MEMORIAS DEL CURSO Introducción al programa TURBOVEG para el almacenamiento y manejo de datos de flora

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1. Antecedentes Los países andinos han avanzado en diferentes propuestas metodológicas de representación de la biodiversidad. En el Ecuador, el Ministerio del Ambiente del Ecuador (MAE), ha priorizado entre sus proyectos de inversión pública el desarrollo del Mapa de Ecosistemas y Uso de la Tierra del Ecuador Continental con el objetivo de contar con información espacial actualizada de los ecosistemas, su remanencia, su nivel de representatividad en el Sistema Nacional de Áreas Protegidas y una identificación de áreas prioritarias para conservación y restauración. Adicionalmente, se espera que la construcción del mapa de ecosistemas del Ecuador apoye a documentar y reportar el estado de la biodiversidad del Ecuador en el marco de los tratados y convenios internacionales de los cuales el país es miembro activo (i.e., CDB). Durante el 2010 se desarrolló la propuesta metodológica para la construcción del mapa de ecosistemas la cual incorpora un modelo de representación cartográfica de los ecosistemas. En ese modelo se identifican una serie de variables diagnósticas que permitan mapear e inferir la ocurrencia de los ecosistemas. Entre las variables diagnósticas priorizadas se incluye un conjunto de criterios florísticos (i.e. composición y estructura) que permita describir y validar los conceptos de los ecosistemas a ser mapeados. Se espera que a partir de la recopilación e integración de diferentes inventarios florísticos se identifique especies o comunidades diagnósticas de estas unidades así como tener una relación de la biodiversidad asociada a las unidades del mapa cartografiadas. Finalmente, el Proyecto espera a través de la recopilación de esta información generar una base de datos nacional de flora, la cual contenga -1-

información sistematizada sobre los diferentes inventarios realizados de manera de tener una estandarización de la información generada en el país así como un sistema que apoye los análisis espaciales para la definición de los diferentes ecosistemas a ser mapeados. Como un aporte adicional a la generación de información sobre distintos aspectos de los componentes de la biodiversidad, la SGCAN en asocio con el Consorcio para el Desarrollo Sostenible de la Ecorregión Andina (CONDESAN) y el apoyo financiero de la Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID) y Conservación Internacional, ha facilitado el fortalecimiento de la Red Andina de Monitoreo de los impactos del cambio climático en la biodiversidad de los Andes. Esta red ha sido estructurada, por lo pronto, a partir de la aplicación de la metodología GLORIA (Global Observatory Research Initiative in Alpine Ecosystems) en un conjunto de sitios representativos a lo largo de la cordillera andina. La aplicación de la metodología GLORIA permite el seguimiento a largo plazo del impacto climático en la biodiversidad vegetal en los ecosistemas altoandinos de los países miembros de la Comunidad Andina, facilitar el trabajo en red a través de la aplicación de protocolos metodológicos comunes y la generación de análisis regionales integrados a partir de datos generados a escala de sitio. En este contexto, la necesidad de contar con un sistema de manejo de información que permita estandarizar la información generada en cada sitio piloto es un aspecto fundamental. Se espera que el contar con un sistema común de almacenamiento de datos facilitará el manejo y análisis de la información a largo plazo, ayudará a curar la información generada desde el punto de vista taxonómico así como la información ecológica relacionada con cada levantamiento (datos de cobertura y temperatura). Complementariamente, permitirá centralizar la información de manera de poder dar seguimiento y apoyo a los sitios ya instalados, facilitará procesos de análisis regionales así como permitirá a los nuevos sitios a ser instalados contar con un sistema de manejo de información que esperamos se convierta en una herramienta de apoyo para el manejo y análisis de la información de cada sitio piloto. El curso “Introducción al programa Turboveg para el almacenamiento y manejo de de datos de flora” llevado a cabo en el Departamento de Biología de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador, entre el 18 y el 22 de julio del 2011, constituye un aporte del CONDESAN y el Ministerio del Ambiente del Ecuador al fortalecimiento de capacidades del personal técnico de estos proyectos de investigación sobre la biodiversidad, considerados de interés nacional y regional. El curso tuvo como objetivos específicos: a. Apoyar a la consolidación de una base de datos nacional de vegetación, a través de la capacitación del personal del Proyecto Mapa de Vegetación del Ecuador Continental, en un sistema internacional de manejo y análisis de datos de vegetación. b. Capacitar al personal del mencionado proyecto en el uso de técnicas estadísticas multivariadas para generar análisis espaciales de composición florística y biodiversidad, que permitan validar ecosistemas mapeados. c. Fortalecer las capacidades de almacenamiento y manejo de datos de investigadores/as de la Red Andina de Monitoreo.. El curso estuvo organizado en prácticas autodidácticas guiadas, durante las cuales los participantes aprendieron los principios básicos del uso del programa Turboveg.

