UNIVERSIDAD DE JAÉN FACULTAD DE CIENCIAS EXPERIMENTALES DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA ANIMAL, VEGETAL Y ECOLOGÍA TESIS DOCTORAL ANÁLISIS DE LA DINÁMICA POBLACIONAL DE LOS UNGULADOS EN SIERRA MORENA ORIENTAL: FACTORES INFLUYENTES E IMPLICACIONES EN LA GESTIÓN CINEGÉTICA PRESENTADA POR: ANTONIO JESÚS LÓPEZ MONTOYA DIRIGIDA POR: DRA. D.ª CONCEPCIÓN AZORIT CASAS JAÉN, 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 ISBN 978-84-9159-210-5 Universidad de Jaén TESIS DOCTORAL ANÁLISIS DE LA DINÁMICA POBLACIONAL DE LOS UNGULADOS EN SIERRA MORENA ORIENTAL: FACTORES INFLUYENTES E IMPLICACIONES EN LA GESTIÓN CINEGÉTICA Presentada por Antonio Jesús López Montoya para optar al título de Doctor en Ciencias por la Universidad de Jaén Dirigida por: Concepción Azorit Casas Jaén, septiembre de Universidad de Jaén TESIS DOCTORAL ANÁLISIS DE LA DINÁMICA POBLACIONAL DE LOS UNGULADOS EN SIERRA MORENA ORIENTAL: FACTORES INFLUYENTES E IMPLICACIONES EN LA GESTIÓN CINEGÉTICA Presentada por Antonio Jesús López Montoya para optar al título de en Ciencias por la Universidad de Jaén Dirigida por: Concepción Azorit Casas septiembre de 2017 Tesis Doctoral ANÁLISIS DE LA DINÁMICA POBLACIONAL DE LOS UNGULADOS EN SIERRA MORENA ORIENTAL: FACTORES INFLUYENTES E IMPLICACIONES EN LA GESTIÓN CINEGÉTICA Memoria de tesis presentada por D. Antonio Jesús López Montoya para optar al título de Doctor en Ciencias por la Universidad de Jaén Esta Tesis Doctoral ha sido dirigida por la Doctora Dñ Azorit Casas, Profesora Titular de Biología Animal, Biología Vegetal y Eco Jaén, septiembre de 2017 Vº Bº de la directora Fdo.: Concepción Azorit Casas Doctorando Fdo.: Antonio Jesús López Montoya Tesis Doctoral ANÁLISIS DE LA DINÁMICA POBLACIONAL DE LOS UNGULADOS EN SIERRA MORENA ORIENTAL: FACTORES INFLUYENTES E IMPLICACIONES EN LA GESTIÓN CINEGÉTICA presentada por D. Antonio Jesús López Montoya en Ciencias por la Universidad de Jaén. do dirigida por la Doctora Dña. Concepción de Universidad del Departamento de Biología Animal, Biología Vegetal y Ecología de la Universidad de Jaén. Vº Bº de la directora de la Tesis Fdo.: Concepción Azorit Casas Doctorando Fdo.: Antonio Jesús López Montoya El doctorando Antonio Jesús López Montoya y la directora de la Tesis Concepción Azorit Casas garantizamos, al firmar esta Tesis Doctoral, que el trabajo ha sido realizado por el doctorando bajo la dirección de la directora de la Tesis y hasta donde nuestro conocimiento alcanza, en la realización del trabajo, se han respetado los derechos de otros autores a ser citados, cuando se han utilizado sus resultados o publicaciones. Jaén, septiembre de 2017 Directora de la Tesis Fdo.: Concepción Azorit Casas Doctorando Fdo.: Antonio Jesús López Montoya Esta Tesis Doctoral ha sido realizada en el Área de Zoología del Departamento de Biología Animal, Biología Vegetal y Ecología de la Universidad de Jaén, bajo la dirección de la Dra. Concepción Azorit Casas y con la colaboración los Centros de Lugar Nuevo (LN) y Selladores- Contadero (SC), del Organismo Autónomo de Parques Nacionales (OAPN) del Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino. Parte de los resultados obtenidos han sido: Presentados en el 28th International Workshop on Statistical Modelling, Palermo (Italia), Statistical models to density-dependence detection in Mediterranean deer populations, López-Montoya, A.J., Azorit, C., García-Garrido, I., Gutiérrez, R. and Moro, J. (2013). Publicados en la revista Ecological Research, Drivers of population growth variations for two Mediterranean sympatric Deer, A.J. López-Montoya, J. Moro, C. Azorit (2017). Y en revisión en la revista Journal of Arid Environments, Understanding the relative hunting effect on sympatric deer population dynamics in Mediterranean semi-arid ecosystems, C. Azorit, J. Moro, R. Gutiérrez-Cobo, A.J. López-Montoya. Para la realización de este trabajo se ha contado con la financiación de los Proyectos RNM-03087 (Consejería de Innovación Ciencia y Empresa, Junta de Andalucía), fondo FEDER (Fondo Europeo de Desarrollo Regional de la Comisión Europea) y PAI RNM-175 y el CICT (Centro de Instrumentación científico Técnica) de la Universidad de Jaén. Los trabajos de campo han sido realizados por el personal de LN y SC, y para las estimas de abundancia se ha contado con la asistencia técnica de L. Linares y D. Burón. Los esquemas y dibujos de los cérvidos los realizó A. Martínez-Ruiz siendo las fotografías de C. Azorit. La expresión en Inglés escrito para la publicación de resultados en revistas científicas ha sido mejorada por N. Snow de la Academia English International. AGRADECIMIENTOS En primer lugar, quiero expresar mis agradecimientos a mi directora de tesis, la doctora Concepción Azorit Casas, por haberme brindado la oportunidad de realizar este trabajo, así como el gran esfuerzo, dedicación, apoyo y sobre todo la infinita paciencia que me ha dedicado para que este trabajo se llevase a cabo. Además quiero darle las gracias por lo gran persona que es y por la gran amistad que he encontrado en ella. A Javier Moro y Ramón Gutiérrez por proporcionarnos toda la información posible de las fincas de estudio Lugar Nuevo y Selladores- Contadero. Al Departamento de Biología Animal, Biología Vegetal y Ecología de la Universidad de Jaén por darme la oportunidad de realizar este trabajo. A mi querida Irene por estar siempre ahí “al pie del cañón” ofreciéndome siempre su incondicional apoyo, comprensión, paciencia, ánimo y un largo etcétera para el cual no hay páginas suficientes en este trabajo. También a sus padres José Carlos y Eva María así como a su hermana Laura que siempre se preocupan por nosotros y nos ayudan en todo y porque la expresión “buenas personas” se les queda corta. A su hermano Álvaro, por su gran ayuda en el diseño y realización de la portada de este trabajo. A mi padre, que siempre hizo lo imposible para inculcarnos la afición por el conocimiento, a mi madre por secundarlo, a mi hermana Mari porque sus palabras siempre sirven de esperanza en los malos momentos, a mi hermana Toñi porque siempre me ha ayudado en todo así como sus sabios consejos, a mi hermana Ani por su incombustible ayuda y disposición, a mi hermana Carmen porque me ha acompañado siempre, y a mi tío Fernando por ser nuestro segundo padre. A mis amigos, Kike, Rocío y Juanico por estar siempre ahí cuando los necesito, a mi primo Miguel por los buenos momentos que siempre pasamos juntos. También nombrar a Rosita y Fran, Lydia y Antonio, Elvira, Fernando, Isa, María y Javi porque con ellos siempre he podido evadirme de la rutina. A mis compañeros de trabajo de las Salvamares Algenib, Denébola y Sirius por lo bien que me han hecho sentir siempre en mi trabajo y los grandes e inolvidables momentos que hemos vivido tanto profesionales como personales durante estos años. Finalmente, pero no por ello menos importante, dar las gracias a mi cuñado Manolo ya que sin su ayuda, quizás, este trabajo no hubiese sido posible. 1 Índice 1 Resumen ........................................................................................................ 7 Summary .................................................................................................... 11 2 Introducción general .................................................................................... 15 2.1 Especies y Área de Estudio ................................................................. 15 2.2 Dinámica poblacional de cérvidos cinegéticos .................................... 25 3 Objetivos e Hipótesis de trabajo .................................................................. 39 4 Metodología General ................................................................................... 43 4.1 Modelos para el estudio de factores denso-dependientes .................... 43 4.2 Modelos lineales generalizados para el estudio de los factores denso- dependientes y denso-independientes.............................................................. 47 4.3 Modelo de espacio de estados bajo un enfoque Bayesiano para el estudio de los factores denso-dependientes y denso-independientes ........................... 48 5 Resultados ................................................................................................... 51 5.1 CAPÍTULO 1. ESTIMAS DE ABUNDANCIA, ANIMALES CAZADOS Y DATOS CLIMÁTICOS .......................................................... 53 5.2 CAPÍTULO 2. MODELOS LINEALES PARA LA DETECCIÓN DE DENSO-DEPENDENCIA EN POBLACIONES DE CÉRVIDOS ................ 71 5.3 CAPÍTULO 3. INFLUENCIA DE FACTORES INTRÍNSECOS Y EXTRÍNSECOS EN LA DINÁMICA POBLACIONAL DE CÉRVIDOS MEDITERRÁNEOS ....................................................................................... 91 5.4 CAPÍTULO 4. ESTUDIO DE LA DINÁMICA POBLACIONAL DE UNGULADOS CINEGÉTICOS MEDIANTE INFERENCIA BAYESIANA105 6 Síntesis de resultados ................................................................................. 125 7 Conclusiones generales ............................................................................. 131 8 Bibliografía ................................................................................................ 135 9 Anexos ....................................................................................................... 151 2 3 Índice de Figuras Figura 1: Distribución actual de las poblaciones de ciervo y gamo en España. (Fuente: Ministerio de Medio Ambiente). ...............................................................21 Figura 2: Fincas de Lugar Nuevo (LN) y Selladores-Contadero (SC) situadas en el Parque Natural de la Sierra de Andújar, Sierra Morena, Jaén. ................................22 Figura 3: Series temporales de la tendencia poblacional DDS de ciervos (Cervus elaphus hispanicus) y gamos (Dama dama) a través de los 16 años consecutivos de estudio, A y C corresponden a los ciervos y B y D corresponden a los gamos de LN y SC, respectivamente. ............................................................................................62 Figura 4: Probabilidad de detección de ciervos y gamos en Lugar Nuevo durante los muestreos de 2014. Los histogramas indican la distribución de los avistamientos y la curva la función de detección del modelo con mejor ajuste para cada tipo de muestreo: la mayoría representan resultados de muestreos lineales generales con post-estratificación, con las observaciones truncadas a 250 o 300 metros y los mejores estimadores han resultado ser la función ajustada al coseno “Hazard-cosine” y las series de Fourier con la función uniforme ajustada al coseno. .................................................................................................................................65 Figura 5: Número total de ciervos y gamos cazados en las dos fincas durante los 16 años de estudio consecutivos. .............................................................................67 Figura 6: Series temporales de los valores medios de las precipitaciones (en mm) de primavera, verano, otoño e invierno para cada finca de estudio durante los 16 años de estudio consecutivos. ..................................................................................69 Figura 7: Series temporales de los valores medios de las temperaturas (en ºC) de primavera, verano, otoño e invierno para cada finca de estudio durante los 16 años de estudio consecutivos. ..........................................................................................69 Figura 8: Series temporales de los valores medios de los índices de Gaussen de primavera, verano, otoño e invierno para cada finca de estudio durante los 16 años de estudio consecutivos. ..........................................................................................70 Figura 9: Rectas de regresión entre la tasa de crecimiento poblacional en el instante y la densidad en el instante − , utilizando DDS como estima de la densidad. A y C corresponden a los ciervos y B y D corresponden a los gamos de LN y SC, respectivamente. ......................................................................................81 4 Figura 10: Rectas de