Los núcleos de turba se extrajeron en el año 2010 en el Parque Nacional Natural El Cocuy, que protege a la Sierra Nevada del Cocuy, situada al noroeste de los departamentos de Boyacá y Arauca, en el norte de la Cordillera Oriental de los Andes colombianos, aproximadamente a los 6° 27' N, 72° 17' O. Específicamente, el núcleo de turbera Cocuy 1 (COCI) fue obtenido en el "Valle de los Cojines" en 6°28'37.79" N, 72°16'42.14" O a 4202 metros de elevación sobre el nivel del mar, tomado del sector centro oriental del humedal el cual tiene un tamaño aproximado de 80 ha. El núcleo de turbera Cocuy 2 (COC2) se adquirió a la orilla del lago "Los Patos" a 6°29'52.02" N, 72°17'20.34" O a 4600 m (Fig. 1). La turbera donde se tomó el núcleo COC2 se encuentra en una terraza glaciar justo encima del Valle de los Cojines a menos de 1500 m lineales del núcleo COC1. La vegetación dominante en ambos sitios es Distichia muscoides (Juncaceae) con individuos dispersos de Senecio formosoides Cuatrec. (Asteraceae) y Werneria pygmaea Gillies ex Hook. & Arn. (Fig. 2). En el sitio COCI D. muscoides tiene una cobertura de aproximadamente el 80%, seguida por Werneria pygmaea con una cobertura del 10%, individuos dispersos de S. formosoides (<2%) y musgos de los géneros Campylopus y Breutelia (ca 5%). El sitio COC2 está dominado por D. muscoides (60%) seguido por W. pygmeae (30%), musgos del género Campylous (ca 5%) y unos pocos individuos de S. formosoides (<1%). El pH de ambos sitios es levemente ácido con valores por encima de 5 y con una conductividad eléctrica baja menor a 3 μS cm^-1 (Tabla 1).

Figura 1

Figura 2

Tabla 1

Cada núcleo fue extraído utilizando un tubo de PVC con puntas en los bordes, con 60 cm de largo y 10 cm de diámetro. Los núcleos comprenden 50 cm de turba. Al retirar el tubo se usó una tapa de PVC en la parte inferior ajustada manualmente. Las muestras se mantuvieron rígidas durante el traslado hasta el laboratorio debido a la dureza de D. muscoides. Los núcleos se congelaron por 48 horas para evitar la compresión de la turba. Para extraer los núcleos del molde se descongelaron por algunos minutos y seguidamente se fraccionan en fragmentos de 2 cm de espesor. Todas las muestras se secaron en el horno a 75°C durante 48 horas hasta que no hubo cambio en el peso. El extraer un solo núcleo de cada sitio limita nuestro entendimiento de la variabilidad espacial dentro del humedal pero estudios en otras turberas han mostrado la representatividad de un solo núcleo es suficiente para describir los procesos de cambio recientes (Turetsky et al. 2000).

Para el análisis de los macrofósiles se usó un Estereomicroscopio Zeiss DV4 con un zoom continuo de 8x a 32x y se examinó una porción de aproximadamente 2 cm de ancho y 2 cm de largo de cada segmento de turba si se podían diferenciar restos, o la muestra completa si el segmento del núcleo presentaba un alto grado de descomposición. En cada muestra separamos y medimos el porcentaje de raíces, musgos, juncos y restos no identificables. La proporción fue establecida bajo criterio del observador.

