Climate change threatens a fragile ecosystem in the Andes

In the Andes mountains of Colombia, Ecuador, Peru, and Venezuela, tucked between the tree line and the line of permanent snow, is the páramo, a unique and hauntingly beautiful mountainous wetland that is threatened by climate change and growing temperature extremes.

The páramo of the Northern Andes is wet and cold. Temperatures can dip below freezing at night and soar above 60 degrees Farenheit during the day. But Daniel Ruiz Carrascal doesn't mind the extremes. He goes back to this ecosystem any chance he gets, to study how the environment is changing.

"Unfortunately, in the high-altitude ecosystems of the Andes, climate change is already underway," says Ruiz, a graduate research assistant at the International Research Institute for Climate and Society, and an associate professor at the School of Engineering in Antioquia, Colombia. "We've already seen higher temperatures, increased evaporation and less snow relative to rainfall. This warmer and drier climate stresses plants and forces fauna and flora species to climb to higher ground. If the changes continue, some species could become extinct."

“ The páramo is the primary water source for the Andean lowlands. It acts as a spongy holding area for glacial meltwater, steadily releasing throughout the dry season.”

Ruiz and his research colleagues in Colombia have monitored the páramo ecosystems since 2004, measuring changes in air circulation patterns, biodiversity, the number of wildfires, and surface water supply.

The páramo is home to nearly 5,000 plant species. More than 3,000 exist nowhere else on the planet. They have evolved the ability to withstand strong winds, dramatic temperature changes, low atmospheric pressure, and intense ultraviolet radiation. Uniquely adapted to these conditions, these species are highly vulnerable to climatic change.

But species extinction isn't the only concern. The páramo is the primary water source for the Andean lowlands. It acts as a spongy holding area for meltwater that flows from the glaciers above, steadily releasing it over the three-month dry seasons. The cities of Quito, Ecuador and Bogotá, Colombia, for example - home to nearly ten million people--depend on the páramo's water for drinking water, irrigation, hydropower and manufacturing.

Climate change threatens these Andean communities because it is causing glaciers and high altitude water bodies to disappear and it may be drying out the páramo, reducing its water-storage capacity. At the same time, population pressure and water demand continue to rise. Anticipating changes to water availability will be a critical part of municipal planning and climate adaptation efforts. But first, researchers will need to understand the changes taking place in the páramo.

Recently, Ruiz's team has expanded to include Laia Andreu, a scientist at the Tree-Ring Lab of Columbia University's Lamont-Doherty Earth Observatory. They will analyze certain plant species in the páramo to try to unlock secrets about its climatic history. Combined with ongoing monitoring data, this will help shed light on changes we can expect in the future in this delicate and crucial ecosystem.

A lo largo de la cordillera de los Andes en Colombia, Ecuador, Perú y Venezuela, ubicado entre la cota máxima de árboles y la línea de lo que solíamos llamar nieves perpetuas, se encuentra el páramo, un ecosistema único e inquietantemente sublime que está amenazado por el cambio climático.

El clima en el páramo de los Andes del Norte es húmedo y frío. Las temperaturas pueden alcanzar valores por debajo del punto de congelación en la noche, y aumentar rápidamente a valores cercanos a los 15°C durante el día. Pero esto no me preocupa. Al contrario, estar en este ecosistema me fascina. Por eso regreso a él, cada que puedo, con el objetivo de investigar los cambios ambientales que se están presentando en este ecosistema. Mi nombre es Daniel Ruiz Carrascal, y soy asistente de investigación a nivel de postgrado del Instituto Internacional de Investigaciones de Clima y Sociedad, y profesor asociado en la Escuela de Ingeniería de Antioquia, en Colombia.

Desafortunadamente, en los ecosistemas de alta montaña de los Andes tropicales, el cambio climático ya ha venido manifestándose. Hemos detectado importantes aumentos en la temperatura, mayores tasas de evaporación, y menos nieve con respecto a la lluvia. Cambios como éstos generan estrés en las plantas y pueden acarrear el desplazamiento vertical de las especies. Si estos cambios continúan presentándose de manera tan acelerada, ellos podrían causar que algunas especies se extingan.

“ El páramo es la fuente primaria de agua para las zonas bajas de los Andes.Grandes centros urbanos como Quito y Bogotá - que son el hogar de casi diez millones de personas en total- dependen de los ecosistemas de montaña para su suministro agua.”

Mis colegas de investigación de la Escuela de Ingeniería de Antioquia y yo hemos monitoreado continuamente los ecosistemas de páramo desde el año 2004. Nos hemos concentrado en torno a los cambios en los patrones de circulación atmosférica, los niveles de biodiversidad, la frecuencia de incendios en alta montaña, y el suministro de agua.

El páramo es el hogar de cerca de 5.000 especies de plantas. Más de 3.000 no existen en ningún otro lugar del planeta. Ellas han evolucionado de tal manera que tienen la capacidad de soportar vientos fuertes, cambios drásticos de temperatura, baja presión atmosférica, y radiación ultravioleta intensa. Dado que las especies se han adaptado especialmente a estas condiciones, ellas son de manera particular muy vulnerables al cambio climático.

Pero la extinción de especies no es la única preocupación. El páramo es la fuente primaria de agua para las zonas bajas de los Andes. Grandes centros urbanos como Quito y Bogotá - que son el hogar de casi diez millones de personas en total- dependen de los ecosistemas de montaña para su suministro agua. Y en toda la región andina, las aguas superficiales del páramo son esenciales no sólo para el uso doméstico e industrial, sino también para el riego y la generación de energía hidroeléctrica.

El cambio climático amenaza las comunidades andinas con un régimen de escorrentía menos estable, una reducción de la capacidad de almacenamiento del páramo, y menos disponibilidad de agua durante la prolongada estación seca. Al mismo tiempo, la presión demográfica y la demanda de agua siguen aumentando. Anticiparse a los cambios en la disponibilidad del agua será una parte crítica de la planificación municipal y los esfuerzos de adaptación. Sin embargo, primero debemos entender los cambios que están ocurriendo en las zonas de páramo.

Recientemente, mi equipo se ha expandido para incluir a Laia Andreu, una dendrocronóloga del Laboratorio de Anillos de árboles del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia. Pretendemos utilizar los análisis de anillos de árboles para revelar secretos sobre la historia climática del páramo. En conjunto con la campaña de monitoreo que hemos propuesto, estas nuevas actividades nos ayudarán a discernir los cambios que podríamos esperar en el futuro en este delicado y crucial ecosistema.