regresión entre la tasa de crecimiento poblacional en el instante y el logaritmo natural de la densidad en el instante − , utilizando DDS como estima de la densidad. A y C corresponden a los ciervos y B y D corresponden a los gamos de LN y SC, respectivamente. .......................................82 Figura 11: Test gráfico de detección de DD basado en el gráfico de autocorrelación parcial, utilizando DDS como estima de la densidad. A y C corresponden a los ciervos y B y D corresponden a los gamos de LN y SC, respectivamente. ......................................................................................................83 Figura 12: Series temporales de la tendencia poblacional para ciervos y gamos comprendidos entre los años 1999 y 2014. A y C para ciervos y B y D para gamos de LN y de SC respectivamente. Estimas de abundancia a través del modelo Bayesiano para ciervos y gamos (líneas continuas con intervalos creíbles al 95% de confianza representados por líneas discontinuas) en relación con los conteos (círculos abiertos) basados en el modelo Bayesiano más parsimonioso. La caza anual viene representada por los círculos cerrados. ..............................................119 5 Índice de Tablas Tabla 1: Resultados del Distance para ciervos de LN y SC. Donde Td: es la distancia de truncamiento, b: número de intervalos iguales para el binning de los datos, ni: número de individuos detectados, nc: número de grupos detectados, mcs: media del tamaño de los grupos obtenidos para cada muestra, Erm: tasa de encuentro, CV D%: coeficiente de variación de la estima de densidad. .................63 Tabla 2: Resultados del Distance para gamos de LN y SC. Donde Td: es la distancia de truncamiento, b: número de intervalos iguales para el binning de los datos, ni: número de individuos detectados, nc: número de grupos detectados, mcs: media del tamaño de los grupos obtenidos para cada muestra, Erm: tasa de encuentro, CV D%: coeficiente de variación de la estima de densidad. .................64 Tabla 3: Resultados del los test de detección de DD para las dos poblaciones de ungulados consideradas durante los años 1999-2014, utilizando la densidad de población estimada (DDS), como índice de abundancia. De izquierda a derecha: especie, finca, tipo de modelo (Ricker o Gompertz), valor de la pendiente (b), p- valor (p), coeficiente de determinación (R2), test de Shapiro-Wilk (SW) para probar la normalidad de los residuos y capacidad de carga (K=cérvido · km − 2). ..........80 Tabla 4: Estimación de los parámetros por máxima verosimilitud (ML) y por máxima verosimilitud restringida (REML) del modelo de espacio de estados de tipo Gompertz durante los años 1999 y 2014, considerando DDS como el índice de abundancia. De izquierda a derecha: especie, finca, método de inferencia estadística, intercepto (a) y coeficiente de regresión (c), varianza de la densidad poblacional (σ2), varianza del error de observación (τ2), valores del criterio AICc e intervalo de confianza para (c) al 95%. ...................................................................85 Tabla 5: Porcentaje (%) de animales cazados del total desglosados por edad y sexo en cada finca, junto con el valor de la caza máxima sostenible (MSY) como promedio de la población hasta el 50% de la capacidad de carga , estimada a partir del modelo logístico de tipo Gompertz. .........................................................87 Tabla 6: Selección de modelos GLM considerando como variable dependiente la estima de abundancia poblacional (PDS) para ciervos de las dos fincas. De izquierda a derecha: Número del modelo, variable explicativa en cada modelo, coeficiente de regresión ( ) junto con su error estándar, p-valor (P), diferencia entre el criterio de Akaike de un modelo y el del menor (∆AICc), pesos de Akaike (ω) y ratio evidente (ER). ......................................................................................100 6 Tabla 7: Selección de modelos GLM considerando como variable dependiente la estima de abundancia poblacional (PDS) para gamos de las dos fincas. De izquierda a derecha: Número del modelo, variable explicativa en cada modelo, coeficiente de regresión ( ) junto con su error estándar, p-valor (P), diferencia entre el criterio de Akaike de un modelo y el del menor (∆AICc), pesos de Akaike (ω) y ratio evidente (ER). ......................................................................................101 Tabla 8: Selección de modelos de espacio de estados Bayesianos, que explican la tasa de crecimiento poblacional para ciervos (Cervus elaphus hispanicus) en las dos fincas (LN y SC). De izquierda a derecha: Número del modelo, variable explicativa en cada modelo, tipo de finca con los valores medios de los parámetros de cada variable, junto con sus intervalos de confianza creíbles al 95%. .............114 Tabla 9: Selección de modelos de espacio de estados Bayesianos, que explican la tasa de crecimiento poblacional para ciervos (Cervus elaphus hispanicus) en las dos fincas (LN y SC). De izquierda a derecha: Número del modelo, variable explicativa en cada modelo, Deviance Information Criteria ( ) y pesos Bayesianos (w). Las variables explicativas en negrita son significativas al 95% o marginalmente significativas al 90% mediante intervalos creíbles (CI) que no contienen al 0. .......................................................................................................115 Tabla 10: Selección de modelos de espacio de estados Bayesianos, que explican la tasa de crecimiento poblacional para gamos (Dama dama) en las dos fincas (LN y SC). De izquierda a derecha: Número del modelo, variable explicativa en cada modelo, tipo de finca con los valores medios de los parámetros de cada variable, junto con sus intervalos de confianza creíbles al 95%. .........................................117 Tabla 11: Selección de modelos de espacio de estados Bayesianos, que explican la tasa de crecimiento poblacional para gamos (Dama dama) en las dos fincas (LN y SC). De izquierda a derecha: Número del modelo, variable explicativa en cada modelo, Deviance Information Criteria ( ) y pesos Bayesianos (w). Las variables explicativas en negrita son significativas al 95% o marginalmente significativas al 90% mediante intervalos creíbles (CI) que no contienen al 0. ....118 RESUMEN 7 1 Resumen En los últimos tiempos el aumento de las densidades de ungulados silvestres a nivel global está ocasionando impactos negativos en los ecosistemas naturales y pérdidas económicas por el deterioro de los hábitats e incluso de la condición corporal de las propias especies cinegéticas. En Zonas Especiales de Conservación, como es el caso de Sierra Morena Oriental en el sur de España, se registran las densidades de cérvidos más altas de Europa. En estas zonas de economía marginal y de gran valor ecológico, que albergan especies emblemáticas en peligro de extinción, la gestión cinegética es un desafío necesario para compaginar rentabilidad y conservación. Casi en ausencia de depredadores naturales, la caza se convierte aquí además de en un recurso económico de interés, en la principal herramienta de gestión y control de densidades de cérvidos pudiendo ser el factor demográfico dominante. Pero se ha constatado que la caza no siempre es eficiente para reducir el tamaño de la población y muchos estudios han demostrado la existencia de mecanismos de auto-regulación, que afectan a las tasas de crecimiento poblacional. En este contexto la evaluación de los conductores ecológicos responsables de fluctuaciones poblacionales merece especial atención. La importancia relativa de factores intrínsecos como la denso- dependencia o competencia intraespecífica, o factores extrínsecos como el clima, la competencia interespecífica o la propia caza, ha sido objeto de estudio y controversia desde hace décadas. Conocer la influencia de factores bióticos y abióticos en la dinámica de las poblaciones de cérvidos es esencial para el control de las mismas y para el diseño de programas de caza. En especial, detectar la presencia de efectos de denso-dependencia es crítico para el desarrollo de estrategias de caza adecuadas en poblaciones sobreabundantes. Sin embargo, probablemente debido a la complejidad de la detección de los procesos dependientes de la densidad, es raro encontrar trabajos en los que se plantee la gestión de la caza de acuerdo con la teoría logística de crecimiento poblacional. También son pocos los estudios que RESUMEN 8 han cuantificado los efectos de la presión de caza considerando a la vez los efectos de la densidad y los efectos climáticos sobre las tasas de crecimiento de la población. En general este tipo de estudios se ha llevado a cabo en ambientes climáticos norteños, existiendo muy poca información para los cérvidos de los ecosistemas mediterráneos, donde la estación más dura es el verano seco y caluroso en lugar del frío invierno. Esta Tesis analiza la densidad y las fluctuaciones del tamaño poblacional de cérvidos en ecosistemas mediterráneos durante un período de tiempo de casi dos décadas. El objetivo fundamental es evaluar el efecto relativo de la caza, el clima y la propia densidad sobre las fluctuaciones del tamaño de población de dos especies de cérvidos simpátricos, el ciervo Ibérico (Cervus elaphus hispanicus) y el gamo (Dama dama). Todo ello enfocado a obtener información aplicada a la gestión cinegética y al control de poblaciones en condiciones de sobreabundancia, como: datos de capacidad de carga y tasas de caza efectivas para cérvidos mediterráneos. Esta Tesis es el primer trabajo en el área de estudio en el que se valora la eficacia de la caza selectiva en el control de poblaciones, considerando a la vez el clima y los posibles efectos de denso-dependencia. El estudio se ha llevado a cabo en Lugar Nuevo (LN) y Selladores- Contadero (SC), dos fincas oficiales de caza cercadas de unos 100 km2 cada una. Estas fincas no son colindantes, sino que se localizan una al sur y otra al norte del Parque Natural de la Sierra de Andújar en Jaén, sur de España (38º9’N; 4º3’W y 38º23’N; 3º47’W, respectivamente). En estos centros se han implementado desde 1997 importantes cambios en el tipo de manejo y gestión con el objetivo de solventar el problema de sobreabundancia. Desde entonces la gestión ha ido encaminada a una reducción en la densidad de población de cérvidos a través de planes de caza selectiva y a la supresión de alimentación suplementaria. Simultáneamente a todas estas medidas se implementó un programa de monitorización de las poblaciones incluyendo muestreos estandarizados para estimas anuales de abundancia y el registro detallado de resultados de extracciones de caza. El objetivo es obtener información sobre los efectos a medio y largo plazo del tipo de gestión aplicada. De este programa se han obtenido series temporales de más de 16 años consecutivos de estimas de densidad a través de métodos Distance RESUMEN 9 Sampling y los datos de los resultados de las cacerías según especies, edades y sexos. Debido a que las poblaciones de ungulados de esta zona han registrado en las últimas décadas altas densidades de población, cercana o incluso por encima de la capacidad de carga ecológica, la principal hipótesis de trabajo es que será posible detectar la existencia de denso-dependencia (DD) afectando la dinámica poblacional de ambas especies en ambas fincas. Esta DD puede reducir la eficacia de la caza en el control de poblaciones. Se espera detectar una influencia negativa de la densidad, además de una influencia negativa de la caza de hembras, de competencia interespecífica y de la sequía en las tasas de crecimiento de la población. Como se ha comentado antes, la detección de la existencia de DD en las fluctuaciones poblacionales es muy importante en estudios de teoría ecológica, así como para el control y el manejo de la población. Sin embargo, aún no se ha alcanzado consenso sobre el método más fiable para detectarla. La estimación adecuada de la denso-dependencia sigue siendo un desafío y en muchos casos su presencia y/o efectos pasan desapercibidos. Por ello, en esta Tesis se