Usamos dataciones de cronologías continuas con ²¹⁰Pb. Las cronologías de ²¹⁰Pb nos permiten asignar una edad absoluta a las diferentes profundidades del núcleo usando la proporción de ²¹⁰Pb activo en la muestra con respecto a la actividad del ²¹⁰Pb en la superficie (Appleby et al. 1997). Las raíces de D. muscoides pueden intervenir en la movilización secundaria de cationes en la turba, sin embargo, evidencia de capas de ceniza proveniente de erupciones volcánicas ha corroborado de manera independiente las fechas asignadas por decaimiento radioactivo de ²¹⁰Pb (Benavides et al. 2013), el cual hace parte del proceso de decaimiento del ²³⁸U. Durante el proceso de decaimiento de ²³⁸U que se encuentra de manera natural en los sustratos, se pasa por un estadio gaseoso en ²²⁶Ra el cual se distribuye en la atmósfera. El proceso de decaimiento radiactivo continua y luego de varios intermediarios de corta vida, el gas ²²⁶Ra pasa a ²¹⁰Pb que se deposita inmediatamente y cubre la superficie del suelo. Este exceso de ²¹⁰Pb con respecto a la concentración del substrato se denomina el exceso no soportado de ²¹⁰Pb y la proporción en la cual este exceso disminuye con el tiempo es el principio de la datación. Uno de los supuestos principales del modelo es que la cantidad de ²¹⁰Pb proveniente de la atmósfera es constante en el tiempo lo que permite realizar las estimaciones de la proporción del elemento que ha decaído a lo largo de la columna de turba. La concentración de ²¹⁰Pb se determina disolviendo el sustrato en concentraciones de ácidos fuertes y luego agregando una superficie de cobre (2x2 cm) sobre la cual los átomos de ²¹⁰Pb se adhieren. La placa de cobre con el recubrimiento de los átomos metálicos extraídos de la turba es llevada a un espectrómetro de partículas alfa ORTEC 576, el cual detecta las desintegraciones radioactivas provenientes de átomos de ²¹⁰Pb en un intervalo de tiempo y con base en esto se determina la concentración de ²¹⁰Pb en la muestra (Turetsky et al. 2004).

Usamos un trazador de ²⁰⁸Po para determinar la eficiencia de la extracción agregando una cantidad conocida de ²⁰⁸Po al inicio del proceso para determinar el porcentaje final de ²¹⁰Pb extraído de la muestra. Las dataciones de turba usando ²¹⁰Pb presentan dos fuentes de error importantes: la primera es la incertidumbre en la detección de los eventos de desintegración ya que estos ocurren a intervalos no periódicos. La segunda proviene del ajuste del modelo de entrada constante de ²¹⁰Pb al sistema. Ambas fuentes de error son incluidas en el cálculo de la incertidumbre de las fechas estimadas (Appleby et al. 1997, Turetsky et al. 2004).

Las dataciones se realizaron sobre secciones circulares de 2 cm de espesor y 10 cm de diámetro. Debido a la compactación de la turba los primeros centímetros del núcleo representan intervalos de tiempo cortos (meses-años), a mayor profundidad la descomposición y compactación de la turba hace que cada sección de dos centímetros represente varias décadas. Así, la compresión de la turba causa una distribución asimétrica de la representatividad de las diferentes épocas con una alta resolución de los últimos 20 años.

Nosotros tomamos como variables climáticas de interés los registros históricos de precipitación y temperatura, para esto usamos una combinación de registros históricos de estaciones nacionales e interpolaciones globales construidas con Modelos de Circulación Globales (GCM). Tomamos los datos usando el portal de manejo de datos del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (Intergovernmental Panel of Climate Change-IPCC "http: http://ipcc-data.org/"). Los datos de temperatura promedio anual fueron obtenidos del Climate Prediction Center (CPC "http: http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/realtime/GIS/retro.shtml"). Datos de la precipitación anual para el periodo 1900-2010 se obtuvieron del Earth System Research Laboratory (http://climate.geog.udel.edu/~climate/html_pages/download.html#P2011rev). La resolución espacial de los datos usados fue de 0,5° por lo que ambos sitios tienen el mismo valor de temperatura y precipitación a pesar de estar a más de 500 metros de distancia horizontal y 300 metros de diferencia en elevación. La resolución temporal que usamos para los registros climáticos proviene de interpolaciones mensuales de temperatura global desde enero de 1900 hasta diciembre de 2010. Nosotros usamos datos promediados de precipitación y temperatura por década de 1900 a 1990. Los últimos 20 años de registros los analizamos anualmente para que correspondieran de manera más cercana con las dataciones obtenidas. Nuestro estudio se centra en la variabilidad temporal de la temperatura y precipitación y se debe reconocer que estos valores son promedios sobre el área cubierta.

Los cambios en la proporción de los diferentes tipos de vegetación observados en los núcleos fueron relacionados con registros históricos de precipitación y temperatura. Los registros históricos de las variables climáticas son producto de interpolaciones debido a la ausencia de registros continuos en las estaciones meteorológicas cercanas. Todos los análisis estadísticos y las figuras fueron llevados a cabo usando R x64 3.1.1 (R Core Team 2016).