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Adicionalmente, se realizaron ejercicios de clasificación de comunidades de plantas utilizando los programas Twinspan y Juice. Finalmente, los resultados de estos análisis fueron exportados a Google Earth. Estos ejercicios se realizaron con la base de datos de levantamientos de información florística de Antoine Cleef de páramos de Colombia y la base de datos de 10 sitios GLORIA. Los participantes al curso fueron investigadores/as del Ministerio del Ambiente del Ecuador, así como botánicos/as involucrados en proyectos de investigación y monitoreo de cambio climático en los países andinos. El instructor del curso, el Dr. Guido van Reenen de la Universidad de Ámsterdam, ha trabajado en el desarrollo de Turboveg por varios años. De igual manera, ha dictado cursos sobre el uso del programa en varios países de América Latina y de Europa. Esta capacitación se realizó gracias al apoyo financiero del Programa Regional Andino de la Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID) y el Programa Regional ECOBONA de Intercooperación, y el apoyo logístico del Herbario QCA de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador. 2. Temas tratados durante el curso: 2.1 Introducción a Turboveg En esta sección se trataron los principios básicos de Turboveg for Windows. Este es un programa diseñado para el almacenamiento, manejo, y exportación de datos cuantitativos de vegetación (i.e., parcelas, cuadrantes o levantamientos). Turboveg ha sido diseñado por Stephan Henneken de la organización Alterra, Holanda, para la manipulación masiva de datos florísticos (http://www.synbiosys.alterra.nl/turboveg/). Existe una variedad de programas de análisis estadísticos vinculados a Turboveg. Estos programas tienen una conexión directa con Turboveg, lo cual permite la exportación directa de datos desde Turboveg a estos programas. Por ejemplo, el programa Twinspan permite realizar análisis fitosociológicos con datos almacenados en Turboveg. El programa Juice se utiliza para organizar resultados de los análisis fitosociológicos y generar análisis sobre patrones de biodiversidad. De manera similar a Twinspan, los programas PcOrd y Canoco, conectados a Turboveg, son herramientas poderosas para llevar a cabo análisis estadísticos multivariados de ordenación que combinen datos de vegetación con variables ambientales. 2.2 Ingreso e importación de datos Originalmente Turboveg fue construido para almacenar datos primarios, es decir, para ingresar datos directamente desde cuadernos de campo. Sin embargo, sus funciones también permiten importar datos externos de otros programas (e.g., Excel, archivos de texto plano) (Ver Anexo 1.). •

Ejercicio práctico con dos métodos de ingreso de datos: a). Ingreso manual, b) Importación de datos de una hoja de cálculo.

La estructura estándar de la tabla de ingreso de datos está predefinida, sin embargo, es muy sencillo modificar esta estructura para adaptarla a las necesidades particulares de cada caso. Turboveg requiere de dos archivos primarios, el “header data” o metadato donde se encuentra la información relacionada a los levantamientos de vegetación, el cual pude ser modificado para incluir por ejemplo el código GLORIA de cada cumbre de un sitio piloto. El segundo archivo primario es el archivo de especies, “species data”, el cual contiene todos los datos del relevamiento de especies de ese -3-

lugar. Este también puede ser adaptado al incluir campos adicionales como la fenología de las especies (Figura 1 y 2).