utiliza un amplio conjunto de métodos e inferencias estadísticas, incluyendo desde modelos de regresión lineal, modelos lineales generalizados hasta modelos de espacio de estados bajo enfoque Bayesiano. De esta manera ha sido posible una evaluación más global y fiable de los resultados. Los resultados obtenidos confirman que de manera general, la denso- dependencia tiene un mayor efecto sobre la tasa de crecimiento poblacional que las variables climáticas y la caza, habiéndose también detectado competencia interespecífica. Como se esperaba, las lluvias de primavera tienen un efecto positivo sobre las poblaciones. Sin embargo, son las lluvias de otoño las que han mostrado un efecto significativo negativo sobre el crecimiento poblacional como una consecuencia retardada de la xericidad y restricciones estivales. En situaciones de mayor restricción de recursos, los cérvidos agotan su condición corporal en verano y mueren con las primeras lluvias de otoño. En las poblaciones de cérvidos de entornos mediterráneos los efectos del clima son más importantes cuanto mayor es la densidad de población, lo que puede verse agravado en un contexto de cambio climático. RESUMEN 10 En el área de estudio, que está sujeta a estocasticidad ambiental creciente, la gestión ha de ser flexible y adaptable. La caza de hembras influye negativamente sobre el crecimiento poblacional pero la denso- dependencia y sus efectos compensatorios disminuyen la eficacia de misma. Las tasas de extracción de caza deben ser calculadas teniéndolo en cuenta, siendo necesario llegar a un umbral concreto para conseguir mortalidad aditiva y por tanto reducción del tamaño poblacional para una mejor conservación de los ecosistemas mediterráneos. Estos niveles de caza son a veces tan altos que conllevan conflictos desde el punto de vista técnico y desde el punto de vista social. SUMMARY 11 Summary In recent times the global increase in the densities of wild ungulates is causing negative impacts on natural ecosystems and economic losses due to the deterioration of habitats and even the body condition of the game itself. In Special Areas of Conservation, as is the case of the Sierra Morena Oriental in the south of Spain, the densities of the highest cervids in Europe are recorded. In these areas of marginal economy and of great ecological value, which harbor emblematic species in danger of extinction, hunting management is a necessary challenge in order to combine profitability and conservation. Almost in the absence of natural predators, hunting here becomes, as well as an economic resource of interest, the main tool for the management and control of cervid densities, which may be the dominant demographic factor. But it has been found that hunting is not always efficient in reducing population size, and many studies have demonstrated the existence of self- regulation mechanisms which affect population growth rates. In this context, the evaluation of the ecological drivers responsible for population fluctuations deserves special attention. The relative importance of intrinsic factors such as density-dependence and intraspecific competition, or extrinsic factors such as climate, interspecific competition and hunting itself, has been the subject of study and controversy for decades. Knowing the influence of biotic and abiotic factors on the dynamics of deer populations is essential for the control of the same and for the design of hunting programs. In particular, detecting the presence of density- dependence effects is critical for the development of suitable hunting strategies in over-abundant populations. However, probably due to the complexity of the detection of the processes dependent on density, it is rare to find studies in which game management is considered according to the logistical theory of population growth. There are also few studies that have quantified the effects of hunting pressure while considering the effects of density and climatic effects on population growth rates. In general, this type of study has been carried SUMMARY 12 out in northern climatic environments, with very little information available for the deer of Mediterranean ecosystems, where the hardest season is the dry and hot summer instead of the cold winter. This thesis analyzes the density and fluctuations in the population size of cervids in Mediterranean ecosystems over a period of time of almost two decades. The main objective is to evaluate the relative effect of hunting, climate and density on the population size fluctuations of two species of sympatric cervids, the Iberian deer (Cervus elaphus hispanicus) and fallow deer (Dama dama). All this is focused on obtaining information applied to hunting management and control of populations in conditions of overabundance, such as: load capacity data and effective hunting rates for Mediterranean deer. This thesis is the first study in the area of study that assesses the effectiveness of selective hunting in population control, considering both climate and the possible effects of density-dependence. The study was carried out in Lugar Nuevo (LN) and Sealadores- Contadero (SC), two enclosed official hunting estates of about 100 km2 each. These estates are not adjacent, but are located one to the south and another to the north of the Sierra de Andújar Natural Park in Jaén, southern Spain (38º9'N; 4º3'W and 38º23'N; 3º47'W respectively). Since 1997 these centers have implemented important changes in herd management with the objective of solving the problem of overabundance. In this time management has been directed towards a reduction in the population density of cervids through selective hunting plans and the suppression of supplementary feeding. Simultaneously with all these measures a population monitoring program was implemented including standardized samplings for annual estimates of abundance and the detailed recording of the results of hunting extractions. The objective is to obtain information on the medium and long-term effects of the type of management applied. From this program, time series of more than 16 consecutive years of density estimates have been obtained through Distance Sampling methods and the data of the results of the hunts according to species, age and sex. Because the populations of ungulates in this area has registered high population densities in the last decades, close to or even above ecological carrying capacity, the main working hypothesis is that it will be possible to detect the existence of density-dependence (DD) affecting the population SUMMARY 13 dynamics of both species on both estates. This DD can reduce the effectiveness of hunting on population control. A negative influence of density is expected, in addition to a negative influence of female hunting, interspecific competition and drought on population growth rates. As mentioned before, the detection of the existence of DD in population fluctuations is very important in studies of ecological theory, as well as for the control and management of the population. However, consensus has not yet been reached on the most reliable method of detecting DD. Adequate estimation of density-dependence remains a challenge and in many cases its presence and/or effects go unnoticed. For this reason, a broad set of statistical methods and inferences are used in this thesis, including linear regression models, generalized linear models, and state-space models under a Bayesian approach. In this way a more comprehensive and reliable evaluation of the results has been possible. The results obtained confirm that, in general, density-dependence has a greater effect on the population growth rate than climatic variables and hunting, and interspecific competition has also been detected. As expected, spring rains have a positive effect on populations. However, it is autumn rains that have shown a significant negative effect on population growth as a delayed consequence of shade and summer restrictions. In situations of greater resource constraints, deer deplete their body condition in summer and die with the first autumn rains. In the deer populations of Mediterranean environments the effects of the climate are more important the greater the density of population, a condition that can be aggravated in a context of climate change. In the study area, which is subject to increasing environmental stochasticity, management must be flexible and adaptable. Female hunting adversely affects population growth, but density-dependence and its compensatory effects diminish its effectiveness. Hunting rates should be calculated taking this into account, and it is necessary to arrive at a specific threshold in order to achieve additive mortality and thus reduce population size for better conservation of Mediterranean ecosystems. These levels of hunting are sometimes so high that they lead to conflicts from a technical and social point of view. SUMMARY 14 INTRODUCCIÓN 15 2 Introducción general 2.1 Especies y Área de Estudio Los cérvidos son mamíferos ungulados rumiantes que destacan por su importancia cinegética. La actividad cinegética es vital para la economía de algunas zonas rurales como es el caso de Sierra Morena Oriental en la provincia de Jaén. La consideración de la caza como recurso económico importante para la conservación se pone de manifiesto debido a que muchos de los espacios naturales mejor conservados son a su vez territorios que han soportado un aprovechamiento cinegético tradicional (p.e. Sierra de Andújar, Sierra de Hornachuelos, Sierras de Cazorla, Sierra de Cardeña, Sierra Mágina, Doñana, etc.). Caza y conservación no son pues conceptos excluyentes, y en la actualidad se abre un nuevo reto que es hacer sostenible esta controvertida actividad económica. Los ingresos que genera son muy importantes pero también es alto el valor ecológico de los ecosistemas que deben conservarse en estas zonas cinegéticas que además suelen ser áreas deprimidas económicamente. Por ello, la explotación cinegética de estas especies, debe ir acompañada de un adecuado plan de gestión que asegure el equilibrio de las poblaciones con sus hábitats. El ciervo (Cervus elaphus) (Linnaeus, 1758) es una de las más de cuarenta especies de cérvidos distribuidos por todo el mundo. La primera aparición del ciervo, tanto en su origen biogeográfico como el origen evolutivo en la región Euroasiática, data del Mioceno y principios del Plioceno hace aproximadamente 20 millones de años (Putman, 1988). En el sur de la Península Ibérica, más concretamente en la cuenca de Guadix- Baza, se encontraron fósiles de Cervus elaphus datados del Pleistoceno de hace 120.000 años (Van der Made, 2001). Estos fósiles del yacimiento de La Solana del Zamborino suponen una de las primeras citas de la presencia de este cérvido en Andalucía (Soriguer et al., 1994). Esta zona fue usada como refugio glacial por esta especies, originándose la variedad de Cervus INTRODUCCIÓN 16 elaphus característica de la Península Ibérica, Cervus elaphus hispanicus (Hilzheimer, 1909). El ciervo es un animal esbelto, robusto, bien conformado y de porte majestuoso y altivo. Su corpulencia puede variar de modo considerable, siendo la hembra bastante más pequeña que el macho, del que difiere también por el color del manto. Es muy tímido y miedoso, y no muy astuto ni inteligente, es más activo durante el amanecer y atardecer, siendo su período de menos actividad el centro del día. Es una especie marcadamente errática, de forma que raramente pasa más de un día en un mismo lugar, sin molestarse nunca en preparar un encame. El macho suele vivir en solitario, mientras que las hembras, junto con los ejemplares más jóvenes, se organizan en rebaños que pueden ir desde 3 ó 4 ejemplares a más de 20, normalmente dirigidos por una hembra experimentada, que coordina el rebaño manteniendo una rígida jerarquía en la que participan tan sólo las hembras más adultas. Este rebaño matriarcal posee un territorio de verano y otro de invierno y ambos son defendidos de la intrusión de otros grupos. Las características morfológicas del ciervo ibérico son bien diferenciadas