LA
RELACIÓN AGUA-BOSQUE: DELIMITACIÓN DE ZONAS PRIORITARIAS
PARA PAGO DE SERVICIOS AMBIENTALES HIDROLÓGICOS EN LA
CUENCA DEL RÍO GAVILANES, COATEPEC, VERACRUZ
I.
García Coll/
A. Martínez Otero/
A. Ramírez Soto/
A. Niño Cruz/
A. Juan Rivas y
L. Domínguez Barrada
INTRODUCCIÓN
Los
beneficios que ofrecen los bosques a nivel local, regional y,
en algunos casos, mundial, derivan de su valor como fuente de
abastecimiento de agua, centros de diversidad biológica,
origen de diversos productos madereros y no madereros, lugar de
recreación y estabilizadores del suelo frente a los procesos
erosivos. En general, los bosques se han asociado con diversos
servicios ambientales al nivel de cuenca hidrológica, destacando
entre otros los siguientes:
1.
regulación de los flujos de agua
2. conservación de la calidad del agua
3. control de la erosión y sedimentación
4. reducción de la salinización del suelo/regulación
del nivel freático
5. conservación de hábitats acuáticos
Por
lo anterior, resulta importante desarrollar estudios que permitan
demostrar esta relación bosques–agua como base para
establecer programas de pago por servicios ambientales que promuevan
la conservación de las zonas boscosas, particularmente
de aquellas que se localizan en zonas montañosas caracterizadas
por su fragilidad geoecológica y por los altos índices
de marginación de sus habitantes.
UBICACIÓN
GEOGRÁFICA DE LA CUENCA DEL RÍO GAVILANES
La
cuenca del río Gavilanes, principal fuente de abastecimiento
de agua para la ciudad de Coatepec, tiene una superficie de 36.8
km2 y se localiza al noroeste de los municipios de Coatepec y
Xico, Veracruz. Su posición en la ladera veracruzana de
barlovento del Cofre de Perote hace que esta cuenca esté
expuesta a los vientos alisios, los que cargados de humedad chocan
con la estructura volcánica y ascienden hasta condensarse.
Una de las características relevantes desde el punto de
vista ecológico es que presenta diversas condiciones climáticas,
topográficas y biológicas en un espacio relativamente
pequeño (15 kilómetros de longitud), lo que le confiere
condiciones de ecotonía muy particulares:
*
la variación altitudinal es de 1,970 m con alturas mínima
y máxima de 1,180m y 2,960m.
* se presentan tres tipos climáticos: semicálido
húmedo, templado húmedo y semifrío húmedo.
* es una cuenca alta, caracterizada por una densa red de drenaje
en la que predominan los escurrimientos temporales y efímeros
de primer y segundo orden.
* Los remanentes de bosques son de pino-encino, encino y bosque
mesófilo de montaña.
La
influencia monzónica, la altitud, y particularmente los
tipos de bosque y de suelo, favorecen los procesos de almacenamiento
de agua y precipitación, incluyendo la precipitación
horizontal o captación de agua de niebla.
Por otra parte, las condiciones socioeconómicas de marginación
que predominan en la zona han provocado prácticas de uso
del suelo incompatibles con la conservación de los bosques
y el recurso agua, por lo que en la actualidad la cuenca ha visto
reducida su superficie forestal drásticamente debido a
la tala de bosques para venta de madera, y la posterior introducción
de procesos productivos –ganaderos y agrícolas de
bajo rendimiento– en zonas inadecuadas para estas actividades.
La disminución apresurada de las masas forestales en la
cuenca ha provocado una considerable pérdida de biodiversidad,
así como el incremento en la susceptibilidad erosiva del
paisaje, la alteración de los procesos de formación
del suelo y la disminución de la humedad atmosférica
(Capalcera, 1978 en Hoffmann, 1993).
CARACTERIZACIÓN
SOCIOECONÓMICA DE LA CUENCA
En
este territorio habitan 463 personas distribuidas en 10 localidades
rurales. Se registran 89 viviendas, de las cuales sólo
el 34% cuenta con agua entubada y el 16% tiene servicios de electricidad
y drenaje. El 90% de las viviendas utiliza leña como combustible
y la tasa de analfabetismo es del 0.70 %.