No 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021

Summit codes ARCUCALZ ARCUCHUA ARCUCSIN ARCUCISA BOTUCPAT BOTUCCOP BOTUCWAT BOSAJJAS BOSAJSUM BOSAJHUI BOSAJPAC PEPACIMC PEPACPVO PEPACEHG PEPACHPV ECPNPCIA ECPNPCIB ECPNPCIC ECANGCC ECANGCH ECANGCP ECANGCN

Date 2007 2006 2007 2008 2009 2009 2010 2006 2007 2007 2008 2008 2008 2008 2008 2008 2008 2008 2008 2008 2008 2008

Releve Altitude Cover total area (m2) (m) (%) 4231 4550 7306 5813 1117 4254 2173 6286 12267 10519 15114 1723 1954 2881 3183 1300 1441 3396 407 369 5367 339

4040 4280 4450 4740 5058 4862 4650 4931 4759 4567 4192 3076 3275 3519 3570 3270 3320 3400 4059 4104 4166 4263

Cover herb layer (%)

23.00 28.00 10.00 3.00 1.0 7 67

23.00 28.00 10.00 3.00 1.0 7 67

2.0 2.5 12.6 4.0 86.7 92.8 28.5 87 79 98 100 91.5 95.9 106 115

2.0 2.3 11.6 3.95 86.7 92.8 29 87 79 7 81.8 83 82 98 98

Cover moss layer (%)

Cover lichen layer (%)

0.15 0.2 1 0.04

16 7 11.9 4.8 11.4 5.7 13.5

0.1 0 1.1 3.5 2.4 2.2 4

Cover litter layer (%)

Cover bare rock (%)

0.00 0.00 0.00 0.00 0 0 0

97.00 60.00 73.00 95.00 99.00 90.00 32.00

1 2.5 2 9.8 4 0.75 2.9 3.25 4 6.6 5.2 8 3.9 0 0

98.00 94.00 80.60 70.50 17.12 28.50 14.20 3.50 0.30 2.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Figura 1.Ejemplo del formato de ingreso de datos de la tabla de metadatos (header data) desde Excel a Turboveg.

Figura 2. Ejemplo del formato de ingreso de la tabla de datos de especies (species data) desde Excel a Turboveg.

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2.3 Tablas Relacionales La manera en la que Turboveg vincula la tabla de especies con la de metadatos es a través de la creación de tablas relacionales en las que el concepto de la definición de un campo identificador único (primary key) es esencial para vincular la relación de los relevamientos con la información ambiental y vegetal generada. Otro elemento conceptual importante es la dependencia funcional (functional dependency) entre dos sets de metadatos de una base de datos. Dada una relación R, un set de metadatos X en R se dice que determina funcionalmente otro metadato Y, también en R, (escrito X → Y) si, y solamente si, cada valor en X está asociado con precisamente un valor en Y. Normalmente, se denomina a X el set determinante así como Y al metadato dependiente. Entonces en este contexto, dado que X y Y son un conjunto de metadatos en R, X → Y denota que X funcionalmente determina cada uno de los miembros de Y. En este contexto, un candidato para ser un identificador único es el mínimo conjunto de metadatos que determina funcionalmente todos los atributos en una relación. Existen tres tipos de relaciones entre las tablas de una base de datos relacional: Uno-a-Uno: Ambas tablas pueden tener solo un registro en cada lado de la relación. Cada valor del identificador único se relaciona con exclusivamente un registro en la tabla dependiente. Uno-a-Varios: La tabla determinante contiene solamente un registro que se relaciona con ninguno, con uno o con muchos registros de la tabla dependiente. Varios-a-Varios: Cada registro en ambas tablas puede estar relacionado con cualquier número de registros en otra tabla. Las relaciones de este tipo requieren una tercera tabla, conocida como una tabla asociativa o vinculadora que permita mantener la funcionalidad entre los dos conjuntos de datos.

Figura 3. Ejemplo de una base de datos que cumple en su estructura la necesidad de tener una dependencia funcional a través de la definición de un identificador único a través de una tabla determinante que tiene una relación uno varios con dos tablas dependientes.

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2.4 Metadatos Turboveg tiene la capacidad de almacenar metadatos detallados sobre los levantamientos de información (Ver Anexo 2). En la ficha de metadatos es posible almacenar toda la información de abundancia y cobertura, y además información de la ubicación de estos levantamientos a través de coordenadas geográficas en formato grados decimales o UTM. Estas opción permite exportar estos datos a programas de SIG, y también visualizarlos utilizando Google Earth. Sin embargo, solo existe un campo obligatorio en los metadatos: el tipo de escala (e.g. Braun-Blanquet, porcentaje) usado para medir la abundancia o la cobertura. •

Ejercicio práctico para el almacenamiento de metadatos.

