Análisis de la complejidad estructural de dos estados de restauración del bosque muy húmedo montano bajo mediante imágenes digitales, Río Macho, Costa Rica

Abstract

La estructura de un ecosistema complejo es considerada un buen indicador de la biodiversidad, sin embargo describir principios organizadores que gobiernan la dinámica ecológica mediante múltiples escalas espaciales y temporales resulta ser uno de los principales retos de la comunidad científica y de la ecología de los ecosistemas. Es por ello que ha surgido la aplicación de nuevos equipos, sencillos e innovadores, como es el uso de la fotografía digital como una herramienta prometedora para el estudio y seguimiento de comunidades de plantas a través del análisis de texturas y colores de imágenes. El objetivo de este estudio es analizar la complejidad estructural y su relación con la riqueza arborescente en un ecosistema boscoso en dos estados de restauración, mediante imágenes digitales y orientadores ecológicos como instrumentos para su manejo y conservación. En ambos estados de restauración se colocaron diez cámaras Time-lapse programadas para tomar tres fotos por día, a una altura entre los dos y tres metros; posteriormente, a partir de las fotografías se obtuvieron dos índices de complejidad estructural (MIG y A) los cuáles se analizaron para observar el comportamiento de estos a través del tiempo, donde se observa que los valores más altos corresponden al mes de marzo y los más bajos a diciembre. Además con los ANCOVAs realizados se encontró un efecto importante de la hora del día, del sitio, así como la interacción de éstos en el Índice de MIG entre los dos estados de restauración en los dos períodos (R2=0.43 y 0.49 para marzo y diciembre, respectivamente). Dicho efecto está relacionado con la variabilidad de la luz que se filtra a través del dosel del bosque, la cual juega un papel muy importante en los bosques tropicales, tanto en el espacio como en el tiempo. Por otra parte, la variación de los orientadores ecológicos analizados (MIG y A) en ambos estados de restauración está relacionada con la riqueza de especies y el área basal. El bosque secundario joven (BSJ) presenta un valor de MIG YA más altos que el bosque secundario tardío (BST), debido a que el BSJ no cuenta con un patrón totalmente ordenado como una plantación ni se encuentra en un estado de total desorden como la apertura de un claro, por lo tanto se considera más heterogéneo desde la perspectiva del análisis realizado. En conclusión, estos orientadores ecológicos son lo suficientemente variables y su seguimiento puede ser utilizado para conseguir y medir patrones anuales, estacionales, diarios y espaciales basados en un método de entropía de las texturas de una imagen digital. Asimismo, estos orientadores pueden ayudar a solucionar problemas forestales ya que permiten identificar algunos rasgos que sugieren algunas prácticas específicas para su manejo y permiten mantener el seguimiento del proceso de restauración.

The structure of a complex ecosystem is considered a good indicator of biodiversity, however describing organizing principles that govern ecological dynamics through multiple spatial and temporal scales turns out to be one of the main challenges of the scientific community and of ecosystem ecology. That is why the application of new, simple and innovative equipment has emerged, such as the use of digital photography as a promising tool for the study and monitoring of plant communities through the analysis of image textures and colors. The objective of this study is to analyze the structural complexity and its relationship with tree richness in a forest ecosystem in two states of restoration, using digital images and ecological guides as instruments for its management and conservation. In both restoration states, ten Time-lapse cameras programmed to take three photos per day were placed, at a height between two and three meters; Subsequently, from the photographs, two structural complexity indices (MIG and A) were obtained, which were analyzed to observe their behavior over time, where it is observed that the highest values ​​correspond to the month of March and the most low to December. In addition, with the ANCOVAs carried out, an important effect of the time of day, the site, as well as the interaction of these in the MIG Index between the two restoration states in the two periods was found (R2=0.43 and 0.49 for March and December , respectively). This effect is related to the variability of light that filters through the forest canopy, which plays a very important role in tropical forests, both in space and in time. On the other hand, the variation of the ecological guides analyzed (MIG and A) in both restoration states is related to species richness and basal area. The young secondary forest (BSJ) presents a higher MIG YA value than the late secondary forest (BST), because the BSJ does not have a totally ordered pattern like a plantation nor is it in a state of total disorder like the opening of a gap, therefore it is considered more heterogeneous from the perspective of the analysis carried out. In conclusion, these ecological drivers are sufficiently variable and their monitoring can be used to obtain and measure annual, seasonal, daily and spatial patterns based on a digital image texture entropy method. Likewise, these advisors can help solve forest problems since they allow the identification of some features that suggest some specific practices for their management and allow monitoring of the restoration process.