del resto de Cervus elaphus (Carranza, 2002). Este se diferencia, por los mecanismos de adaptación fenotípica a los ecosistemas mediterráneos. Se caracteriza por un tamaño más pequeño, un color del pelo normalmente pardo en todo el cuerpo salvo en el vientre y en los glúteos que es blanquecino, y puede variar la intensidad de su tonalidad según los individuos. Tiene un escudo anal blanco flanqueado por una banda oscura, una cola castaña y corta, y su cráneo es más pequeño que el de los cérvidos centroeuropeos (Geist, 1998). La época de celo sucede entre los meses de septiembre y octubre y puede prolongarse durante aproximadamente un mes, el macho se olvida incluso de comer por lo que puede perder muchos kilos, entregándose a duros combates con otros machos contendientes, en defensa de su harén o territorio. A diferencia del macho, la hembra de ciervo, durante todo el año, incluida la época de celo, tiene como principal ocupación conseguir alimento y sólo reposa, normalmente pocas horas, en el corto período de tiempo que transcurre entre la ovulación y la cópula. La gestación dura algo más de 8 meses, culminando con los nacimientos que se producen entre los INTRODUCCIÓN 17 meses de mayo y julio. El número de crías es una, excepcionalmente dos. Se estima que el índice reproductor medio es del 0,44 crías/hembra, ya que por la edad de los ejemplares (unas demasiado jóvenes y otras muy viejas) algunas hembras no están en edad reproductora. Las hembras alcanzan la edad reproductora a los 2 años y cuatro meses, uno más en malas condiciones de alimentación y uno menos en condiciones óptimas de alimentación (Blanco, 1998). La alimentación del ciervo se basa preferentemente de gramíneas y hierbas, mientras que en el otoño busca las bellotas para acumular grasas para prepararse para el invierno. Existen marcadas variaciones estacionales y cuando los pastos están ampliamente disponibles en primavera, los ciervos seleccionan este recurso como prioritario y cambian de nuevo a ramoneadores cuando este escasea (Bugalho y Milne, 2003). El ciervo tiene un dimorfismo sexual muy acentuado, la hembra carece de cuernas en todas las etapas de su vida, siendo el macho el único que tiene cornamenta. El tamaño de las astas no va a depender exclusivamente de la edad, de modo que la edad de un ciervo macho no va poder determinarse por su cornamenta (sí puede hacerse con rigor por los dientes), ya que el tamaño de las cuernas depende de otros factores como la herencia biológica, vigor del ejemplar, estado de salud y alimentación del animal. No obstante y con carácter genérico se estima que el tamaño de la cuerna y número de puntas va aumentando con los años, hasta llegar a un óptimo en torno a los 10 o 12 años, aunque variable según las poblaciones, que comienza a disminuir en tamaño y calidad. La primera cuerna de un animal macho de un año suele consistir en las típicas varas, es decir, no tiene ramificaciones, de aquí toma el nombre de vareto, siendo su longitud en torno a los 60 cm, aún cuando se han citado casos excepcionales de ramificaciones en ejemplares de sólo un año con hasta ocho puntas, que es la cuerna típica del segundo año, siendo típicas de los ejemplares entre 3 y 4 años las cuernas con doce puntas, alcanzando su máximo desarrollo en la madurez de su vida, que se estima entre los 7 y 9 años aproximadamente. El tamaño de las astas en los ciervos parece estar influido también además de por la edad, por el medio ambiente e incluso por la densidad de población (Azorit et al., 2002; Fierro et al., 2002). INTRODUCCIÓN 18 El gamo (Dama dama) (Linnaeus, 1758) es un ungulado cinegético que al igual que el ciervo, sus restos fósiles en el sur de la Península Ibérica datan de Pleistoceno de hace 120.000 años (Van der Made, 2001). El gamo es un cérvido de gran belleza, posee un color pardo rojizo adornado con un característico moteado blanco, cuenta además con una lista clara en la parte inferior de cada costado. El escudo anal aparece muy marcado de color blanco contorneado en negro a los lados, siendo la cola ancha y larga, mientras que el vientre también es de color blanco. Durante el invierno el moteado desaparece, con lo que cuenta con dos pelajes, uno invernal y otro estival. En invierno la coloración se torna más oscura y las manchas blancas desaparecen. Durante la época de celo, los machos sufren también otra serie de cambios menos acentuados en su morfología y coloración, y así sus párpados se hinchan y se produce un aclaramiento del pelaje de los flancos y un oscurecimiento de la cabeza y parte dorsal del cuello. A estos cambios de pigmentación se suma un efecto olfativo, ya que con la impregnación de su pelaje con orina, además de conseguir este aclaramiento del pelaje de sus flancos, añaden un olor intenso característico como estrategia para amedrentar a sus posibles competidores por las hembras. En el comportamiento social del gamo, el canal olfativo juega, pues, un importante papel dada su extraordinaria sensibilidad en la captación de olores y la presencia de glándulas odoríferas distribuidas por todo el cuerpo (Braza, 2002). El gamo tiene una actividad preferentemente crepuscular y nocturna, permaneciendo a lo largo del día tumbado, rumiando, en lugares protegidos y con buena cobertura vegetal, suele, además, desplazarse muy despacio, por lo que en muchas ocasiones su presencia pasa desapercibida. Esta especie prefiere los bosques de hoja caduca relativamente húmedos, aunque se ha adaptado muy bien a los encinares, siendo una especie emblemática de los mismos junto con el ciervo. Su alimentación está condicionada por las disponibilidades alimenticias, aunque en líneas generales se alimenta preferentemente de vegetación herbácea que constituye la base de su alimentación (hasta el 95 % en primavera) y en menor medida de hojas de árboles y arbustos, y de frutos como los del enebro, sabina y endrinos. El gamo dedica la mayor parte del tiempo a alimentarse, con importantes diferencias según la época del año; mientras que en primavera la alimentación puede llegar a ocupar un 80% de su tiempo, en invierno no INTRODUCCIÓN 19 suele alcanzar el 60%, aunque estas cifras pueden variar notablemente en función de la disponibilidad de alimento. La actividad diaria en estos animales depende, además de la época del año en que nos encontremos, de otros factores como la hora del día, el sexo del individuo, la edad del mismo, y el grado de molestia que sufra la población por parte del hombre (Braza, 2002). El gamo forma grupos sociales de tres tipos: los de machos, los de hembras con las crías y los mixtos. Por lo general, vive en grupos familiares pequeños de menos de 10 individuos, o bien lleva una vida solitaria. No obstante, el tamaño de estos grupos sufre una variación estacional, apareciendo grupos mayores durante el verano y grupos menores en invierno y primavera, pasando por grupos de tamaño intermedio en otoño (Braza, 2002). Un macho se une a uno de estos grupos durante la época de celo, normalmente en octubre. Tanto los machos como las hembras viven casi todo el año separados. Los grupos de hembras están formados sobre todo por asociaciones de madre y cría, acompañadas ocasionalmente por los jóvenes nacidos el año anterior. Los grupos de machos están formados normalmente por machos adultos, a veces acompañados por machos subadultos y juveniles. Durante el celo los machos establecen territorios que defienden agresivamente, formándose grupos de varias hembras con sus jóvenes y un macho adulto, que puede ir acompañado de machos subadultos o de menor rango jerárquico. En esta época de celo es muy llamativo el fenómeno de la ronca. Al igual que el ciervo, el gamo presenta un dimorfismo sexual muy acentuado, sobre todo cuando alcanza la edad adulta, ya que sólo los machos tienen astas. Durante los meses de mayo y junio las hembras, que son fértiles durante toda su vida y a partir del año, paren una cría, rara vez dos o incluso tres. En la antigüedad, el gamo se convirtió en una presa codiciada por los cazadores, sobre todo los pertenecientes a las clases altas. Esto, paradójicamente, contribuyó a su conservación e introducción en varios lugares donde antes no estaba presente o se había extinguido durante la última glaciación. El gamo se extinguió prácticamente de toda Europa, indicando que el clima era un factor limitante en su distribución. Dicha distribución se vio reducida hacia las tierras más cálidas de Oriente Medio, INTRODUCCIÓN 20 donde quedaron acantonados. La mayor expansión se produjo durante el Imperio Romano y la Edad Media, períodos en los que la especie fue introducida en Europa Central, Islas Británicas, llegando hasta el sur de las penínsulas Escandinava y de Finlandia. En épocas más recientes ha sido introducido también en América del Norte y del Sur y en el continente Australiano. Su reintroducción en Europa se realizó con ejemplares de esta región mesopotámica de Oriente Medio, de la zona comprendida entre los ríos Tigris y Éufrates (Rodríguez-Berrocal, 1978). A partir de estas reintroducciones, en diversas épocas, el gamo volvió a extenderse por toda Europa. En España, fue introducido en la antigüedad, aunque se desconocen los detalles concretos (Braza, 2002). A finales del siglo XIX vivían en estado salvaje, en la cuenca del Tajo y Montes de Toledo. Su reintroducción en Doñana data de principios del siglo XX, donde ya existían en el siglo XV. En la actualidad ocupa numerosas áreas pequeñas y aisladas en todo el territorio peninsular. El patrón morfológico y tamaño de ambas especies, con pesos que oscilan entre 105 y 67 kg en ciervos y gamos respectivamente en la Península Ibérica (Braza, 2011; Carranza, 2004, 2007) siguen la regla de Bergman, que dice que los ecotipos más pequeños de una especie suelen vivir en zonas de menor latitud y con una mayor temperatura, encontrando en Andalucía ciervos y gamos de pesos inferiores (66 y 37 Kg respectivamente) (Soriguer et al., 1994; Azorit et al., 2012a). Así, existe un gradiente latitudinal de tamaño a lo largo de la Península Ibérica, en los bosques templados del norte son generalmente animales más altos que los del sur en bosque mediterráneo. La distribución de ambas especies se extiende por casi toda la Península Ibérica, aunque las mayores densidades se dan en el centro y sur del país. Esto es reflejo de la expansión en las últimas décadas favorecida por introducciones y reintroducciones con fines cinegéticos (Muñoz-Cobo, 1991; Azorit, 1999; Gortázar et al., 2000). Al ciervo lo podemos encontrar por casi todo el territorio peninsular, y en la mayoría de hábitats, excepto en la parte más occidental de Galicia y la costa levantina (Figura 1) (Carranza, 2007), siendo especialmente abundantes en las áreas de transición entre zonas de bosque o matorral que le ofrece refugio y zonas de pastizal que le ofrecen alimento (Acevedo et al., 2008). INTRODUCCIÓN 21 Ciervo (Cervus elaphus hispanicus) Gamo (Dama dama) Figura 1: Distribución actual de las poblaciones de ciervo y gamo en España. (Fuente: Ministerio de Medio Ambiente). El área de estudio se localiza en Sierra Morena Oriental. Secularmente ha sido un enclave poco conocido, poco visitado, casi deshabitado y escasamente explotado. Su economía de tipo marginal ha estado basada en usos tradicionales, pero la gran superficie forestal ha sido dedicada principalmente a la caza siendo el ciervo la especie cinegética de mayor explotación (Muñoz-Cobo, 1991). El ciervo ibércio es la especie con mayor explotación cinegética en el área de estudio y su auge comenzó a principios del siglo pasado, pero es sobre todo a partir de los años 50 cuando empiezan a formarse numerosos cotos y se le otorga protección a la especie, a la vez que las fincas empiezan a cercarse y potencian su uso cinegético. Las montañas de Sierra Morena, y concretamente las fincas en donde se desarrollan los muestreos, constituyen uno de los pocos enclaves en donde se mantuvieron poblaciones naturales de ciervos a principios del siglo XX (Cabrera, 1914). De hecho, fue de aquí de donde procedían muchos de los ciervos utilizados en las repoblaciones oficiales y