2.5 Uso y mantenimiento de listas de especies Es posible incorporar al programa Turboveg listas predefinidas de especies de plantas (Ver Anexo 1). Esto es especialmente útil para disminuir errores tipográficos el momento de ingresar los datos, controlar la taxonomía de las especies ingresadas, y minimizar el tiempo de ingreso de datos. Si una persona u organización requiere añadir una lista de especies a Turboveg, puede contactarse con Stephan Hennekens ([email protected]), quien desarrolló el programa. Para el caso de la Red Andina de Monitoreo, se ha acordado generar junto con Guido van Reenen la lista oficial de especies de todos los sitios GLORIA de Sudamérica hasta la fecha. Posteriormente esta lista será actualizada como parte de la coordinación regional a través de constante comunicación con los responsables de cada sitio piloto. Eventualmente, se espera poner esta lista definitiva online en la página web de la Red Andina. Esto permitirá que la gente la descargue libremente y la use como referencia primaria para la revisión de nuevos relevamientos o la instalación de un nuevo sitio. Esto permitirá reducir tiempos de colecta, evitar mayores usos de sinonimias y apoyar a tener datos homologados entre todos los sitios andinos. •

Ejercicio práctico para la incorporación de listas predefinidas de especies.

2.6 Control de taxonomía de especies Una característica especial de Turboveg, es que permite ingresar sinónimos de especies, pero estos son almacenados bajo un número de especies único, con una conexión a su nombre científico correcto (Ver Anexo 1). De esta manera, si existen varios usuarios de una misma base de datos, quienes utilizan diferentes nombres para una misma especie, se eliminan inconsistencias en el nombre, y errores en la base de datos misma. Cada ficha del nombre de una especie contiene información sobre sinonimias. Al desplazarse por las listas de especies, se observa que algunas filas están en azul. Estos son los sinónimos. Una vez que se ha identificado el nombre correcto de una especie, es posible cambiarlo al editar la ficha de la especie, o dejarlo como un sinónimo. Turboveg tiene un amplio uso de listas predefinidas (o tablas de consulta). Guido Van Reenen mantiene una lista de 6.000 especies de plantas de páramo de Colombia y Venezuela. Estas listas han sido curadas utilizando varias fuentes de información taxonómica, incluyendo The Plant List (www.theplantlist.org), la base de datos de Tropicos (www.tropicos3.org), y una variedad de estudios taxonómicos publicados. Guido Van Reenen se ha comprometido a incluir la lista de plantas de páramos del Ecuador del Ministerio del Ambiente a esta lista de páramos ya existente. Esta será una herramienta extremadamente útil para manejar la información florística cuantitativa -6-

en el marco del Proyecto del Mapa de Ecosistemas de Ecuador y para los sitios GLORIA sudamericanos. •

Ejercicio práctico para control de taxonomía y sinonimias.

2.7 Listas de autores de especies de plantas Turboveg también almacena listas de entrada rápida de autores de nombres de plantas, esto facilita el ingreso de esta información y disminuye las posibilidades de cometer errores de ingreso tipográfico en este proceso (Ver Anexo 1). •

Ejercicio práctico para el ingreso de listas de autores.

2.8 Modificaciones a la estructura de la base de datos Frecuentemente la información tomada en los proyectos no puede ser almacenada en la estructura original de la base de datos de Turboveg. En estos casos, es posible modificar la estructura básica de títulos de la base. Estos cambios se pueden llevar a cabo mediante las opciones de modificación de archivo de metadato. Por ejemplo, es posible crear nuevos campos, y modificar la longitud de los campos existentes (Ver Anexo 1). •

Ejercicio práctico para realizar modificaciones en la estructura base.

2.9 Twinspan El programa Twinspan permite realizar análisis fitosociológicos derivados de bases de datos de Turboveg. En estos análisis es posible identificar grupos más o menos definidos de especies que tienden a ocurrir conjuntamente. Adicionalmente, Twinspan da valores de importancia de 1 a 5 para las especies que son más abundantes en cada asociación de vegetación. Por lo tanto, las especies con valores más altos pueden ser utilizadas como especies características de estas asociaciones vegetales. Twinspan es un análisis fitosociológico exploratorio, no incluye pruebas de probabilidad estadística. Generalmente, los resultados de Twinspan deben ser arreglados en función de la experiencia de campo del investigador. Esto también se puede realizar en un módulo de Twinspan que contiene el programa Juice aparte de otros análisis de similaridad y diversidad. •

Ejercicio práctico de análisis en Twinspan.

