Investigación >> Líneas de investigación

El ICAE ha organizado su producción de conocimientos en seis áreas de estudio que representan diferentes niveles de integración en el continuo que va desde los individuos hasta los paisajes y la biosfera y desde los cultivos hasta los sistemas de producción y sus impactos sociales. Sin embargo, las líneas no se desarrollan como ejes paralelos ya que existen conexiones entre ellas que permiten abordar de forma complementaria y multiescalar los complejos problemas ecológicos y ambientales del mundo tropical.

Ecofisiología de plantas de ecosistemas naturales y cultivadas

Estudia los mecanismos de adaptación de las plantas ante las condiciones del medio tropical, principalmente a condiciones extremas como sequía, salinidad, bajas temperaturas y sombra. Asimismo analiza las respuestas funcionales de las plantas a la variación estacional de parámetros ambientales, los óptimos de respuesta de diferentes especies y el efecto en su distribución y capacidad de colonización. En plantas cultivadas se analiza la respuesta a las condiciones del medio como un mecanismo para seleccionar los cultivares mejor adaptados o para manipular las condiciones ambientales con el fin de mejorar el desarrollo y productividad de los cultivos.

Logros resaltantes:

• Consolidación del ICAE como una referencia internacional en las investigaciones ecofisiológicas en el páramo andino, estudiando los mecanismos de adaptación de plantas al medio ambiente tropical frío.
• Contribuir a la compresión del funcionamiento de ecosistemas tropicales contrastantes (sabana, selva nublada y estacional, páramos, ambientes áridos) a través del análisis comparativo de los mecanismos adaptativos de las plantas presentes en estos ambientes.

Ecología de poblaciones y comunidades

Estudia la estructura, diversidad y dinámica de poblaciones y comunidades vegetales y su respuesta a factores ambientales, interacciones bióticas y manejo. A nivel de poblaciones se estudian, integrando enfoques empíricos y de modelaje matemático, los procesos de reproducción, dispersión, establecimiento y crecimiento. Se investigan las respuestas poblacionales a cambios ambientales y a perturbaciones, así como los factores de mortalidad, y sus efectos sobre la dinámica espacio-temporal de las poblaciones. A nivel de comunidades, a partir del estudio de la composición, estrategias adaptativas e interacciones de las especies, se analiza y predice el comportamiento de las mismas ante cambios ambientales y disturbios. Se utilizan herramientas de análisis multivariado y modelaje matemático. Se enfatiza el análisis de las interacciones de competencia -facilitación entre especies para comprender su papel en el mantenimiento de la diversidad y estabilidad de los ecosistemas. Estos estudios permiten diseñar estrategias de manejo y conservación de la biodiversidad.

Logros resaltantes:

• Análisis de la dinámica de poblaciones de plantas (gramíneas y árboles) de las sabanas estacionales, cuantificando la producción de propágulos, la supervivencia y crecimiento de individuos así como identificando las transiciones críticas y los factores de mortalidad (como el fuego, la sombra y el stress hídrico). Este tipo de conocimientos contribuye al manejo de las sabanas, bien sea para su reforestación o para su uso ganadero.
• Análisis de las interacciones competitivas de pastos nativos y sus efectos sobre la dinámica de crecimiento. Los resultados ayudan a indagar las causas de la dominancia de ciertas especies en distintos habitas.
• Estudio detallado de la estructura, diversidad y dinámica de comunidades de sabana, selva nublada y páramo, y su relación con gradientes de factores ambientales (ej. altitudinal, hídrico, nutricional). Los resultados sirven de base para analizar las implicaciones del cambio climático global y de las estrategias de manejo.
• Estudio detallado de la dinámica de recuperación del ecosistema páramo después del disturbio antrópico lo cual constituye un aporte original al conocimiento de los mecanismos de la sucesión secundaria en ecosistemas no forestales y contribuye al diseño de estrategias de conservación y restauración.
• Se ha hecho investigación en las causas que limitan la regeneración espontánea de las laderas degradadas en los Andes venezolanos, como primer paso para iniciar proyectos de restauración de estas extensas áreas.

Ecosistemas y agroecosistemas

Analiza los flujos de energía, agua y nutrientes en ecosistemas naturales y sus sistemas de reemplazo, y las consecuencias de la transformación antrópica sobre la estabilidad y los servicios ecológicos ecosistémicos. En el caso de los agroecosistemas, se analiza su estabilidad y sustentabilidad con relación a las pérdidas de suelo por erosión, cambios en el balance hídrico, pérdidas de materia orgánica del suelo, entre otros aspectos, con el objetivo de diseñar sistemas agrícolas que permitan obtener una producción de interés económico y social minimizando los impactos ecológicos y aumentando la eficiencia en el uso de insumos. Se trabaja en la puesta a punto de modelos matemáticos de simulación como herramienta para el manejo agrícola y la toma de decisiones a nivel regional.