particulares realizadas a partir de los años 50 en la península ibérica (Arenzana et al., 1965). El gamo fue introducido en Lugar Nuevo por el Servicio Nacional de Pesca Fluvial y Caza (SNPFC) en 1956, a partir de entonces, su distribución ha ido en aumento por las fincas colindantes (Arenzana et al., 1965; Muñoz-Cobo, INTRODUCCIÓN 22 1991), pero no es hasta el año 1998 cuando empiezan a avistarse en Selladores-Contadero. Estas fincas son Lugar Nuevo (LN) y Selladores-Contadero (SC), adscritas al OAPN (Organismo Autónomo de Parques Nacionales) y situadas en el Parque Natural de la Sierra de Andújar (Figura 2), en la provincia de Jaén, con unas superficies de 9.233,55 y 10.455,89 hectáreas respectivamente (38º 9’ N 4º 3’ W y 38º 21’ N 3º 52’ W). Figura 2: Fincas de Lugar Nuevo (LN) y Selladores-Contadero (SC) situadas en el Parque Natural de la Sierra de Andújar, Sierra Morena, Jaén. Estas zonas se caracterizan por la gran diversidad de sistemas naturales de alto valor ecológico que presentan, por las especies protegidas vegetales y faunísticas que albergan y por sus recursos naturales, que INTRODUCCIÓN 23 pueden ser aprovechados tanto para el uso público, como para la investigación aplicada. Junto con el ciervo y el gamo, también cohabitan otras especies de ungulados como son el jabalí (Sus scrofa), el corzo (Capreolus capreolus), el muflón (Ovis musimon) y la cabra montés (Capra pyrenaica). Otras especies de interés presentes en el área de estudio son mamíferos como el lince ibérico (Lynx pardinus) en peligro de extinción, el meloncillo (Herpestes ichneumon), el lobo (Canis lupus), la nutria (Lutra lutra), y el lirón careto (Eliomys quercinus). En cuanto a las aves, cabe citar el águila imperial ibérica (Aquila adalberti), el águila perdicera (Aquila fasciata), el buitre negro (Aegypius monachus) y la cigüeña negra (Ciconia nigra). El área de estudio se caracteriza por un clima de tipo mediterráneo con una distribución irregular de las precipitaciones a lo largo del año, alcanzando las mayores tasas de lluvia en otoño e invierno, y una falta de lluvia junto con unas temperaturas elevadas durante el verano. Además, la influencia continental proporciona mucho calor, veranos secos e inviernos fríos y húmedos. Las estaciones lluviosas son bastante irregulares en la escala temporal. Las comunidades vegetales presentes son las típicas de suelos silíceos y de los ecosistemas mediterráneos, como las “dehesas” constituyendo la parte dominante del sistema agroforestal. Las principales formaciones vegetales existentes en las fincas de estudio son: Monte mediterráneo, matorral, pinar de repoblación, herbazal, monte adehesado, vegetación de ribera y lentiscar-acebuchar. La vegetación mediterránea está dominada por arbusto de hoja perenne y estas especies de árboles son, en general, más palatables y nutritivos que los de hoja caduca (Castro et al., 1978; Álvarez y Ramos, 1991; Burthey, 1991). En la actualidad, la gestión de la caza es un tema de gran interés. Es destacable como la gestión de la caza está recibiendo una mayor atención en nuestros días. La caza tiene una gran componente cultural y mueve una economía importante en la zona. Una buena gestión conlleva el conocimiento previo de la biología de las especies y del hábitat para, una INTRODUCCIÓN 24 vez conocida la productividad de éste y la dinámica poblacional de la especie, adecuar la capacidad de carga del medio. Es importante estudiar los factores bióticos y abióticos del medio relacionados con la especie a gestionar, como pueden ser la abundancia, climatología, distribución, recursos de agua, topografía. También se deben considerar las interferencias con el hombre, como son la construcción de viviendas, carreteras, etc. El estudio de la dinámica poblacional de las especies puede realizarse mediante el conocimiento del número de individuos presentes en la población, las pirámides de edad, relación de sexos y las tasas de natalidad, mortalidad y reclutamiento. La superpoblación de cérvidos es un aspecto problemático de la caza en nuestras fincas de estudio, ya que ocasiona graves desequilibrios al medio, llegando al deterioro del hábitat, a una falta de alimentación y conllevando un escaso desarrollo de los trofeos, sin contar con la mortalidad que se puede ocasionar. Dicha sobreabundancia suele ir asociada a un importante desequilibrio en la razón de sexos a favor de las hembras, ya que la caza se centra en los machos debido a la caza de trofeo (Muñoz-Cobo, 1991). A partir de los años 70, la gestión de cérvidos en la zona de estudio se ha caracterizado por el uso de cercas de caza para cerrar los perímetros de las fincas, además se han implementado programas de alimentación suplementaria para generar densidades de cérvidos que en ocasiones han superado los 55-60 cérvidos·km-2. Sin embargo, estos altos niveles de densidad son incompatibles con el mantenimiento de la vegetación y condiciones óptimas de los animales. Como respuesta al problema, en estos centros se han implementado desde 1997 importantes cambios en el tipo de manejo y gestión con el objetivo de solventar el problema de sobreabundancia. Desde entonces la gestión ha ido encaminada a una reducción en la densidad de población de cérvidos a través de planes de caza selectiva y a la supresión de alimentación suplementaria. Simultáneamente a todas estas medidas se implementó un programa de monitorización de las poblaciones incluyendo muestreos estandarizados para estimas anuales de abundancia y el registro detallado de resultados de extracciones de caza. El objetivo es obtener información sobre los efectos a medio y largo plazo del tipo de gestión aplicada. De este programa se han obtenido series temporales de más de 16 INTRODUCCIÓN 25 años consecutivos de estimas de densidad a través de métodos Distance Sampling y los datos de los resultados de las cacerías según especies, edades y sexos. 2.2 Dinámica poblacional de cérvidos cinegéticos Desde el siglo pasado, las poblaciones de muchas especies de cérvidos han ido incrementándose descontroladamente en densidad y área de distribución a lo largo de Europa y América del Norte (Milner et al., 2006). Existen numerosas causas directas e indirectas que no pueden generalizarse a todos los continentes o todas las especies (Fuller y Gill, 2001). Los factores no relacionados directamente con la gestión de cérvidos son: el incremento de la disponibilidad de recursos alimenticios debido a los cambios en las zonas rurales (Ahlén, 1975), las prácticas en agricultura y ganadería (Mysterud et al., 2002) y las condiciones climáticas (Mysterud et al., 2003). Sin embargo, la gestión de cérvidos también ha jugado un papel aparte. Por ejemplo, en muchos países se han evitado la sobrecaza y la caza furtiva (Solberg et al., 1999), se ha proporcionado alimentación suplementaria en los meses de invierno (Peek et al., 2002), o verano como es el caso de la Peninsula Ibérica (Azorit, 2005), y se han realizado programas de reintroducción (Leduc y Klein, 2004). Todos estos factores han hecho que la población de cérvidos se incremente drásticamente. Por esta razón, en muchas áreas los objetivos de la gestión están empezando a cambiar, es decir, en lugar de proteger a las especies, se controlan mediante programas de caza y extracción (Côte et al., 2004; Nugent et al., 2011). Actualmente, el ciervo (Cervus elaphus) y el gamo (Dama dama) están ampliamente distribuidos por Europa, incrementando su abundancia y su expansión geográfica durante las últimas décadas (Clutton-Brock et al., 2004; Milner et al., 2006). La caza en Europa está gestionada de manera general por los propietarios de las fincas (estatales o privadas) y/o los socios que pagan para la caza de trofeos (Gill, 1990), al contrario de lo que ocurre en América del Norte, donde la caza es accesible a un amplio sector del público en general (O’Gara, 2002). En América del Norte, la caza de INTRODUCCIÓN 26 cérvidos representa el mayor recurso de mortalidad en poblaciones donde no hay grandes depredadores (McCorquodale et al., 2003). Sin embargo, en Europa hay pocos estudios empíricos que puedan documentar esto, aunque es muy probable que suceda algo similar (Langvatn y Loison, 1999; Milner et al., 2006). Actualmente en España, concretamente en el sur de la Península Ibérica, la gestión adecuada de los cérvidos en ecosistemas mediterráneos tiene una importancia trascendente. En primer lugar, en relación al componente socio-económico de la actividad ya que la explotación de la caza supone un importante recurso económico en zonas rurales con economías marginales; y a la demanda, de rentabilidad económica y calidad cinegética de los animales abatidos, tanto por parte de los cazadores como de los gestores. En segundo lugar, por su repercusión medioambiental, ya que la mayoría de los terrenos que actualmente se dedican a la caza son lugares de reconocido valor ambiental y están incluidos como Zonas Especiales de Conservación en la Red Natura 2000 (Azorit, 2005). Las normativas legales exigen en estas zonas un uso sostenible de este recurso para la conservación de los hábitats y su biodiversidad asociada, que incluye especies emblemáticas en peligro de extinción. La dinámica de poblaciones es la especialidad de la ecología que se ocupa del estudio de los cambios que sufren las poblaciones biológicas en cuanto a tamaño, dimensiones físicas de sus miembros, estructura de edad, sexo y otros parámetros que las definen, así como de los factores que causan esos cambios y los mecanismos por los que se producen. La dinámica de poblaciones tiene gran importancia en la gestión de los recursos biológicos. Todas las especies biológicas están concentradas en producir mayor número de descendientes que los necesarios para mantener el tamaño de la población. Este es un principio fundamental para el concepto de selección natural con que el Darwinismo explica la evolución biológica en su aspecto mecanístico. En ausencia de limitaciones impuestas por el medio, el destino natural de una población es su crecimiento exponencial (curva logística), tal como explicó, hace más de dos siglos, Robert Malthus (Malthus, 1798). En la práctica, el crecimiento de la densidad de la población hace aparecer obstáculos a su continuidad, relacionados esencialmente con la progresiva INTRODUCCIÓN 27 escasez de recursos que provoca, a la vez que pone en marcha mecanismos intrínsecos de control del crecimiento. El crecimiento poblacional es un fenómeno biológico y natural que está íntimamente ligado con aquella característica principal de la materia viva conocida como la capacidad reproductiva de los seres vivos. Es decir, el hecho de que una población llegue, con el tiempo, a saturar una determinada área geográfica, además de haber agotado todos los recursos que éste le pueda brindar, no es otra cosa que la manifestación de la ley natural que determina la existencia de las cosas. Apoyándonos en esta ley podemos definir tres fases en el crecimiento poblacional: el inicio o fase de asentamiento, el intervalo de abundancia o fase de desarrollo y la decadencia o fase de control. Los cambios en el tamaño poblacional son un objetivo fundamental en la ecología de poblaciones (White, 2001). Para estudiar estos cambios se utilizan modelos matemáticos de dinámica poblacional que deben ser evaluados y refinados a través de la observación en el terreno y el trabajo experimental. La ecología de poblaciones trabaja a través de muestreos y censos para comprobar la estructura de la población y estimar parámetros como natalidad, mortalidad, tasa intrínseca de crecimiento o capacidad de carga del hábitat. Una componente fundamental de la mayoría de los modelos de poblaciones de vertebrados es que están limitadas, es decir, el crecimiento ilimitado de una población no es factible. Bajo esta restricción, el número de muertes a lo largo del tiempo se iguala al número de nacimientos, y por tanto la población no crece. La existencia de un límite superior (capacidad de carga ( )) es fundamental para otras componentes de la población, como por ejemplo, los términos “regulación” y “limitación” que pueden