Arquetipos Funcionales de Pastizal: Recuperando el eslabón perdido de la evaluación de pastizales en la Patagonia

Marcos H. Easdale; Daniel A. Castillo; María V. L. Aramayo; Mario E. Sello; Fernando Umaña; Rafael A. Maddio; Daiana V. Perri; Clara Fariña; Octavio A. Bruzzone

doi:10.25260/EA.24.34.2.0.2238

Autores/as

Marcos H. Easdale Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche (IFAB, INTA-CONICET). San Carlos de Bariloche, Río Negro, Argentina
Daniel A. Castillo
María V. L. Aramayo Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, INTA-EEA Bariloche. San Carlos de Bariloche, Río Negro, Argentina
Mario E. Sello Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche (IFAB, INTA-CONICET). San Carlos de Bariloche, Río Negro, Argentina
Fernando Umaña Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, INTA-EEA Bariloche. San Carlos de Bariloche, Río Negro, Argentina
Rafael A. Maddio Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche (IFAB, INTA-CONICET). San Carlos de Bariloche, Río Negro, Argentina
Daiana V. Perri Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche (IFAB, INTA-CONICET). San Carlos de Bariloche, Río Negro, Argentina
Clara Fariña Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche (IFAB, INTA-CONICET). San Carlos de Bariloche, Río Negro, Argentina
Octavio A. Bruzzone Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche (IFAB, INTA-CONICET). San Carlos de Bariloche, Río Negro, Argentina

DOI:

https://doi.org/10.25260/EA.24.34.2.0.2238

Palabras clave:

regiones áridas, estepas, mallines, ganadería, pastoralismo, manejo adaptativo

Resumen

La evaluación de pastizales en regiones áridas y semiáridas de la Patagonia argentina es una herramienta clave tanto para planificar el manejo ganadero como para realizar evaluaciones ambientales y seguir procesos complejos (e.g., desertificación e impacto del cambio climático). Mientras la mayoría de los métodos de evaluación de pastizales asignan esfuerzos a resolver el dato (parcelas de evaluación a campo) o a la extensión de la información (clasificaciones a escala de paisaje usando sensores remotos), la variación temporal de la vegetación concentra menos atención. Las razones de este déficit podrían responder al costo de realizar evaluaciones a campo en el largo plazo o a las cortas series de datos satelitales disponibles hasta hace dos décadas. Una ventaja actual es contar con series de datos satelitales de >20 años, lo cual posibilita estudiar la dinámica (i.e., la variabilidad temporal y espacio-temporal) de la productividad de la vegetación. Nuestro objetivo fue evaluar la aplicación de un método de clasificación funcional de la vegetación, analizando la complementación de información entre aspectos estructurales y funcionales de ambientes de pastizal a escala de un predio ganadero. Comparamos los resultados obtenidos por una clasificación de unidades de paisaje y fisionomía de la vegetación con los de una clasificación y caracterización de la dinámica de la productividad de la vegetación a partir del protocolo que denominamos Arquetipos Funcionales de Pastizal. Los resultados enfatizan la necesidad de incorporar la dinámica de la productividad vegetal como un factor clasificatorio y no como una variable dependiente de una clasificación estructural definida de manera previa. Discutimos la potencialidad y los pasos futuros en la integración de ambos abordajes a escala predial en sistemas ganaderos de Patagonia como herramienta para la evaluación complementaria estructural y funcional de pastizales, orientada a la planificación y al manejo adaptativo.

Citas

Aguiar, M. R., and O. E. Sala. 1999. Patch structure, dynamics and implications for the functioning of arid ecosystems. Trends in Ecology and Evolution 14:273-277. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(99)01612-2.

Akaike, H. 1974. A new look at the statistical model identification. IEEE Transactions on Automatic Control 19(6):716-723. https://doi.org/10.1109/tac.1974.1100705.

Aramayo, V., O. A. Bruzzone, D. A. Castillo, M. H. Easdale, F. Raffo, and F. Umaña. 2019. Estancia Pilahue: evaluación forrajera y dinámica de la productividad de cuadros. INTA Bariloche. Pp. 84.

Aslak, U. 2016. Py_pcha. URL: github.com/ulfaslak/py_pcha.

