Estructura biológica y calidad ambiental de las turberas del Cerro de la Muerte en Costa Rica: conservación y adaptación a la variabilidad climática

Abstract

Resumen. Las turberas son un tipo de humedal que tiene una capa de turba almacenada de forma natural en su superficie. La turba es la acumulación de la materia orgánica (MO) formada por la descomposición producida por plantas como el musgo Sphagnum spp y otras plantas adaptadas a vivir en condiciones de saturación permanente de agua, con reducido oxígeno y poca disponibilidad de nutrientes. Son reconocidas por jugar un papel vital en mantener el carbono orgánico en el suelo, en la regulación del agua y favorecer la conservación de la biodiversidad. Esta investigación tuvo como objetivo analizar la estructura biológica y la calidad ambiental de las turberas del Cerro de la Muerte mediante el uso de indicadores biológicos y fisicoquímicos, para el fortalecimiento de su conservación y adaptación a la variabilidad climática. Se evaluaron ocho turberas ubicadas en el parque Nacional Tapantí Macizo de la Muerte y la Reserva Biológica Cerro Vueltas, a diferentes altitudes que van desde los 2400 a 3100 m.s.n.m. En cada una de las turberas se utilizaron bioindicadores como las aves para el monitoreo del ecosistema y los macroinvertebrados acuáticos y parámetros fisicoquímicos (oxígeno, pH, conductividad, temperatura, entre otros parámetros), para conocer la calidad del agua. Además, se estudió el suelo para conocer sus características y composición. Esta investigación generó tres manuscritos como producto de los objetivos específicos planteados. El primer artículo denominado: Distribución altitudinal de la riqueza y diversidad de aves en las turberas de altura en Costa Rica. En el que se logró identificar 75 especies (25 familias, 11 órdenes), se encontró la mayor diversidad (H'=3,12) y riqueza de aves (49 especies observadas y 56 esperadas) en turberas a 2400 metros de altitud, y la menor a 2600 y 2800 m.s.n.m. Un 43 % de las especies son endémicas, el 34 % residentes y el 14 % migrantes latitudinales. Se demostró que las turberas podrían presentar cambios estructurales debido a las variaciones en los patrones de lluvias. El segundo artículo denominado: Composición de los macroinvertebrados según la calidad del agua en turberas de altura, Costa Rica, evaluó la variación en la composición de macroinvertebrados acuáticos según parámetros fisicoquímicos del agua. La relación de los macroinvertebrados como indicadores de la calidad del agua se debe a que son sensibles a los cambios en las condiciones del entorno acuático, su presencia y abundancia están estrechamente ligadas a la calidad del agua y la salud del ecosistema acuático. Se registraron 10 familias y siete géneros. Las familias más representativas fueron Chironomidae y Limnephilidae. La calidad del agua se clasificó según el ICA-NSF como "calidad media" y como "calidad regular a mala" según el BMWP-CR, y el tercer manuscrito denominado: Las turberas de altura del Parque Nacional. Tapantí en Costa Rica: caracterización e importancia del suelo turboso, caracterizó el suelo con el fin de conocer el contenido de MO y de carbono en el suelo turboso. Se demostró que los suelos en las turberas poseen un 32.9 % de carbono y el de MO fue 7.1 % en la Turbera 3 con respecto a las otras turberas, mientras que la relación C/N fue mayor en la Turbera 1 con una relación de 22.3 %. Los resultados destacan la importancia de las turberas para mantener la biodiversidad endémica y cumplir con su rol ecosistémico de las tierras altas, que contribuye a mitigar los efectos de la variabilidad climática, debido a su capacidad de almacenar agua y carbono en el suelo. Por lo tanto, es fundamental estudiar y monitorear las turberas a largo plazo, especialmente debido al papel crucial que desempeñan en la provisión de servicios ecosistémicos importantes. Las turberas de altura son ecosistemas frágiles que mantienen la biodiversidad y procesos ecológicos esenciales para las tierras altas de Costa Rica. No obstante, la variabilidad climática puede afectar las características fisicoquímicas del agua y el suelo, el procesamiento de la MO, el contenido de carbono y nutrientes en el suelo, la formación de la turba y la biodiversidad de las turberas. La información producida en este estudio aporta un valioso insumo de datos biológicos y ecológicos, que permite comprender su función y su rol frente a la variabilidad climática. Además, esta información sirve para demostrar la pertinencia de reforzar la inclusión de las turberas de altura en estrategias locales de adaptación climática, dado que constituyen un enfoque novedoso debido a la función que desempeñan como reservorios de agua y carbono, y sitios de alto endemismo de especies claves en las turberas de altura.