2.10

URLs de utilidad:

Turboveg (incluye manual en pdf) http://www.synbiosys.alterra.nl/turboveg/ Juice (incluye manual en pdf) http://www.sci.muni.cz/botany/juice/ Canoco http://www.pri.wur.nl/uk/products/canoco/ Google Earth http://www.earth.google.com/ -7-

3. Acuerdos de la reunión de los miembros de la red andina de monitoreo, GLORIA Al finalizar el curso durante los días 21 y 22 de julio se realizaron dos reuniones con todos los equipos representantes de los sitios piloto (ver sección 4 para detalles de las personas-sitios). Durante estas reuniones se discutió con ellos sobre la utilidad y funcionalidad del uso de Turboveg como una herramienta para estandarizar los datos de los relevamientos generados durante la línea base en cada sitio piloto y las posteriores re-visitas. Se acordó entre todos que Turboveg cumple la función deseada y que permite ser una herramienta muy útil para la Red. En este contexto, se acordó lo siguiente: 1.- CONDESAN en asocio con el Herbario de la Universidad Católica, a través de la Dra. Priscilla Muriel y con el Herbario de La Paz, a través del Dr. Stephan Beck, se trabajará en los siguientes elementos:
Consolidar la base de datos de vegetación de los 12 sitios GLORIA en los Andes, lo cual incluye las siguientes sub-actividades: a. Recopilar las bases de datos de cada sitio, las cuales serán enviadas a Priscilla durante el mes de agosto. b. Revisión y curación de las bases de datos de cada sitio. c. Generación de lista final de especies monitoreadas en los 12 sitios en el sistema Turboveg. d. Identificación de especies-grupos que tienen problemas de determinación y que sirvan de insumo para la realización de los talleres de revisión taxonómica. e. Coordinar la retroalimentación a partir de la revisión de especialistas (comparación de especímenes, análisis de sinonimias, etc.). f. Apoyar y participar en la realización de dos talleres regionales para la revisión de los grupos de especies que tienen problemas de determinación taxonómica. g. Generar la versión final de la base de datos y coordinar su publicación en el portal de la Red Andina de Monitoreo.
Construir la base de datos en el programa Filemaker para el almacenamiento y manejo de los datos florísticos generados por los sitios GLORIA en los Andes.
Participar y sistematizar junto con el personal de CONDESAN los dos talleres de trabajo regionales relacionados al tema. Para cumplir estas actividades se acordó entre todos un plan de trabajo de agosto a febrero 2012 en el que se detalla el alcance de cada actividad (Figura 4)

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2011-2012 Actividad Ago.

Sep.

Oct. Nov.

Dic.

Ene.

1.-Recepción de bases de datos de cada sitio 2.- Revisión y curación de las bases de datos por sitio 3.- Envío de revisiones a las bases de cada sitio 4.- Consolidación de las bases 5.- Generación de lista final de especies (V01) 6.- Base de datos final estructurada 7.- Base lista y publicada en el portal de la Red (V01) 8.- Identificación de especies-grupos "problema" 9.- 2 talleres regionales (e.g. Bolivia y Ecuador) - comparación vouchers 10.- Envío de muestras a especialistas 11.- Actualización bases datos con información recibida de especialistas 12.- Lista completa de la especies de los sitios. 13.- Actividad opcional: lista de spp. potenciales de su área de estudio

Figura 4. Cronograma acordado para la consolidación de la base de datos florísticos de la Red Andina de Monitoreo (Gloria). 4. Lista de Participantes NOMBRE Francisco Cuesta Selene Baez Francisco Prieto David Suarez Nestor Acosta Silvia Salgado Cristhian Aguirre Carlos Morales Byron Medina Paul Viñas Priscilla Muriel Alejandra Moscoso Andrea Santin Lenin Salinas Nataly Thomson Soledad Coello

INSTITUCIÓN Condesan - Red Andina de Monitoreo GLORIA Condesan – Proyecto Mapa de Ecosistemas Condesan - Sitio Pichincha Gloria Corporación Grupo Randi Randi MAE MAE MAE MAE MAE NCI – Perú PUCE PUCE U. de Loja U. de Loja U. de San Marcos – La Paz U. de Tucumán - Argentina

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Feb.