Bestelmeyer, B. T., A. J. Tugel, G. L. Peacock Jr, D. G. Robinett, P. L. Shaver, J. R. Brown, J. E. Herrick, H. Sánchez, and K. M. Havstad. 2009. State-and-transition models for heterogeneous landscapes: a strategy for development and application. Rangeland Ecology and Management 62(1):1-15. https://doi.org/10.2111/08-146.

Bestelmeyer, B. T., D. P. Goolsby, and S. R. Archer. 2011. Spatial perspectives in state‐and‐transition models: A missing link to land management? Journal of Applied Ecology 48(3):746-757. https://doi.org/10.1111/j.1365-2664.2011.01982.x.

Bingham, C., M. Godfrey, and J. W. Tukey. 1967. Modern techniques of power spectrum estimation. IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics 15(2):56-66. https://doi.org/10.1109/tau.1967.1161895.

Bisigato, A. J., and M. B. Bertiller. 1997. Grazing effects on patchy dryland vegetation in northern Patagonia. Journal of Arid Environments 36(4):639-653. https://doi.org/10.1006/jare.1996.0247.

Bisigato, A. J., M. B. Bertiller, J. O. Ares, and G. E. Pazos. 2005. Effect of grazing on plant patterns in arid ecosystems of Patagonian Monte. Ecography 28(5):561-572. https://doi.org/10.1111/j.2005.0906-7590.04170.x.

Box, G. E. P., G. M. Jenkins, G. C. Reinsel, and G. M. Ljung. 2016. Time series analysis: forecasting and control (5th ed.). Hoboken, New Jersey: John Wiley and Sons, Incorporated. Pp. 53. https://doi.org/10.1111/jtsa.12194.

Bran, D., J. Ayesa, C. López. 2000. Regiones Ecológicas de Río Negro. Comunicación Técnica No. 59. INTA Bariloche: Río Negro, Argentina.

Brigham, E. O., and R. E. Morrow. 1967. The fast Fourier transform. IEEE Spectrum 4(12):63-70. https://doi.org/10.1109/mspec.1967.5217220.

Briske, D. D., S. D. Fuhlendorf, and F. E. Smeins. 2005. State-and-transition models, thresholds, and rangeland health: a synthesis of ecological concepts and perspectives. Rangeland Ecology and Management 58(1):1-10. https://doi.org/10.2111/1551-5028(2005)58<1:smtarh>2.0.co;2.

Borrelli, P., G. Oliva, A. Cibils, P. Rial, and L. González. 2001. Evaluación de pastizales. Pp.161-182 en P. Borrelli and G. Oliva (eds.) Ganadería ovina sustentable en la Patagonia Austral. Tecnología de Manejo Extensivo. PRODESAR, INTA-GTZ.

Bruzzone, O., and M. H. Easdale. 2021. Archetypal temporal dynamics of arid and semi-arid rangelands. Remote Sensing of Environment 254:112279. https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.112279.

Bruzzone, O. A., D. V. Perri, and M. H. Easdale. 2023. Vegetation responses to variations in climate: A combined ordinary differential equation and sequential Monte Carlo estimation approach. Ecological Informatics 73:101913. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2022.101913.

Buono, G., M. Oesterheld, V. Nakamatsu, and J. M. Paruelo. 2010. Spatial and temporal variation of primary production of Patagonian wet meadows. Journal of Arid Environments 74:1257-1261. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2010.05.026.

Chen, S. S., D. L. Donoho, and M. A. Saunders. 2001. Atomic decomposition by basis pursuit. SIAM Review 43(1):129-159. https://doi.org/10.1137/s003614450037906x.

Chuvieco, E. 2010. Teledetección Ambiental: La Observación de la Tierra Desde el Espacio, 3ra ed. Editorial Ariel: Barcelona, España.

Cooley, J. W., P. A. Lewis, and P. D. Welch. 1969. The fast Fourier transform and its applications. IEEE Transactions on Education 12(1):27-34. https://doi.org/10.1109/te.1969.4320436.