Las localidades rurales que conforman la cuenca se encuentran
orientadas productivamente hacia las actividades primarias y por
lo general con muy bajos niveles de incorporación tecnológica.
De las 152 personas registradas como población ocupada
según el último censo, 16 de ellos no reciben ningún
ingreso por sus tareas; 65 reciben el equivalente a un salario
mínimo (s.m.); 36 reciben entre uno y dos s.m.; 20 perciben
como retribución de su labor un salario ubicado entre los
dos y cinco s.m.; finalmente, sólo 2 trabajadores reciben
como ingreso un salario superior a los cinco s.m.
Las estrategias de supervivencia que han desarrollado los pobladores
de esta cuenca son variadas y se enfocan a la diversificación
productiva, incorporando a la unidad familiar en las distintas
tareas. Tales actividades pueden estar orientadas tanto a la satisfacción
directa de las necesidades primarias recolección de leña,
como a la obtención de ingresos monetarios. En este último
caso destaca la tala de árboles para la elaboración
de vigas y tablones de madera, la captura de aves de ornato y
la extracción de maquique y orquídeas para su venta
en las zonas urbanas circundantes. Desde luego, la variedad de
actividades incluye la siembra de maíz y la práctica
de una ganadería básicamente menor de cabras y borregos,
ligada ésta última a la elaboración casera
de quesos; complementan estas actividades la práctica de
una economía de traspatio conformada por diversas aves
y cerdos. Finalmente, dentro de las actividades no se excluye
el hecho de que en ciertas épocas del año se emplean
como asalariados.
INTENSIDAD DE USO DEL SUELO O APROPIACIÓN TERRITORIAL
En
este estudio la intensidad de apropiación territorial es
un indicador cualitativo que refleja la suma de los impactos que
un paisaje sufre debido al grado de artificialización del
uso y a la cantidad de usos distintos que se dan en una unidad
de paisaje. Por tanto, para poder construirlo y cartografiarlo
fue necesario conocer la diversidad de usos del suelo, entendida
como la cantidad de usos diferentes que se dan al interior de
una unidad de paisaje, elaborándose mapas parciales para
cada uso del suelo, a partir de un mapa de tipos de vegetación
y usos del suelo elaborado mediante fotointerpretación
de fotografías aéreas escala 1:20,000 (INEGI, 1993).
El grado de artificialización juega como un factor de ponderación
que refleja la profundidad en que el uso transforma al paisaje.
Se construyó un modelo geográfico de máxima
probabilidad de aparición para cada uso del suelo, el cual
se basa en la vegetación y la pendiente, como se ejemplifica
en la siguiente Tabla para el uso ganadero bovino. Al igual que
en el caso que se muestra en dicha Tabla, se elaboraron modelos
para los usos de suelo ganadero ovino-caprino, agrícola
temporal, agrícola cafetal, uso maderable, extracción
de tierra, extracción de fauna y flora, extracción
de leña y elaboración de carbón.
Una vez finalizado el análisis de cada uno de estos modelos
para todas las unidades de paisaje de la cuenca, se seleccionaron
aquellas unidades que más se acercaban al modelo teórico
en cada uso del suelo. Una vez identificados, se codificaron en
el SIG, de tal manera que hasta este momento ya se conocía
el número total de usos del suelo que se realizan en cada
unidad de paisaje (Diversidad de Usos del Suelo). Se revisaron
los resultados, observando que en una unidad de paisaje pueden
producirse múltiples usos del suelo y, aún así,
el paisaje puede mantener cierta naturalidad en su estructura,
mientras que en otros sucede que, por sus características
excluyentes, se presenta solamente uno o dos usos del suelo (el
ejemplo más claro es la ganadería extensiva).


La
artificialización de los usos se refiere a la profundidad
de la huella que cada uso del suelo deja en el paisaje. La idea
de ponderar el uso del suelo según su grado de artificialización
se extrajo de las investigaciones realizadas por Godron (1983)
y Poissonet (1983) y en algunos casos fue necesario ajustar la
escala a las características propias del territorio. Este
indicador nos indica la fuerza invertida en la transformación
del paisaje, la rudeza del uso del suelo para la integridad natural,
particularmente sobre la estructura vertical de la vegetación
por lo que los sitios con mayor intensidad de uso del suelo son
también los que presentan mayor deterioro ecológico.