Logros resaltantes:

• Se ha aplicado el enfoque de ecosistemas al estudio de sabanas y páramos contribuyendo a un mejor conocimiento de estos sistemas en cuanto a procesos productivos, balance de agua y ciclado de nutrientes.
• Análisis detallado del ciclado de nitrógeno en agroecosistemas paperos, en especial la eficiencia en el uso del fertilizante nitrogenado y las pérdidas de este nutriente. Se han desarrollado modelos de simulación del agroecosistema papa que pueden ser utilizados para diseñar mejores prácticas de fertilización y de riego.
• Se ha estudiando el balance de nutrientes y la erosión en cultivos de café bajo sol y bajo sombra.
• Se ha investigado el rol del descanso sobre la fertilidad del suelo en sistemas agrícolas con descansos largos de los Andes venezolanos y bolivianos.
• Se ha trabajado sobre el balance hídrico de agroecosistemas andinos, principalmente paperos y con la información colectada se han alimentado modelos para optimizar el uso de este recurso.
• Se han realizado experimentos de campo utilizando trazadores para estudiar la dinámica de la descomposición de la materia orgánica del suelo en una serie de ecosistemas venezolanos y con esta información se han calibrado y validado modelos de simulación que permiten predecir el efecto del cambio climático sobre este importante reservorio de carbono.

Ecología regional y del paisaje

El estudio del componente espacial es fundamental para entender los procesos ecológicos; la línea de investigación en Ecología Regional y del Paisaje analiza problemas ecológicos inherentes a la estructura, funcionamiento y dinámica de los paisaje tanto naturales como intervenidos. Se estudian aspectos como la distribución actual de los ecosistemas naturales y sus sistemas de reemplazo, la dinámica de transformación del paisaje por influencia antrópica, el uso de la tierra y su relación con factores ambientales y socio-económicos. Se trabaja con modelos ecológicos espaciales para interpretar la dinámica de las especies y de la vegetación en relación con los factores ambientales, y simular la posible respuesta de estas especies y de la vegetación frente a los procesos de transformación y cambio climático global.

Logros resaltantes:

• Se han descrito y mapeado las principales unidades de vegetación de los Llanos. Esta información ha servido de base para el análisis de los efectos del manejo humano sobre el paisaje (ej. modificación de los patrones de drenaje) y para el diseño de estrategias de conservación.
• Se han elaborado mapas de las unidades ecológicas y de vegetación del Estado Mérida y de los Andes de Venezuela.
• Se han producido modelos de distribución de especies en el contexto espacial, y la simulación de su distribución en escenarios de cambio climático.
• Se han desarrollado modelos de distribución de hábitat para especies animales en los Llanos venezolanos. Se han realizado análisis de los cambios en el paisaje en diferentes áreas de la geografía venezolana.

Ecología y desarrollo sustentable

Examina críticamente los procesos y modelos actuales de desarrollo y trabaja en la formulación de alternativas para un desarrollo sustentable. Interpreta la dimensión temporal-histórica de la ocupación humana de los sistemas naturales y su relación con la dinámica socioeconómica y cultural. Analiza los procesos ecológicos, económicos y sociales que regulan la producción campesina bajo la premisa de alcanzar el desarrollo de una agricultura sustentable, considerando el incremento de la productividad y la calidad de vida.

Logros resaltantes:

• Se han descrito y analizado los condicionantes ecológicos de muchos de los sistemas de producción de los Andes y sus zonas de influencia, tales como los sistemas paperos, el sistema socioambiental del Sur del Lago de Maracaibo, el sistema cafetalero, entre otros.
• Se ha analizado detalladamente la problemática de la semilla de papa, como uno de los aspectos claves del sistema papero andino.
• Se han realizado acciones concertadas entre varias entidades y las comunidades tendientes al rescate de las papas negras nativas de los andes.
• Se han desarrollado e implementado estrategias participativas para la conservación y manejo de los páramos Venezolanos.

Dinámica ambiental tropical

Estudia el contexto ambiental en el que ocurren los fenómenos ecológicos, el funcionamiento de ecosistemas y agroecosistemas en relación a las características climáticas, hidrológicas y de sustrato, el cambio climático y sus posibles impactos ambientales. Se trabaja en creación de bases de datos para el manejo de modelos climáticos, ecohidrológicos y de procesos erosivos.

Logros resaltantes:

• Estudio del impacto que tiene sobre la dinámica del agua y la erosión el reemplazo de los sistemas naturales andinos al convertir su espacio en diversas formas de uso de la tierra. Por ejemplo, en cafetales, se mostró la importancia sobre la erosión de la forma de manejo ("sol" y "sombra") resultando con mayores pérdidas el cafetal de "sol".
• Estudios comparativos entre bosque siempreverde y seco, así como su cambio por hortalizas y pasturas, donde los flujos de escurrimiento fueron mucho mayores en los cultivos de hortalizas y los montos de fracción mineral erosionada bajo cultivo de papa resultaron muy superiores al de apio y zanahoria, pero inferiores al del pastizal al ser pastoreado.
• Estudios en el agroecosistema papero a gran altitud mostrando bajo escurrimiento y erosión en el cultivo y luego de varios años descanso, y sólo leves incrementos después de las cosecha.
• Estudios en selvas nubladas y sus pastizales de reemplazo han mostrado cómo en los pastizales de Pennisetum clandestinum (kikuyo) las altas pérdidas hídricas por transpiración determinan suelos más secos en estos ambientes y en consecuencia con menor potencial de contribución al drenaje de las cuencas que las selvas originales.
• Estudios de cambios en los patrones de drenaje en selvas nublada con aumentos en las precipitaciones, sugiriendo un incremento notable del drenaje en un escenario de cambio climático donde aumenten las intensidades de precipitación.
• Estudios de flujos hídricos en pasturas de Digitaria decumbens (pangola) y cultivo de maíz, que muestran que éste último permite mayor drenaje profundo y como consecuencia suelos más secos que el pasto pangola.