confundirse fácilmente (Bergman et al., 2015). Por una parte, definimos un factor regulador como cualquier factor que tenga la capacidad de reconducir a una población al equilibrio. La fuerza de un factor regulador depende de la densidad total de animales, en nuestro caso cérvidos, y del tamaño de la población en relación con . Los efectos reguladores más fuertes ocurren en poblaciones con altas densidades de cérvidos, es decir, cuando las poblaciones están cerca de . Mientras que los efectos reguladores son más INTRODUCCIÓN 28 débiles cuando las poblaciones y las densidades de cérvidos son más bajas. Por otra parte, un factor limitante se define como el único factor que impide que las poblaciones aumenten más allá de cierto umbral. La eliminación o reajuste del factor limitante dará lugar a una población que sea capaz de alcanzar un nuevo umbral, presumiblemente superior a . La regulación y la limitación de la población también pueden expresarse como parte de modelos teóricos de crecimiento poblacional. De manera general, el crecimiento de la población puede escribirse de la siguiente forma: = ( , , ) donde representa la variación en el tamaño poblacional sucedida en un intervalo de tiempo discreto . Esta tasa de crecimiento poblacional viene definida por una función que depende del tamaño poblacional en el instante actual , la tasa intrínseca de crecimiento , y la capacidad de carga de la población . El valor ⁄ es una tasa de crecimiento poblacional. La función puede tomar varias formas (por ejemplo, crecimiento logístico, theta-logístico, etc) y puede extenderse incluyendo ciertos factores como la caza (Ricker, 1954; Williams et al., 2001; Gotelli, 2008). Las principales diferencias entre los diferentes modelos teóricos de crecimiento poblacional se manifiestan a menudo cuando las poblaciones están por debajo de . Cada modelo presenta un conjunto diferente de factores ecológicos bajo los que es más útil el uso de un tipo determinado de función matemática. La extensión del modelo teórico que incluye la tasa de crecimiento poblacional per cápita, viene dada por = cuyo valor puede confundirse con la tasa intrínseca . Como vimos antes, es una constante, pero no ocurre lo mismo con ya que cambia dependiendo del tamaño poblacional . De acuerdo con las definiciones de regulación y limitación de la población vistas antes, la fuerza de los factores de regulación manifestados en además de depender del actual tamaño de INTRODUCCIÓN 29 población también dependen de los factores de limitación que influyen sobre el valor de de la población. Independientemente de cómo se conceptualicen los modelos poblacionales, comúnmente se hacen varias suposiciones y simplificaciones importantes:  Las poblaciones pueden estar limitadas por la interacción de factores, como la condición del hábitat y la severidad del clima, que son parcialmente representadas por procesos aleatorios que complican los esfuerzos científicos y de gestión.  La perspectiva de que las poblaciones tienen un sólo factor limitante es una simplificación bastante común que facilita el diseño del estudio.  Suponer que es fija y conocida. Una simple demostración de la variación de en intervalos de tiempo cortos puede verse considerando por ejemplo la influencia del tiempo. Durante los inviernos duros cuando la capa de nieve excede en gran medida las alturas normales y las temperaturas son más bajas de lo habitual, el pasto invernal del cual se alimentan los cérvidos puede estar enterrado bajo densas capas de nieve, impidiendo que estos puedan acceder a él. Bajo estas condiciones extremas la cantidad de comida disponible es reducida. Si el alimento de los cérvidos es limitado en este período invernal de adversas condiciones climatológicas, el valor de se reduce. Por otro lado, en los inviernos suaves, la escasez de nieve y las temperaturas más elevadas de lo habitual facilitan el acceso a los recursos, provocando que el valor de se incremente. De manera similar, los largos períodos de sequía o abundante humedad pueden cambiar el alimento disponible a largo plazo y consecuentemente el valor de . Debido a la naturaleza dinámica de los recursos disponibles, los gestores raramente saben cuántos cérvidos puede soportar la población con las condiciones actuales.  Suponer que la alimentación de todos los cérvidos de una misma población es de la misma calidad. A menudo, la calidad del alimento es inversamente proporcional a la cantidad. Las fincas en las que se INTRODUCCIÓN 30 proporciona un suplemento extra de alimento a las poblaciones de cérvidos, requieren una simplificación en el modelo poblacional, que no satisface la interacción entre y el estado nutricional de los animales.  Suponer que todos los animales de una misma población tengan la misma ventaja competitiva considerando que es fija, esto es, que todos tienen una respuesta nutricional similar y una probabilidad igual de enfrentarse a la mortalidad cuando se alcanza . Sin embargo, esto no es cierto, ya que muchas especies de cérvidos adultos tienen mayores tasas de supervivencia que los jóvenes y las crías (Lukacs et al., 2009), lo que indica que es diferente para adultos y crías. La caza es una herramienta considerada necesaria para el control de poblaciones de ungulados, entre ellos los cérvidos. Es importante destacar que la caza puede actuar como mortalidad compensatoria o mortalidad aditiva. La mortalidad compensatoria es un fenómeno relacionado con poblaciones que están por encima del valor de , lo que implica que al final de un ciclo anual el número de individuos que superen ese umbral morirá necesariamente. A la proporción de población que necesariamente morirá se le denomina “doomed surplus” (Boyce et al., 1999). Para simplificar, todos los individuos que están dentro de esta proporción morirán por causas relacionadas con los factores limitantes de la población, aunque este escenario es poco probable. Un ejemplo hipotético (Bergman et al., 2015) puede consistir en una población de cérvidos limitada por un hábitat invernal y sometida a caza controlada. En este ejemplo, el hábitat disponible es capaz de soportar 500 individuos durante los meses de invierno y la caza anual es de 25 individuos. Durante algunos años, más de 500 animales llegan a la zona en los meses invernales, aproximadamente unos 600 individuos, pero la caza sigue siendo de 25 individuos. Bajo este escenario, se espera que 100 individuos mueran, presuntamente de desnutrición (debido al “doomed surplus”). Si 25 individuos mueren debido a la caza, todavía habrá 75 que mueran por desnutrición, y por tanto la mortalidad causada por la caza es completamente compensatoria con la mortalidad causada por desnutrición. Durante los años en los que llegan a la finca de estudio menos de 500 animales en la época invernal, se siguen cazando 25 individuos, por lo tanto las 25 muertes pueden considerarse completamente INTRODUCCIÓN 31 como mortalidad aditiva ya que los recursos estaban disponibles para esos animales si no hubieran sido cazados. Estos dos escenarios representan extremos opuestos de una amplia gama de casos de mortalidades, creando también una falsa dicotomía en la ilusión de que la mortalidad es siempre aditiva o siempre compensatoria. Una derivación final de este ejemplo se puede encontrar durante los años en los cuales se produzca una llegada de cérvidos a la zona de estudio en la época invernal de poco más del valor de , esto es, unos 510 individuos, y que la caza siga siendo de 25 individuos. Durante estos años, se espera una mortalidad parcialmente aditiva, ya que la pérdida de 10 individuos puede considerarse compensación entre la caza y la muerte debida a la escasez de recursos, sin embargo la pérdida de 15 individuos adicionales es aditiva. Si bien estos escenarios son para un ejemplo hipotético, reflejan los principios de conducción de los programas de manejo de caza en los cuales los objetivos de la caza se basan en el deseo de que la caza sea compensatoria para incluir las relaciones entre la denso- dependencia (DD), la mortalidad y la caza (Kokko y Lindström 1998; Bergman et al., 2015). Las estrategias pioneras del manejo de la caza fueron ideadas por los gestores de pesca marina durante los años cincuenta. Estas estrategias se basaban en maximizar un rendimiento sostenible (Hilborn et al., 1995). La idea principal del rendimiento máximo sostenible (MSY) es que las poblaciones pueden mantenerse por debajo del valor de para maximizar la producción y el reclutamiento de nuevos individuos en la población (Williams et al., 2001). Desde una perspectiva numérica, el mismo número de individuos reclutados en la población puede ser cazado sin que se produzca ningún cambio en la abundancia total (Williams et al., 2001). Estas dos filosofías de gestión de la caza representan extremos opuestos, es decir, la estrategia de excedente de caza asume que la caza es completamente compensatoria mientras que la estrategia de rendimiento máximo sostenible asume que la caza es completamente aditiva, sin embargo, ambas se basan en la premisa de la presencia de DD. La diferencia fundamental de estas dos estrategias es que explotan diferentes aspectos de la tasa per cápita de crecimiento poblacional . Estas dos estrategias también crean una falsa dicotomía ya que los gestores raramente saben cuántos animales hay en una población, ya sea con fijo o variable. INTRODUCCIÓN 32 Los mecanismos de retroalimentación biológica experimentados por las poblaciones a medida que alcanzan el valor de han sido un tema de interés para los ecólogos y gestores de poblaciones durante varias décadas (Eberhardt, 1977). En particular, el papel fundamental de la DD es sorprendentemente coherente. Se predice que los efectos denso- dependientes afectarán a las poblaciones secuencialmente en el sentido de reducir la supervivencia juvenil, incrementar la edad de la primera reproducción, disminuir las tasas reproductivas de las hembras adultas y reducir la supervivencia de la clase adulta (Eberhardt, 1977; Gaillard et al., 2000). La perspectiva de que las poblaciones varíen a lo largo de su historia a medida que la abundancia general se acerca al valor de es una extensión lógica de los objetivos de Hobbs y Swift (1985). Hobbs y Swift (1985) demostraron que cuando se considera la interacción entre la calidad y la cantidad de forraje en los modelos que incluyen valores de , se puede predecir el número máximo de animales que pueden mantener una dieta de calidad determinada o la calidad máxima de dieta para un número determinado de animales. Sin embargo, a pesar de la premisa fundamental de DD, es difícil demostrar el efecto que la densidad tiene sobre la dinámica de las poblaciones de ungulados. Debido a la dificultad que supone demostrar el efecto que la densidad tiene sobre la dinámica poblacional, utilizamos el análisis de series temporales como herramienta para investigar dichos cambios (Post, 2005). Estas aproximaciones trabajan predominantemente con estimaciones del tamaño poblacional para proporcionar una descripción cuantitativa de los patrones en las fluctuaciones poblacionales y para estimar la relación entre el tamaño poblacional y la tasa de crecimiento (Turchin, 2003). El análisis de series temporales puede utilizarse para identificar la DD ya que una relación negativa entre la tasa de crecimiento poblacional y la densidad de la población produce una tendencia apreciable en los datos (Royama, 1992; Bjørnstad y Grenfell, 2001). Bjørnstad y Grenfell (2001) encontraron que los primeros análisis que indicaban la presencia de DD presentaban numerosas dificultades matemáticas y generaban resultados dudosos. En la actualidad los test son más robustos y menos sesgados, incluyendo los modelos autorregresivos (AR) de series temporales (Royama, 1992). Estos modelos consideran los efectos de los retrasos temporales en respuesta a la DD, que pueden ser inducidos por interacciones tróficas (Stenseth et al., INTRODUCCIÓN 33 1998), efectos por las estructuras de edades y tasas reproductivas (Lande et al., 2002), y asincronía en las respuestas demográficas entre sexos (Forchhammer et al., 1998). Sin embargo, los diferentes métodos utilizados para investigar la DD, a menudo nos llevan a resultados que no coinciden utilizando las mismas estimas de abundancia (Wolda y Dennis, 1993; Forchhammer et al., 1998; Simard et al., 2012). Sin embargo, los modelos AR son aún ampliamente utilizados para investigar la dinámica poblacional (Bjørnstad et al., 2008; Ziebarth et al., 2010; Simard et al., 2012). La utilización de estos análisis genera cuestiones no sólo estadísticas, sino a menudo relacionadas con las mismas series temporales, como la calidad e idoneidad de los datos, que son los principales puntos críticos para obtener estimaciones fiables de la DD (Carrete et al., 2008). Las estimas del tamaño poblacional vienen limitadas por tres factores: 1) La escala espacial en la cual se miden las fluctuaciones de la densidad que es generalmente difícil de definir (Carrete et al., 2008). 