridionalis, mostró un porcentaje alto de semillas viables. G. punctatum presentó mayor presión de propágulos, lo que explicaría el alto número de individuos en el área. Aunque el número de semillas de T. meridionalis no es muy alto, representa un potencial para la prevalencia de esta especie y la necesidad de buscar los factores que impiden la persistencia de estos propágulos.

Gaiadendron punctatum (Ruiz & Pavon) G. Don and Ternstroemia meridionalis Mutis ex L.f. are ornithochorous species of the high-Andean forest; the first is abundant at Natural Municipal Park Rancheria, and the second rare at local level. The seed rain and fruiting phenology of G. punctatum and T. meridionalis were evaluated. Records were kept between March and December of 2010. This period included dry and wet seasons. Eight traps with a recollection surface of 1 m2 were intalled. Fruiting of G. punctatum and T. meridionalis was continued with a high percentage of unripe fruits. The higher fruiting was shown in the wet season. Both species presented seed rain during all the study. G. punctatum had higher seed rain with an average of 169/m2; while T. meridionalis only 50 seeds/m2. Most abundance of G. punctatum's seeds was recorded in the dry season, while for T. meridionalis in wet season. In spite of low seed rain for T. meridionalis it showed a high percentage of viable seeds. G. punctatum presented more propagules that could explained the high number of individuals by area. Although the number of seeds of T. meridionalis is not very high, it represents a potential for prevalence of this specie and the need of looking for factors that to block the persistence of this propagules.

Efecto de plantaciones de pino en la artropofauna del suelo de un bosque Altoandino

Effect of pine plantations on soil arthropods in a high Andean forest. One of the most common problems in the Colombian mountains has been the replacement of native vegetation by pine plantations. Soil arthropods are a fundamental component of forest ecosystem, since they participate in the organic matter fragmentation, previous to decomposition. This role is more valuable in high altitude environments, where low temperatures limit the dynamics of biological processes, where the effects of pine plantations on soil arthropods are still not well- known. In a remnant of high-andean forest (Neusa - Colombia) and a pine plantation of about 50 years-old, it was evaluated the composition, richness and abundance of arthropods at surface (S), organic horizon (O) and mineral horizon (A) of soil, to establish the differences associated to the soil use transformation. It was used "Pitfall" sampling to register the movement of the epigeous fauna, and extraction by funnel Berlese for determining the fauna density from O and A horizons. The Shannon and Simpson indexes estimated the diversity at different places and horizons, and the trophic structure of the community was evaluated. Overall, there were collected 38 306 individuals from forest and 17 386 individuals from pine plantation, mainly distributed in Collembola (42.4%), Acari (27%), Diptera (17.6%) and Coleoptera (4.6%). The most important differences were given in the surface, where the mobilization in forest (86 individuals/day) almost triplicates the one in pine plantation (33 individuals/ day). The differences in composition were given in Collembola, Araneae, Hemiptera, Homoptera and Hymenoptera. The dynamics of richness and abundance along the year had significant high values in the native forest than in the pine plantation. The general trophic structure was dominated by saprophagous (75%), followed by predators (14%) and phytophagous (9%), but in two layers of the pine plantation soil (S and O) this structural pattern was not given. Based on the results, it was concluded that pine plantations affect the diversity, composition, community dynamic and trophic structure of soil arthropods. Also, some estimators of soil stability give signals that these effects are reducing the ecosystem function in the region. Rev. Biol. Trop. 58 (3): 1031-1048. Epub 2010 September 01.

Los artrópodos del suelo son un componente fundamental de los ecosistemas de bosque, ya que participan en la fragmentación de los residuos orgánicos previa a la descomposición. Esta función es más valuable en ambientes de altura, donde las bajas temperaturas limitan la dinámica de los procesos biológicos. Sin embargo, uno de los problemas más comunes en las montañas colombianas ha sido el reemplazo de vegetación nativa por plantaciones de pino. Los efectos sobre los artrópodos del suelo aún son poco conocidos. En un remanente de bosque Altoandino (Embalse del Neusa-Colombia) con una plantación adyacente de unos 50 años (aprox. 900 has), fue evaluada la composición, riqueza y abundancia de artrópodos en los estratos superficial (S) orgánico (O) y mineral (A) del suelo, para establecer las diferencias asociadas con la transformación del uso del suelo. Se utilizaron trampas "Pitfall" para registrar el movimiento de fauna epígea, y embudos Berlese para estimar la densidad de fauna de los horizontes O y A. Se calcularon los índices de Shannon y Simpson para estimar la diversidad en diferentes lugares y horizontes, además fue evaluada la estructura trófica de la comunidad. Se recolectaron 38 306 individuos en el bosque y 17 386 en la plantación, principalmente distribuidos en los taxa Collembola, (42.4%), Acari (27%), Diptera (17.6%) y Coleoptera (4.6%). Las diferencias más importantes se dieron en la superficie, donde la movilización en bosque (86 individuos/día) casi triplicó la movilización en la plantación (33 individuos/día). Las diferencias en la composición se dieron en los taxa Collembola, Araneae, Hemiptera, Homoptera e Hymenoptera. La dinámica de la riqueza y abundancia a lo largo del año tuvo picos significativos en el bosque, no observados en la plantación. La estructura trófica fue dominada por saprófagos (75%), depredadores (14%) y fitófagos (9%), pero en dos estratos de la plantación de pino (S y O) no se dio este patrón de estructura. Con base en los resultados se concluyó que las plantaciones de pino afectan la diversidad, composición, dinámica comunitaria y estructura trófica de los artrópodos del suelo. Además algunos evaluadores de la estabilidad del suelo señalan que los efectos de las plantaciones están reduciendo la funcionalidad ecosistémica en la región.