Abstract. Peatbogs are a type of wetland that has a naturally stored peat layer on its surface. Peat is the accumulation of organic matter (OM) formed by the decomposition produced by plants such as Sphagnum spp moss. and other plants adapted to living in conditions of permanent water saturation, reduced oxygen, and low nutrient availability. They are recognized for playing a vital role in maintaining organic carbon in the soil, regulating water, and supporting biodiversity conservation. The objective of this research was to analyze the biological structure and environmental quality of Cerro de la Muerte peatbogs using biological and physicochemical indicators to strengthen their conservation and adaptation to climate variability. Eight peatbogs located in the Tapantí Macizo de la Muerte National Park and the Cerro Vueltas Biological Reserve, at different altitudes ranging from 2400 to 3100 m, were evaluated. In each of the peatbogs, bioindicators such as birds were used to monitor the ecosystem and aquatic macroinvertebrates and physicochemical parameters (oxygen, pH, conductivity, temperature, and other parameters), were used to determine water quality. In addition, the soil was studied for its characteristics and composition. This research generated three manuscripts as a product of the specific objectives. The first article entitled: Altitudinal distribution of bird richness and diversity in high altitude peatlands in Costa Rica. In which 75 species (25 families, 11 orders) were identified, the highest diversity (H'=3.12) and richness of birds (49 species observed and 56 expected) was found in peatlands at 2400 m, and the lowest at 2600 and 2800 m. Forty-three percent of the species were endemic, 34 % resident and 14 % latitudinal migrants. It was shown that peatlands could present structural changes due to variations in rainfall patterns. The second article entitled: Composition of macroinvertebrates according to water quality in high altitude peatlands, Costa Rica, evaluated the variation in the composition of aquatic macroinvertebrates according to physicochemical parameters of the water. The relationship of macroinvertebrates as indicators of water quality is because they are sensitive to changes in the conditions of the aquatic environment, and their presence and abundance are strongly associated with water quality and the health of the aquatic ecosystem. Ten families and seven genera were recorded. The most representative families were Chironomidae and Limnephilidae. Water quality was classified according to the ICA-NSF as "medium quality" and as "regular to poor quality" according to the BMWP-CR, and the third article entitled: The high altitude peatbogs of Tapantí National Park in Costa Rica: characterization and importance of peaty soil, in this manuscript the soil was characterized in order to know the MO and carbon content in the peaty soil. It was demonstrated. that soils in the peatlands have 32.9 % carbon, and the MO was 7.1 % in Peatland 3 with respect to the other peatlands, while the C/N ratio was higher in Peatland 1 with a ratio of 22.3 %. The results highlight the importance of peatlands in maintaining endemic biodiversity and fulfilling their upland ecosystem role, which contributes to mitigating the effects of climate variability, due to their ability to store water and carbon in the soil. Therefore, it is essential to study and monitor peatbogs over the long term, especially because of the crucial role they play in providing important ecosystem services. High altitude peatbogs are fragile ecosystems that maintain biodiversity and ecological processes essential to the highlands of Costa Rica. However, climate variability can affect the physicochemical characteristics of water and soil, OM processing, soil carbon and nutrient content, peat formation, and peatbogs biodiversity. The information produced in this study provides a valuable input of biological and ecological data, which allows us to understand their function and role in the face of climate variability. Furthermore, this information serves to demonstrate the relevance of strengthening the inclusion of high altitude peatbogs in local climate adaptation strategies, as they constitute a novel approach due to their role as water and carbon reservoirs, and sites of high endemism of key species in high altitude peatbogs.