2) Los errores en los censos de la estima poblacional que son generalmente ignorados (Freckleton et al., 2006). 3) Los índices relativos a la abundancia poblacional que pueden ser un artefacto de inclusión de sesgos no controlables (Ranta et al., 2008). Desafortunadamente, los censos fiables para la estima del tamaño poblacional tales como captura-marcaje-recaptura, están limitados por la visibilidad, el comportamiento y otras restricciones logísticas y económicas. La única alternativa posible consiste en utilizar índices relativos de abundancia, realizando un seguimiento de la variación interanual del tamaño de la población que pueden incluir, por ejemplo, el recuento de huellas (Beaudoin et al., 2004), guaridas (Wilson y Delahay, 2001), excrementos (Ellis y Bernard, 2005), o estadísticas de caza (Mysterud et al., 2007). Los índices de abundancia son por tanto comúnmente usados para estimar la tasa de crecimiento poblacional (Kilpatrick et al., 2005), para probar la influencia de la densidad y de los factores medioambientales en el tamaño poblacional (Post, 2005), así como para la gestión de poblaciones (Morellet et al., 2001; Kilpatrick et al., 2005). En la mayoría de las series temporales de poblaciones naturales, una tendencia temporal no estacionaria, a menudo complica los análisis (Wu et al., 2007). Los datos con tendencia no- INTRODUCCIÓN 34 estacionaria deben corregirse antes de implementar un modelo autorregresivo (Royama, 1992) aunque en muchos casos la tendencia es una característica importante de la naturaleza de los datos (Wu et al., 2007). Desafortunadamente, nuestra comprensión de las consecuencias de los datos con tendencia en la interpretación de la fuerza de las estimas de la DD es aún limitada (Jonzén et al., 2002). Durante muchos años, la ecología ha sido testigo de un amplio debate sobre la importancia relativa de los factores intrínsecos (competencia intraespecífica) y la existencia de factores extrínsecos como las variaciones medioambientales y la competencia interespecífica sobre la determinación de la dinámica de las poblaciones animales (Lack, 1954; Hixon et al., 2002). Sin embargo, encontrar la distinción entre estos dos factores fundamentales puede ser una ardua tarea debido a la complejidad de las interacciones entre la DD y el clima, cuyos efectos pueden variar debido a las diferentes clases demográficas (Coulson et al., 2001; Owen-Smith, 2010). La heterogeneidad espacial y temporal puede afectar a la fuerza de la DD (Wang et al., 2006; Post, 2005) que va disminuyendo desde las latitudes meridionales hasta las latitudes septentrionales. Los ungulados del Ártico están fuertemente influenciados por la variación estocástica del clima (Aanes et al., 2000), como ocurre con las especies alpinas y poblaciones que habitan en el norte de Europa (Jacobson et al., 2004; Mysterud y Østbye, 2006). Además de la relación intraespecífica, las poblaciones están influenciadas por especies simpátricas que utilizan los mismos o similares recursos para su subsistencia. Las interacciones entre las poblaciones de herbívoros pueden dar lugar a la exclusión de una especie debido a la competencia con otra, dependiendo de la forma en que las especies se repartan los recursos y la dinámica de renovación de éstos. Puede considerarse que la presencia de un gran herbívoro repercuta negativamente sobre la de otra especie debido a la competencia interespecífica por los recursos alimenticios (Yoshihara et al., 2008), pero también hay evidencias de la coexistencia entre ungulados de diferentes especies sin experimentar competencia interespecífica, e incluso facilitándose la convivencia (Arsenault y Owen-Smith, 2002), a causa del diferente uso de los recursos, debido por ejemplo, a las diferencias anatómicas en la estructura y tamaño INTRODUCCIÓN 35 de la boca (Prins y Olff, 1998). A pesar de que se sabe poco sobre interacciones interespecíficas entre ungulados de climas mediterráneos, algunos estudios sugieren que el corzo sufre competencia interespecífica por el gamo (Focardi et al., 2006; Imperio et al., 2011). Estos estudios muestran que la reducción de la calidad del hábitat producida por el gamo afecta a la calidad fenotípica del corzo en sus fincas de estudio en la costa italiana. La competencia o no-competencia por los recursos es ampliamente aceptada como un mecanismo conductor de la distribución espacial de ungulados (Sinclair y Norton-Griffiths, 1979). Sin embargo, las pruebas o evidencias de competencia o no-competencia (decrecimiento en la abundancia poblacional debido a la competencia o incremento poblacional debido a la no-competencia) en los niveles de población de las comunidades de herbívoros permanecen escasas. La mayoría de los estudios citados consideran poblaciones con una climatología ártica, templada y africana, pero hasta el momento son escasos los estudios sobre dinámica poblacional de ungulados en climas mediterráneos (McCullough, 2001; Focardi et al., 2002; Imperio et al., 2011). A diferencia de los climas septentrionales, el clima mediterráneo se caracteriza por inviernos suaves, sin apenas nevadas, veranos moderadamente cálidos y variaciones estacionales limitadas por la temperatura. Por lo tanto, se podría especular que para los ungulados en climas mediterráneos, la DD y la competencia interespecífica pueden ser mucho mayores que para especies que habitan en ambientes con una climatología más extrema. En ambientes mediterráneos, el factor climático más importante podría ser el asociado a las lluvias de primavera y verano, que son generalmente escasas y vienen asociadas con condiciones de temperaturas elevadas. Se espera que grandes episodios de precipitaciones en estos meses produzcan un efecto positivo en la cantidad de la comida disponible para las hembras de ungulados que están en los últimos meses de gestación y primeros de lactancia. En particular, la supervivencia y fecundidad de las hembras primalas muestran considerables variaciones en estos ungulados y son los factores claves que motivan los cambios en la población (Gaillard et al., 2000). Por tanto, se esperan efectos negativos en la tasa de crecimiento poblacional debido a la competencia intraespecífica así como a los efectos INTRODUCCIÓN 36 negativos de la sequía en los meses de verano, a través de una influencia negativa en la fecundidad de las hembras primalas. Las especies que suelen parir más de una cría, muestran variaciones más pronunciadas, como por ejemplo en el jabalí, las tasas de supervivencia de los ejemplares juveniles durante los meses de verano tienen una importancia relevante en las fluctuaciones poblacionales. Por tanto, podemos pensar que existe una influencia negativa provocada por las duras condiciones meteorológicas en la época de cría, es decir, por ejemplo, un exceso de precipitaciones en los meses de mayo y junio pueden provocar problemas de termorregulación en las crías recién nacidas y provocarles la muerte (Van Moorter et al., 2009). También se espera que la sequía en los meses de verano tenga una influencia negativa en las tasas de crecimiento de estas especies de ungulados. Hasta el momento, la detección y la adecuada estimación de la DD siguen siendo un desafío. Por ejemplo, los análisis de DD de series temporales de recuentos poblacionales comúnmente recolectados tienen una falta de independencia entre la variable dependiente (correspondiente al eje de ordenadas) y la variable independiente (correspondiente al eje de abscisas). Esto lleva a una variación de muestreo entre los ejes analizados que, si no se contabiliza, crea un sesgo en la estimación que produce una mayor fuerza (y por lo tanto presencia) de la DD de la que realmente existe (Freckleton et al., 2006). En parte debido a este problema, Krebs (1995) estaba convencido de que la búsqueda de la DD mediante series temoporales de estimas de abundancia era la mejor manera de detectarla. Los modelos modernos de espacio de estados han permitido sin embargo a los ecologistas superar los problemas con tales datos descomponiendo la variación del muestreo y la variación del proceso (De Valpine y Hastings, 2002; Clark y Bjørnstad, 2004; Dennis et al., 2006), lo que permite utilizar datos de monitoreo ampliamente disponibles para conocer los mecanismos denso- dependientes y denso-independientes que afectan a la dinámica de la población (Stenseth et al., 2003; Wang et al., 2006; Rotella et al., 2009). Los grandes herbívoros pueden ser particularmente sensibles a los cambios climáticos ya que la competencia relacionada con la densidad del forraje disponible puede agravar los efectos de la variación denso- independiente en el clima y, conjuntamente, afectar fuertemente los INTRODUCCIÓN 37 componentes de la aptitud de los herbívoros y por ende, a la dinámica poblacional (Brock, 2007; Creel y Creel, 2009). No es sorprendente que los modelos de espacio de estados se utilicen cada vez más para perfeccionar nuestra comprensión de cómo el clima, la DD y la caza forman colectivamente la dinámica de la población de herbívoros en un mundo cambiante (Sæther et al., 2007; Colchero et al., 2009). Una extensión lógica sería acoplar análisis con modelos de espacio de estados para proporcionar a los gestores medidas del impacto relativo que cada variable (tasa de caza, precipitaciones, etc.) tiene sobre el equilibrio en la abundancia poblacional (Grant y Benton, 2003). INTRODUCCIÓN 38 39 OBJETIVOS E HIPÓTESIS DE TRABAJO 3 Objetivos e Hipótesis de trabajo Por todo ello, el objetivo general de esta tesis es: Alcanzar un mayor conocimiento sobre las poblaciones de cérvidos en ambiente mediterráneo de cara a una gestión sostenible, y concretamente evaluar el efecto relativo de la caza, el clima y la densidad sobre el tamaño poblacional de dos especies de cérvidos simpátricos, el ciervo Ibérico (Cervus elaphus hispanicus) y el gamo (Dama dama) en el sur de España. Todo ello enfocado a obtener información aplicada a la gestión y control de poblaciones en condiciones de sobreabundancia. Esta Tesis es el primer trabajo en el área de estudio que propone: valorar la eficacia de la caza selectiva en el control de poblaciones, considerando a la vez el clima y los posibles efectos de denso-dependencia, e informar sobre datos de capacidad de carga y tasas de caza efectivas para cérvidos mediterráneos. Los objetivos específicos se detallan a continuación: 1. Validar un programa estandarizado de monitorización de poblaciones para obtener estimas de abundancia fiables, y registrar información detallada sobre extracciones de caza y datos climáticos (Capítulo 1). 2. Estimar las tasas de crecimiento y detectar la posible existencia de factores denso-dependientes influyentes en la dinámica poblacional, aportando información sobre el valor de en nuestra zona de estudio (Capítulo 2). 3. Valorar la influencia relativa de factores intrínsecos (denso- dependientes) y extrínsecos tales como climatología, caza y competencia interespecífica, sobre la dinámica poblacional de ciervos y gamos, mediante: OBJETIVOS E HIPÓTESIS DE TRABAJO 40 a. Un modelo lineal generalizado utilizando las estimas de abundancia obtenidas a través del procedimiento Distance Sampling (Capítulo 3). b. Un modelo de espacio de estados bajo un enfoque Bayesiano utilizando los conteos directos de las estimas de abundancia. Este modelo permite corregir los posibles errores de muestreo en estas estimas (Capítulo 4). 