IMPACTO DEL CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL SOBRE LA DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE LA PALMA DATILERA

(Phoenix dactylifera L.) EN EL PERÚ César Arana1, Letty Salinas1, Betty Millán1, Francis Kahn1

1Museo de Historia Natural y Fac. Ciencias Biológicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos. caranab@unmsm.edu.pe

Introducción El clima es uno de los principales factores que definen el rango geográfico potencial de las plantas, afectando de forma directa la distribución de las especies (Gaston 2003, Root 1988, Whittaker 1975). En la actualidad existe mucha evidencia de que existe un cambio climático global (CCG), esperando un incremento de alrededor de 4°C en los siguientes cien años (Dukes & Mooney 1999). Consecuencia de estos cambios una serie de patrones y procesos globales y locales están variando. Los cambios inducidos por el CCG sobre la biodiversidad incluyen variaciones en la fisiología, fenología, distribución y adaptación de los organismos que a su vez generan cambios en cascada sobre la presencia de interacciones entre especies, causando extinciones, nuevas colonizaciones (es decir cambios en la distribución de la biota) y en consecuencia variaciones en la composición y estructura de las comunidades (Arana 2009). Se conoce muy poco sobre las consecuencias del CCG sobre la biodiversidad peruana (Arana 2009), aunque según los más utilizados modelos climáticos, la biota de la costa y selva peruanas serían las más impactadas (Cline 2007). En la costa peruana al sur de los 4°S no existen especies nativas de palmeras (Pintaud et al. 2008), sin embargo, en algunas localidades de este extenso desierto se encuentran grupos de palmas datileras (Phoenix dactylifera L.) de gran importancia científica, social y económica (Arana et al. 2013). A nuestro país llega traída por los españoles durante los siglos 16 y 17, por las órdenes religiosas que la establecen en la costa central, en particular Ica (Cobo 1653, Pavez et al. 2007, Rivera et al. 2013). En una anterior investigación nuestro grupo de trabajo pudo determinar que existen en Perú más de 90 localidades de registro de palma datilera, aunque sigue siendo necesario explorar otras áreas de potencial distribución. Estas nuevas posibles localidades fueron establecidas gracias a un modelamiento de la distribución actual de la palma datilera utilizando el algoritmo de MAXENT (máxima entropía). El modelamiento de la distribución potencial de las especies es una herramienta muy útil para predecir los cambios de distribución ante el CCG (Petersen et al. 2011), en especial porque los límites de distribución varían en el tiempo en sincronía con los cambios del clima (i.e. Walther et al. 2005). El presente estudio tuvo como finalidad determinar los cambios de distribución de la palma datilera en el Perú ante el CCG, de manera que se pueda predecir si el ambiente actualmente disponible para esta importante especie variara en las siguientes décadas. Una reciente investigación a nivel global ha descubierto que gran parte del mundo donde se desarrollan plantaciones de dátiles ya no estarán disponibles en el futuro bajo el CCG (Shabani et al. 2012), lo que hace el territorio costero peruano como un lugar de interés para futuras inversiones en este importante recurso que significa más de cinco millones de toneladas de producción anual y exportaciones que equivalen a 258 millones de dólares anuales (Botes & Zaid 2002).

Métodos La investigación estuvo diseñada en tres etapas consecutivas: 1. Definición de las localidades de registro de palma datilera en el Perú. A partir de revisión de ejemplares de herbarios, literatura publicada y datos observacionales, así como encuestas a productores y comercializadores de dátiles. Cuando no se presentaron coordenadas geográficas para las localidades, se utilizaron mapas digitales y gazzeters para georeferenciar las localidades. Los datos de distribución obtenidos fueron convertidos a un sistema de grados decimales y organizados en una base de datos. 2. Modelamiento de la distribución geográfica potencial actual de la palma datilera en el Perú. Junto con la información de distribución de palma datilera en el Perú, obtenidos en los pasos previos del proyecto, se utilizaron datos ambientales para relacionar la presencia de la especie con las condiciones ambientales). Los datos bioclimáticos que se usaron para este modelamiento fueron los de la Worldclim bioclimatic database (http://www.worldclim.org). Esta base de datos provee 19 variables climáticas de precipitación y temperatura para el periodo 1950-2000 (Hijmans 2005). Estos datos fueron procesados utilizando diferentes modelos, los que fueron validados con medidas de desempeño como la curva ROC (Receiver Operating Characteristic) y el estadístico AUC (Area Under the Curve). Los modelos utilizados son: BIOCLIM, MAXENT y GARP. Para la elaboración de los modelos se utilizó el software OpenModeller v1.1.0., MaxEnt y Diva-Gis. Estos modelos fueron validados con medidas de desempeño como la curva ROC (Receiver Operating Characteristic) y el estadístico AUC (Area Under the Curve). 3. Modelamiento de la distribución geográfica potencial futura de la palma datilera en el Perú en el marco del Cambio climático global. En esta etapa del estudio se realizó el modelamiento de la distribución potencial futura utilizando los mejores modelos encontrados en la etapa anterior y usando los datos climáticos futuros HadGEM2-ES (Hadley Global Environment Model 2 - Earth System ) generados por la European Network for Earth System Modelling y disponibles en <https://verc.enes.org/models/earthsystem-models/metoffice-hadley-centre/hadgem2-es>.