Cutler, A., and L. Breiman. 1994. Archetypal analysis. Technometrics 36(4):338-347. https://doi.org/10.1080/00401706.1994.10485840.

Didan, K., A. B. Munoz, R. Solano, and A. Huete. 2015. MODIS vegetation index user’s guide (MOD13 series). University of Arizona: Vegetation Index and Phenology Lab 35.

Easdale, M. H., and H. Rosso. 2010. Dealing with drought: social implications of different smallholder survival strategies in semi-arid rangelands of Northern Patagonia, Argentina. The Rangeland Journal 32(2):247-255. https://doi.org/10.1071/rj09071.

Easdale, M. H., D. Sacchero, M. Vigna, and P. Willems. 2014. Assessing the magnitude of impact of volcanic ash deposits on Merino wool production and fibre traits in the context of a drought in North-west Patagonia, Argentina. The Rangeland Journal 36(2):143-149. https://doi.org/10.1071/rj13124.

Easdale, M. H., and O. Bruzzone. 2018. Spatial distribution of volcanic ash deposits of 2011 Puyehue-Cordón Caulle eruption in Patagonia as measured by a perturbation in NDVI temporal dynamics. Journal of Volcanology and Geothermal Research 353:11-17. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2018.01.020.

Easdale, M. H., O. Bruzzone, P. Mapfumo, and P. Tittonell. 2018. Phases or regimes? Revisiting NDVI trends as proxies for land degradation. Land Degradation and Development 29(3):433-445. https://doi.org/10.1002/ldr.2871.

Easdale, M. H., F. Umaña, F. Raffo, C. Fariña, and O. Bruzzone. 2019. Evaluación de pastizales patagónicos con imágenes de satélites y de vehículos aéreos no tripulados. Ecología Austral 29(3):306-314. https://doi.org/10.25260/ea.19.29.3.0.791.

Easdale, M. H., and M. R. Aguiar. 2012. Regional forage production assessment in arid and semi-arid rangelands - A step towards social-ecological analysis. Journal of Arid Environments 83:35-44. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2012.03.002.

Easdale, M. H., D. Perri, and O. A. Bruzzone. 2022. Arid and semiarid rangeland responses to non-stationary temporal dynamics of environmental drivers. Remote Sensing Applications: Society and Environment 27:100796. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100796.

Easdale, M. H., V. L. Martin‐Albarracin, D. V. Perri, D. R. López, and O. A. Bruzzone. 2024. Tracking floristic archetypes of Patagonian steppes. Applied Vegetation Science 27(1):e12769. https://doi.org/10.1111/avsc.12769.

Elissalde, N., J. M. Escobar, and V. Nakamatsu. 2002. Inventario y Evaluación De Pastizales Naturales De La Zona Árida y Semiárida De La Patagonia, EEA INTA Chubut, PAN-SDSyPA-GTZ. Pp. 41.

Gaitán, J. J., D. Bran, G. Oliva, F. T. Maestre, M. R. Aguiar, E. Jobbágy, G. Buono, D. Ferrante, V. Nakamatsu, G. Ciari, and J. Salomone. 2014. Plant species richness and shrub cover attenuate drought effects on ecosystem functioning across Patagonian rangelands. Biology Letters 10(10):20140673. https://doi.org/10.1098/rsbl.2014.0673.

Gaitán, J. J., D. E. Bran, G. E. Oliva, M. R. Aguiar, G. G. Buono, D. Ferrante, V. Nakamatsu, G. Ciari, J. M. Salomone, V. Massara, and G. G. Martínez. 2018. Aridity and overgrazing have convergent effects on ecosystem structure and functioning in Patagonian rangelands. Land Degradation and Development 29(2):210-218. https://doi.org/10.1002/ldr.2694.

Giraudo, C., and L. Villar. 2010. Manejo nutricional de la majada para la producción de lana y carne. Pp. 15-38 en J. Mueller and M. Cueto (eds.). Actualización en producción ovina. INTA EEA Bariloche.

Golluscio, R. A., V. A. Deregibus, and J. M. Paruelo. 1998. Sustainability and range management in the Patagonian steppes. Ecología Austral 8(02):265-284.