4. Determinar las implicaciones de los factores influyentes en la dinámica poblacional sobre la gestión cinegética (Capítulos 2, 3 y 4). Las hipótesis de trabajo que planteamos son las siguientes: Autores como McCullough (1999), en ecosistemas mediterráneos en condiciones cercanas al límite de la capacidad de carga, detectan denso- dependencia funcionando como un mecanismo de auto-regulación y afectando a las tasas de reclutamiento y crecimiento poblacional. En poblaciones con influencia denso-dependiente la mortalidad decrece o los nacimientos aumentan cuando bajan las densidades de población y vice- versa. Debido a que en las últimas décadas las poblaciones de ungulados de esta zona han registrado altas densidades de población, cercana o incluso por encima de la capacidad de carga ecológica (Azorit, 2005), la principal hipótesis de trabajo es: (1) será posible detectar la existencia de denso- dependencia (DD) afectando la dinámica poblacional de ciervos y gamos en ambas fincas de estudio. Casi en ausencia de depredadores naturales en la zona (Muñoz-Cobo et al., 2000) la caza se convierte en el regulador de las poblaciones de cérvidos, y esperamos: (2) detectar una influencia negativa de la caza de hembras sobre las tasas de crecimiento poblacional, constituyendo ésta una herramienta de interés para el control de poblaciones en situación de sobreabundancia. Como fuente directa de mortalidad, la caza actúa eliminando individuos de la población pero como efecto de la reducción local de la competencia 41 OBJETIVOS E HIPÓTESIS DE TRABAJO intraespecífica puede resultar en: incrementos en las tasas reproductivas, disminución de la mortalidad natural o incremento de la supervivencia. Los mecanismos compensatorios pueden dejar el tamaño de la población en niveles similares a los de antes de la caza (Putman et al., 2005). Por ello, una hipótesis adicional (3) es: que si hay DD, ésta puede reducir la eficacia de la caza en el control de poblaciones y obligar a los gestores a un manejo más dinámico. Habiéndose detectado en el área de estudio solapamiento en la dieta de ambas especies de cérvidos (Azorit et al., 2012a) esperamos (4) detectar competencia interespecífica especialmente en situaciones con densidades más altas, posiblemente coincidiendo con reducción de recursos disponibles (Fowler, 1987). En ambientes mediterráneos las restricciones climáticas son especialmente duras debido a la alta xericidad estival y a la sequía, por lo que esperamos (5) una fuerte influencia negativa de las restricciones ambientales del verano en lugar de en invierno como ocurre en zonas de climas fríos. También esperamos que la sequía tenga un efecto más alto a medida que las densidades de población son más altas (6). Y (7) esperamos un fuerte efecto del clima modulando la fuerza de la DD de manera similar a lo que ocurre con las temperaturas bajas extremas en poblaciones de climas fríos (Aanes et al., 2000). OBJETIVOS E HIPÓTESIS DE TRABAJO 42 43 METODOLOGÍA GENERAL 4 Metodología General Como se ha comentado antes, la detección de la existencia de DD en las fluctuaciones poblacionales es muy importante en estudios de teoría ecológica, así como para el control y el manejo de la población. Sin embargo, aún no se ha alcanzado consenso sobre el método más fiable para detectarla. La estimación adecuada de la denso-dependencia sigue siendo un desafío y, en muchos casos, su presencia y/o efectos pasan desapercibidos. Por ello, y para hacer posible una evaluación más global y fiable de los resultados, se ha utilizado un amplio conjunto de métodos e inferencias estadísticas, incluyendo modelos de regresión lineal, modelos lineales generalizados y modelos de espacio de estados bajo enfoque Bayesiano, como se detalla a continuación. 4.1 Modelos para el estudio de factores denso-dependientes El reciente uso de curvas de crecimiento poblacional se centra en modelos de ecuaciones diferenciales (también llamados “modelos de poblaciones finitas”). Estos modelos son más apropiados que su versión integral en aplicaciones prácticas. Sin embargo, las versiones integrales de las mismas parecen ajustarse mucho mejor a las curvas de crecimiento de los datos, y esto hace cuestionarse la utilidad práctica de sus versiones en ecuaciones diferenciales. El modelo logístico generalizado es el primer modelo integral considerado en este trabajo dado en Nelder (1961) y Pella y Tomlinson (1969), pero más conocido en Ayala et al. (1973), y el modelo a menudo denominado theta-logístico es: = [ − ( − ) ] . 44 METODOLOGÍA GENERAL El modelo logístico tradicional es el segundo modelo considerado y se utiliza en la mayoría de los textos de ecología para representar el crecimiento denso-dependiente. Este es un caso particular del modelo logístico generalizado cuando = 1, y tiene tres parámetros, uno de los cuales depende del tamaño poblacional inicial: = 1 + , = − 1. El modelo de Gompertz se ha utilizado ampliamente como un modelo para detectar DD. Su versión integral es de la forma: = log( ⁄ ). En los tres modelos anteriores, es el valor asintótico (capacidad de carga), es la máxima tasa de crecimiento, es el parámetro que controla el punto de inflexión en la curva de crecimiento y representa el tamaño inicial de la población cuando es un término compuesto. Utilizamos cinco modelos en forma de ecuaciones diferenciales que pueden expresarse como tasas de crecimiento poblacional ( ) mediante un simple reordenamiento, es decir, = − 1. Teniendo en cuenta los comentarios sugeridos por Eberhardt y Simmons (1992), pensamos que es preferible estimar la tasa de crecimiento poblacional ( ) asumiendo un modelo geométrico, = (1 + ), en vez de un modelo exponencial = . La ventaja aparente de utilizar es que elude la necesidad de estimar un tamaño poblacional inicial ( ). El trabajo de Sibly et al. (2005) se basa en . Los cinco modelos son de la forma: El modelo theta-logístico (Thomas et al., 1980): 45 METODOLOGÍA GENERAL = exp 1 − . Para “pequeños”, los primeros dos términos de una expansión en serie llevan al modelo logístico generalizado: = + 1 − . El modelo de Ricker (Ricker, 1954), desarrollado como un modelo de reclutamiento es: = exp 1 − . Los dos primeros términos de la expansión en serie nos llevan al modelo logístico ordinario, expresado como una ecuación diferencial: = + 1 − . El modelo de Gompertz en la forma utilizada por Dennis et al. (2006) viene dado de la forma: = exp( + log( ) ) y el modelo de Ricker utilizado en Imperio et al. (2011) viene dado por: = exp( + ). Es conveniente utilizar una transformación logarítmica = log( ) para linealizar el modelo. De esta forma, se puede utilizar un ajuste por mínimos cuadrados para encontrar valores iniciales y usarlos en los ajustes finales utilizando ajustes no-lineales por mínimos cuadrados (la mayoría de los estudios utilizan la forma lineal para realizar test de hipótesis sobre DD). 46 METODOLOGÍA GENERAL El método más común para evaluar la DD consiste en ajustar una recta de regresión entre la tasa de crecimiento poblacional en el instante (variable dependiente) y el tamaño poblacional en el instante − 1, (Fowler, 1987). La medida de la fuerza de la DD requiere determinar el modelo apropiado de DD (May y Oster, 1976), para ver los diferentes modelos existentes. Hasta ahora, la mayoría de los estudios se han centrado en la forma de la DD tanto para la tasa de crecimiento como para el tamaño poblacional (Owen-Smith, 2006). Cuando se utilizan test para probar la existencia o no de DD utilizando tasas demográficas, sólo se utilizan unos pocos modelos, como por ejemplo el lineal (Albon et al., 2000), o el logístico (Festa-Bianchet et al., 2003). La fuerza de la DD, puede medirse con un simple modelo de regresión lineal (sin considerar grupos de edad). En este modelo la DD se define como la pendiente de la recta de regresión entre el logaritmo natural del tamaño poblacional en el instante y el logaritmo del tamaño poblacional en el instante − 1. Una pendiente negativa indica DD. Como vimos anteriormente, los modelos más comunes para detectar la DD son los modelos estocásticos de Ricker y Gompertz. Utilizamos ambos modelos para detectar la presencia de DD (una pendiente negativa indica la presencia de DD), representando gráficamente los índices de densidad frente a , así como el ajuste de regresión siendo la variable dependiente y la variable independiente, permitiéndonos una visualización de la DD, como sugiere Turchin (2003). Los parámetros de los modelos se ajustan por mínimos cuadrados. Una metodología alternativa a los modelos clásicos de Ricker y Gompertz, es el modelo autorregresivo de series temporales. El proceso autorregresivo proporciona un modelo poblacional donde la magnitud de un elemento en serie depende linealmente del valor de uno o más elementos anteriores, más la magnitud de un elemento aleatorio. Para estimar los parámetros del modelo se utilizan las ecuaciones de Yule-Walker (Royama, 1992; Bjørnstad et al., 1995). El tamaño poblacional viene influenciado por el tamaño poblacional en el instante − 1, − 2, … , − , mediante los coeficientes , , … , . La presencia de DD viene dada por el valor , la 47 METODOLOGÍA GENERAL presencia de DD retrasada viene dada por el valor y así sucesivamente para los diferentes retrasos hasta llegar a . Utilizamos las gráficas de la función de autocorrelación (ACF) para decidir el orden correcto de los retrasos del modelo autorregresivo AR( ). Una variante del modelo autorregresivo es la que propusieron Berryman y Turchin (2001), que usaron la función de correlación parcial (PRCF) utilizando como variable dependiente la tasa poblacional, que considera la correlación parcial entre la tasa de crecimiento poblacional = log( ⁄ ) y el logaritmo natural de la abundancia en instantes previos, es decir log( ) , log( ) , … , log( ) y obtuvieron buenos resultados con el objetivo de detectar DD y DD retrasada. El modelo más reciente y ampliamente utilizado para la detección de DD es el modelo de espacio de estados, que utiliza el filtro de Kalman (Kalman, 1960) para su construcción. El método consiste en ajustar un modelo de crecimiento poblacional de tipo Gompertz como un modelo de espacio de estados, utilizando las funciones de verosimilitud y verosimilitud restringida dadas en Dennis et al. (2006). El objetivo de este método es intentar corregir, en la medida de lo posible, los errores de medida inherentes en el muestreo de la población que producen sesgo en las estimas de la fuerza de la DD. 4.2 Modelos lineales generalizados para el estudio de los factores denso-dependientes y denso-independientes Utilizamos los Modelos Lineales Generalizados (GLM) como una extensión de los modelos de regresión lineal múltiple, mediante los cuales observamos si existe relación (y el tipo de esta) de los factores denso- dependientes y denso-independietes sobre el crecimiento poblacional de nuestros ungulados de estudio. 48 METODOLOGÍA GENERAL Los modelos de regresión lineales se basan en tres supuestos: los errores siguen una distribución Normal, la varianza es constante y la variable respuesta se relaciona linealmente con las variables independientes. En muchas ocasiones, sin embargo, nos encontramos con que uno o varios de estos supuestos no se cumplen. Por ejemplo, es muy común que a medida que aumenta la media de la muestra, aumente también su varianza. Estos problemas se pueden solucionar mediante la transformación de la variable respuesta. Sin embargo, estas transformaciones no siempre consiguen corregir la falta de normalidad, la heterocedasticidad (varianza no constante) o la no linealidad de nuestros datos. Además, muchas veces resulta difícil interpretar los resultados obtenidos. Una alternativa a la transformación de la variable respuesta y a la falta de normalidad es el uso de los modelos lineales generalizados. Los modelos lineales generalizados son una extensión de los modelos lineales que permiten utilizar