Resultados 1 Localidades de distribución de la palma datilera en el Perú La evaluación tanto de imágenes satelitales, aerofotos y Google Earth permitieron localizar 95 sitos donde la palma datilera se distribuye en el Perú. 80 de estas localidades fueron visitadas para corroborar la presencia de estas plantas. Así, se confirmó la alta confiabilidad de esta información de distribución. Las localidades de distribución se encuentran a lo largo de gran parte de la costa peruana. Con zonas de mayor concentración hacia el norte (región de Lambayeque), hacia el centro destaca la abundancia de localidades en Ica, mientras que al sur, la distribución está concentrada en el valle del Ilo en Moquegua (Fig. 1).

Figura 1. Mapa de abundancia de registros de palma datilera señalando en rojo las áreas con mayores valores.

Figura 2. Mapa de probabilidad de distribución de la palma datilera en el Perú (Maxent)

Área de distribución actual de la palma datilera en el Perú

Los puntos de localización de la especie son útiles a nivel descriptivo, pero cuando se requiere hacer un análisis de la distribución es necesario determinar el área de distribución de la especie. Con tal finalidad se utilizaron los modelamientos de distribución. Con el modelo de MaxEnt se obtuvo un área de distribución potencial a lo largo de toda la costa y claramente restringida a esta región natural (Fig. 2).

Figura 3. Curvas de áreas predichas y de omisión del modelo Maxent.

Los modelos BIOCLIM (Fig. 5) y GARP (Fig. 6), muestran diferencias importantes respecto al modelo Maxent. Por un lado, BIOCLIM resulta en una distribución muy fragmentada con algunas zonas de alta probabilidad de presencia aisladas (Fig. 5). Por otro lado, el modelo GARP muestra una mucho mayor área de distribución potencial, incluso con datos en regiones fuera de la costa peruana, tanto en gran parte de la vertiente occidental andina (por encima de los mil metros de altitud) como en una región altoandina al sur (Fig. 6). Es por estos motivos que el resto del análisis se realizó con el modelo generado por MaxEnt, un algoritmo que ha demostrado en muchos casos ser útil y con valores altos de certeza.

Impacto del cambio climático global sobre el potencial de la palma datilera en el Perú Para medir el impacto se utilizó operaciones con los raster actual y futuro, para determinar las áreas donde no hay ahora pero tampoco habría en el futuro (nunca: azul), las áreas donde hay ahora pero no habría en el futuro (ya no estará disponible: amarillo), las áreas donde no hay actualmente pero habría dentro de 35 años (nueva disponibilidad: rojo) y las áreas donde hay actualmente y seguirá habiendo en el futuro (permanece disponible: verde) (Fig. 9).

Figura 5. Mapa de probabilidad de distribución de la palma datilera en el Perú (modelo BIOCLIM).

Resultados 2 El análisis de los parámetros ambientales más importantes en definir el modelo de distribución (porcentaje de contribución e importancia de permutación) muestra que la precipitación en el cuatrimestre más cálido (bio_18) y la temperatura promedio del mismo cuatrimestre (bio_10) resultan en los dos parámetros más importantes, lo que muestra que los valores de temperatura y precipitación en verano son los más relevantes para esta especie. Para delimitar la extensión del área de distribución se requirió elegir un umbral de decisión para considerar presencia o ausencia de la especie en un área. Se eligió un valor de umbral que tuviera valores muy bajos de tasas de omisión y cuya fracción del área fuera lo más bajo posible. Estos parámetros permitieron utilizar el valor de 7.074 de umbral cumulativo. Con este valor se produjo un mapa de distribución de la especies bajo las condiciones ambientales actuales (Fig. 7), este mapa nos permitirá comparar las variaciones de extensión y forma de distribución bajo condiciones futuras.

Figura 7. Área de distribución actual de la palma datilera en el Perú (modelo Maxent).

Área futura de distribución de la palma datilera en el Perú El área de distribución futura se calculó para el año 2050 utilizando el modelo de nicho ecológico creado en el Maxent y aplicado a las condiciones que tendría según el modelo Hadley Global Environment Model 2 - Earth System. El mapa resultante (Fig. 8) muestra un incremento en el área de distribución de la palma datilera en el Perú.

Figura 8. Área de distribución para el 2050 de la palma datilera en el Perú (modelo Maxent).

Figura 9. Mapa de áreas de distribución de palma datilera en el Perú, comparando la distribución actual y la probable en el 2050.

Los resultados obtenidos comprueban que el desierto peruano puede sostener poblaciones de la palma datilera a largo término. Resultados similares fueron obtenidos por un trabajo de modelamiento realizado sin considerar las localidades del Perú (Shabani et al. 2013) donde la costa peruana se muestra disponible a pesar de no usar los registros de la especies en esta. Estos datos servirán para diseñar una política de inversión en este tipo de cultivo que genera bajo impacto ambiental y que soporta las crecientes condiciones de aridización y salinización del suelo en nuestra costa.

Discusión

Financiamiento: Proyecto 141001251 VRI-UNMSM

Este modelo presentó adecuadas áreas predichas y de omisión (Fig. 3), así como valores de AUC cercanos a 1 (Fig. 4), lo que muestra que es un modelo adecuado para mostrar las características de distribución de la palma datilera. De todas maneras se probaron los otros dos modelos para compararlos con el generado por Maxent.

Figura 4. Curvas ROC y valores de AUC del modelo Maxent.

Figura 6. Mapa de probabilidad de distribución de la palma datilera en el Perú (modelo GARP).

Comparando los datos de superficies en estas cuatro categorías se observa que prácticamente no se perdería ningún parte de la distribución actual en el futuro, sino que se tendría un incremento de casi 42% de la distribución actual (Fig. 10).

Figura 10. Porcentaje del área total del Perú en las categorías de distribución actual y futura de la palma datilera.