Fragmentation effects in tropical dry forests: linking landscape configuration to biodiversity responses

Abstract

El bosque seco tropical (BST) es uno de los ecosistemas más amenazados del planeta, con menos del 10 % de su extensión original aún en pie a nivel global. En Colombia, se estima que solo persiste cerca del 8 % de su cobertura original, distribuida en fragmentos altamente aislados y rodeados por una matriz productiva dominada por pastizales y cultivos. A pesar de su importancia ecológica y socioambiental, la información sobre su extensión, configuración espacial y efectos de la fragmentación sobre la biodiversidad sigue siendo limitada y, en muchos casos, imprecisa. En esta tesis se desarrolló un marco analítico integral para evaluar los patrones de fragmentación del BST y su influencia sobre la diversidad taxonómica y funcional de aves y plantas en una región del norte de Colombia. El enfoque combina herramientas avanzadas de teledetección, métricas de paisaje y modelos ecológicos basados en la diversidad taxonómica y funcional, con el fin de vincular la configuración espacial del hábitat y la calidad de la matriz con las respuestas de la biodiversidad a escala de paisaje. En el Capítulo 1, se aplicó un marco de clasificación supervisada basado en un ensamble de algoritmos de aprendizaje automático (Random Forest, Máquinas de Vectores de Soporte y Redes Neuronales) para generar un mapa de alta resolución (10 m) del BST en una región altamente fragmentada del norte de Colombia. El clasificador por ensamble superó el desempeño de los modelos individuales, alcanzando un F1 = 0.82, y reveló que el BST cubre actualmente solo el 5.39 % de su extensión potencial (64,645 ha), distribuido en más de 11,700 fragmentos, de los cuales el 98 % tiene menos de 40 ha y el 93 % se encuentra a menos de 50 m de un borde perturbado. Los resultados difieren significativamente de los mapas nacionales y globales previos, evidenciando la urgente necesidad de actualizar la cartografía del BST y de usar herramientas de teledetección de alta precisión para la planificación territorial y la conservación. En el Capítulo 2, se evaluaron los efectos de la fragmentación del paisaje sobre la diversidad taxonómica y funcional de comunidades de aves en nueve sitios representativos del BST. A partir de modelos jerárquicos multispecie (msNMix), se estimó la abundancia relativa de 139 especies focales, analizando la relación entre las métricas de paisaje y los rasgos ecológicos relacionados con dieta, estrato de forrajeo y morfología. Los resultados mostraron fuertes efectos negativos de la fragmentación sobre la riqueza de especies y cambios marcados en la composición funcional. Las aves frugívoras y nectarívoras fueron las más sensibles a la complejidad del borde y la reducción de hábitat, mientras que las especies generalistas y granívoras se favorecieron en paisajes más abiertos. Estos patrones indican una homogenización funcional y una pérdida de resiliencia ecológica, comprometiendo funciones clave como la dispersión de semillas y la polinización. El Capítulo 3 analizó el papel de la calidad de la matriz no forestal en la persistencia de la biodiversidad. A partir del mapa de alta resolución generado en el primer capítulo, se caracterizó la composición y calidad de la matriz en ventanas de paisaje de 5×5 km, considerando la proporción de coberturas con mayor permeabilidad para el movimiento y los recursos de las especies. Los modelos lineales generalizados indicaron que una mayor calidad de la matriz favorece la riqueza de plantas y la proporción de especies zoócoras y anemócoras, evidenciando una posible mejora en los procesos de dispersión y regeneración. En el caso de las aves, la calidad de la matriz no mostró efectos significativos sobre la riqueza o la diversidad funcional total, aunque sí se asoció positivamente con la proporción de especies insectívoras. Estos resultados sugieren que, en paisajes altamente fragmentados, el mejoramiento de la matriz puede atenuar parcialmente la pérdida de biodiversidad, especialmente en plantas. En conjunto, los resultados de esta tesis evidencian que la fragmentación del bosque seco tropical tiene efectos profundos sobre la biodiversidad, generando filtros funcionales que reducen la diversidad ecológica y la estabilidad de los ecosistemas. Sin embargo, también muestran que las estrategias de conservación y restauración pueden beneficiarse de enfoques que integren tanto la cantidad y configuración del hábitat como la calidad de la matriz circundante. El uso de mapas de alta resolución y métricas de paisaje ofrece una base sólida para identificar áreas prioritarias para la conservación, orientar acciones de restauración y diseñar paisajes multifuncionales donde la producción y la conservación coexistan de manera sostenible.