Golluscio, R. 2009. Receptividad ganadera: marco teórico y aplicaciones prácticas. Ecología Austral 19:215-232.

Golluscio, R. A., M. E. Román, A. Cesa, D. Rodano, H. Bottaro, M. I. Nieto, A. Betelú, and L. A. Golluscio. 2010. Aboriginal settlements of arid Patagonia: Preserving bio-or sociodiversity? The case of the Mapuche pastoral Cushamen Reserve. Journal of Arid Environments 74(10):1329-1339. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2010.05.012.

Hunt Jr., E.R., and B. A. Miyake. 2006. Comparison of stocking rates from remote sensing and geospatial data. Rangeland Ecology and Management 59(1):11-18. https://doi.org/10.2111/04-177r.1.

Irisarri, J. G. N., M. Oesterheld, J. M. Paruelo, and M. A. Texeira. 2012. Patterns and controls of above-ground net primary production in meadows of Patagonia. A remote sensing approach. Journal of Vegetation Science 23(1):114-126. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2011.01326.x.

Jobbágy, E. G., O. E. Sala, and J. M. Paruelo. 2002. Patterns and controls of primary production in the Patagonian steppe: a remote sensing approach. Ecology 83(2):307-319. https://doi.org/10.1890/0012-9658(2002)083[0307:pacopp]2.0.co;2.

Kröpf, A. I., V.A. Deregibus, and G. A. Cecchi. 2015. Un modelo de estados y transiciones para el Monte oriental rionegrino. Phyton 84(2):390-396. https://doi.org/10.32604/phyton.2015.84.390.

López, D. R., L. Cavallero, M. A. Brizuela, and M. R. Aguiar. 2011. Ecosystemic structural–functional approach of the state and transition model. Applied Vegetation Science 14(1):6-16. https://doi.org/10.1111/j.1654-109x.2010.01095.x.

López, D. R., M. A. Brizuela, P. Willems, M. R. Aguiar, G. Siffredi, and D. Bran. 2013. Linking ecosystem resistance, resilience, and stability in steppes of North Patagonia. Ecological Indicators 24:1-11. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2012.05.014.

Ludwig, J. A., and D. J. Tongway. 1995. Spatial organisation of landscapes and its function in semi-arid woodlands, Australia. Landscape Ecology 10:51-63. https://doi.org/10.1007/bf00158553.

Ludwig, J. A., B. P. Wilcox, D. D. Breshears, D. J. Tongway, and A. C. Imeson. 2005. Vegetation patches and runoff–erosion as interacting ecohydrological processes in semiarid landscapes. Ecology 86(2):288-297. https://doi.org/10.1890/03-0569.

McNaughton, S. J., M. Oesterheld, D. A. Frank, and K. J. Williams. 1989. Ecosystem-level patterns of primary productivity and herbivory in terrestrial habitats. Nature 341:142-144. https://doi.org/10.1038/341142a0.

Monteith, J. L. 1972. Solar radiation and productivity in tropical ecosystems. Journal of Applied Ecology 9(3):747-766. https://doi.org/10.2307/2401901.

Nakamatsu, V., M. Lagarrigue, M. Locattelli, M. Sendin, N. Elissalde, and J. Escobar. 1998. Disponibilidad de forraje estimada a través del valor pastoral en zonas áridas del Chubut (Patagonia). Revista Argentina de Producción Animal 8(1):188.

Oesterheld, M., O. E. Sala, and S. J. McNaughton. 1992. Effect of animal husbandry on herbivore-carrying capacity at a regional scale. Nature 356(6366):234-236. https://doi.org/10.1038/356234a0.

Oliva, G., D. Bran, J. Gaitán, D. Ferrante, V. Massara, G. G. Martínez, E. Adema, M. Enrique, E. Domínguez, and P. Paredes. 2019. Monitoring drylands: The MARAS system. Journal of Arid Environments 161:55-63. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2018.10.004.

Oñatibia, G. R., and M. R. Aguiar. 2016. Continuous moderate grazing management promotes biomass production in Patagonian arid rangelands. Journal of Arid Environments 125:73-79. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2015.10.005.