Las velocidades de acumulación de turba se aceleran notablemente durante los últimos 20 años indicando cambios importantes en los factores que controlan la producción y la descomposición (Fig. 3). La distribución de los macrofósiles en los dos núcleos estuvo dominada por D. muscoides durante los últimos 20 años con evidencia de raíces de esta especie desde el año 1900. Los musgos diferentes a Sphagnum muestran un aumento en su porcentaje de participación dentro del núcleo durante el periodo 1980 - 2000 aproximadamente, para luego desaparecer casi completamente; aunque en el núcleo COC1 se evidencia un aumento en las tasas de acumulación durante los últimos 10 años (Fig. 3). Sphagnum fue poco abundante y solo se observaron unos pocos fragmentos de tallo y hojas de Sphagnum pylaesii Brid. el cual no es formador de turba (Fig. 4 a-d).

Figura 3

Figura 4

La disminución en la dominancia de D. muscoides estuvo acompañada de un aumento de materia orgánica en diferentes estados de descomposición sin una afinidad taxonómica particular o por un incremento en la abundancia de musgos diferentes a Sphagnum. Entre los musgos diferentes a Sphagnum se encontraban en orden descendente de abundancia las siguientes especies: Campylopus anderssonii (Müll. Hal.) A. Jaeger, Breutelia chrysea (Müll. Hal.) A. Jaeger, Straminergon stramineum (Dicks. ex Brid.) Hedenãs y Bryum laevigatum Hook. f. & Wilson.

Los registros para los porcentajes de D. muscoides difieren entre las dos localidades. En COC1 en el Valle de los Cojines se observan restos de D. muscoides dominando el humedal durante los últimos 100 años. En COC2 D. muscoides es dominante en los últimos 25 años. Durante el periodo comprendido entre 2000 y 2005 D. muscoides disminuyó su dominancia en COC1 y aumentó su dominancia en COC2. Entre los años 2005 y 2010 D. muscoides fue dominante en ambos sitios (Fig. 4 a-d).

Los restos vegetales no identificados ("debris") son abundantes en las partes más profundas del núcleo COC2 y por el contrario son casi asuntes en el núcleo COCI; allí por el contrario abundan los restos identificables de D. muscoides. Los restos de plantas no identificables son remanentes in situ de plantas descompuestas diferentes a D. muscoides, debido a que no se observan las vainas de las hojas que son la parte más resistentes a la descomposición del pasto (Fig. 4 a-d).

Variables climáticas registradas entre el periodo de 1990 hasta el 2010 permiten evidenciar el efecto del comportamiento climático en los ecosistemas de la Sierra Nevada del Cocuy, posibilitando la reconstrucción de ambientes pasados por medio de la relación del cambio climático y las sucesiones vegetales de las turberas, al considerar la temperatura y precipitación promedio registradas para la región (Fig. 4 e-f).

En el periodo registrado (1900-2010), la temperatura de la Sierra Nevada del Cocuy presenta un incremento global de más de 1°C para los últimos cien años. Este incremento expone diversas fluctuaciones, que van desde pequeños aumentos hasta abruptas disminuciones. Los registros de precipitación para los últimos 100 años comprenden un incremento global de precipitación con un valor de aproximadamente 300 milímetros por año y un comportamiento general de extremas fluctuaciones.

El incremento global en la temperatura presenta una relación positiva para la aparición y dominancia de Distichia en cada uno de los núcleos. Hecho contrario al comportamiento encontrado para los macrofósiles de musgos y restos vegetales no identificados, los cuales se ven afectados negativamente por dicho aumento. Un caso particular, es la aparición simultánea de Distichia en los dos núcleos a partir del año 2000, hecho relacionado con el incremento en 1°C de la temperatura para los últimos diez años. La colonización y máxima aparición de musgos para el periodo comprendido desde 1970 hasta el año 1980 se encuentra asociada con un incremento en las variables climáticas de temperatura y precipitación, con un valor de aproximadamente 14.23°C y 2600 milímetros por año (Fig. 4 e-f).

MMV redacto el manuscrito y lidero el trabajo de análisis de la información, MMB y DB participaron de la recolección y análisis de la información, JCB corrigió desarrollo la idea, reviso las versiones finales del manuscrito y participo en el análisis de los resultados.