Ormaechea, S. G., P. Peri, P. Cipriotti, and R. Distel. 2019. El cuadro de pastoreo en los sistemas extensivos de Patagonia Sur. Percepción y manejo de la heterogeneidad. Ecología Austral 29:174-184. https://doi.org/10.25260/ea.19.29.2.0.829.

Paruelo, J. M., M. R. Aguiar, R. A. Golluscio, R. J. León, and G. Pujol. 1993. Environmental controls of NDVI dynamics in Patagonia based on NOAA‐AVHRR satellite data. Journal of Vegetation Science 4(3):425-428. https://doi.org/10.2307/3235602

Paruelo, J. M., E. G. Jobbágy, O. E. Sala, W. K. Lauenroth, and I. C. Burke. 1998a. Functional and structural convergence of temperate grassland and shrubland ecosystems. Ecological Applications 8(1):194-206. https://doi.org/10.1890/1051-0761(1998)008[0194:fascot]2.0.co;2.

Paruelo, J. M., E. G. Jobbágy, and O. E. Sala. 1998b. Biozones of patagonia (Argentina). Ecología Austral 8(02):145-153.

Paruelo, J. M., R. A. Golluscio, J. P. Guerschman, A. Cesa, V. V. Jouve, and M. F. Garbulsky. 2004. Regional scale relationships between ecosystem structure and functioning: the case of the Patagonian steppes. Global Ecology and Biogeography 13(5):385-395. https://doi.org/10.1111/j.1466-822x.2004.00118.x.

Peri, P. L., B. Ladd, R. G. Lasagno, and G. M. Pastur. 2016. The effects of land management (grazing intensity) vs. the effects of topography, soil properties, vegetation type, and climate on soil carbon concentration in Southern Patagonia. Journal of Arid Environments 134:73-78. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2016.06.017.

Schwarz, G. 1978. Estimating the dimension of a model. The Annals of Statistics 6:461-464. https://doi.org/10.1214/aos/1176344136.

Siffredi, G. L., F. Boggio, H. Giorgetti, J. A. Ayesa, A. Kröpfl, and J. M. Alvarez. 2013. Guía para la evaluación de pastizales, para las áreas ecológicas de Sierras y Mesetas Occidentales y de Monte de Patagonia Norte. Ediciones INTA. Pp. 69.

Soriano, A., and J. M. Paruelo. 1992. Biozones: vegetation units defined by functional characters identifiable with the aid of satellite sensor images. Global Ecology and Biogeography Letters 2(3):82-89. https://doi.org/10.2307/2997510.

Tongway, D. J., and J. A. Ludwig. 1994. Small-scale resource heterogeneity in semi-arid landscapes. Pacific Conservation Biology 1(3):201-208. https://doi.org/10.1071/pc940201.

Verón, S. R., and J. M. Paruelo. 2010. Desertification alters the response of vegetation to changes in precipitation. Journal of Applied Ecology 47(6):1233-1241. https://doi.org/10.1111/j.1365-2664.2010.01883.x.

Villa, M. V. E. D., P. M. Cristiano, M. Easdale, and O. A. Bruzzone. 2023. Archetypal classification of vegetation dynamics of a humid subtropical forest region from North-East Argentina. Remote Sensing Applications: Society and Environment 30:100966. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2023.100966.

Virtanen, P., R. Gommers, T. E. Oliphant, M. Haberland, T. Reddy, D. Cournapeau, E. Burovski, P. Peterson, W. Weckesser, J. Bright, and S. J. Van Der Walt. 2020. SciPy 1.0: fundamental algorithms for scientific computing in Python. Nature Methods 17(3):261-272. https://doi.org/10.1038/s41592-020-0772-5.

Westoby, M., B. Walker, and I. Noy-Meir. 1989. Opportunistic management for rangelands not at equilibrium. Rangeland Ecology and Management/Journal of Range Management Archives 42(4):266-274. https://doi.org/10.2307/3899492.

Yengoh, G. T., D. L. Dent, L. Olsson, A. Tengberg, and C. Tucker. 2014. The use of the normalized difference vegetation index (NDVI) to assess land degradation at multiple scales: A review of the current status, future trends and practical considerations. Springer, USA. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24112-8_4.