En la siguiente tabla se muestra el gradiente y los valores de
ponderación utilizados en la fórmula.
Esta visión nos permite utilizar el concepto de Intensidad
de Uso del Suelo (IUS), la que se puede expresar matemáticamente
como la suma del factor ponderado de la artificialización
para cada uso del suelo, sumado al número total de usos
que en esa unidad se producen, de tal manera que la IUS puede
estimarse de acuerdo con la siguiente ecuación:
Donde:
IUS
= Intensidad de uso del suelo n1 =Uso del suelo del tipo uno
X1= Factor ponderado de la artificialización
para el uso del suelo de tipo uno
N = Total de usos del suelo en la unidad
El
resultado del índice en cada unidad de paisaje se clasificó
en 5 categorías (desde muy baja hasta muy alta) por el
método de ruptura natural, elaborándose la cartografía
correspondiente.
BALANCE
HIDROLÓGICO DE LA CUENCA DEL RÍO GAVILANES
La
evaluación de los recursos hídricos de una cuenca
requiere de una estimación correcta del balance hidrológico,
es decir, comprender el ciclo en sus diferentes fases:
la
forma en que el agua que se recibe por precipitación o
neblina se reparte entre el proceso de evapotranspiración,
escorrentía e infiltración. En el presente estudio,
el balance hidrológico se realizó en cada uno de
los paisajes hidrológicos previamente establecidos, de
acuerdo a un criterio de clasificación geoecológica
que permitió integrar los diferentes componentes que inciden
en el ciclo del agua.
PRECIPITACIÓN HORIZONTAL
Este
parámetro, considerado como el agua en forma de niebla
que ingresa al sistema por condensación al entrar en contacto
con la vegetación, adquiere importancia en aquellos paisajes
cubiertos con masas boscosas y con frecuencia de días con
neblina. Dada la ausencia de mediciones directas en campo de esta
variable climática, para la estimación de la precipitación
horizontal en el río Gavilanes, se consultaron diferentes
bases bibliográficas y estudios realizados en territorios
similares, a partir de lo cual se asumió que por cada día
de neblina son captados un promedio de 11 mm de agua. Realizado
el cálculo, y en el caso particular del área de
estudio, esto corresponde aproximadamente al 17% de la precipitación
vertical o pluviométrica total, lo que coincide con los
estimados más recientes hechos para bosque mesófilo
de montaña en latitudes tropicales y subtropicales (Bruijnzeel
y Proctor, 1995).
Para este cálculo se analizaron todos los elementos climáticos
disponibles, básicamente precipitación, temperatura,
evaporación y días con neblina de las estaciones
de Coatepec (cuenca media) y Tembladeras (cuenca alta). Con esta
información se desarrolló un análisis donde
se relacionan los días de neblina con la altitud y los
diferentes tipos de vegetación.
CAPTACIÓN
NETA
Se
considera la captación neta como la suma de la precipitación
vertical (PV) o pluviométrica, y la precipitación
horizontal (PH) por unidad de área. Con la finalidad de
conocer la captación vertical se utilizó el mapa
climático del estado de Veracruz elaborado por Pladeyra
en el 2001 (inédito) para el Ordenamiento Ecológico
del Estado de Veracruz. Para generar la información sobre
PV a nivel mensual fue necesario descubrir la distribución
temporal (dinámica) de la PV, para lo cual se utilizaron
los porcentajes promedio mensuales de la precipitación
en la estación Coatepec que cuenta con 17 años de
mediciones.
EVAPOTRANSPIRACIÓN
POTENCIAL
De
los 17 índices de evapotranspiración consultados
y probados, el que finalmente se aplicó a este balance
hidrológico fue el de Blaney-Cridle, (1984; en Shuttleworth,
1993) debido a las características de la información
disponible, cuya ecuación se expresa así:
Donde:
EVP
= Evapotranspiración potencial
K = Coeficiente que depende de la vegetación
F = suma (Ph * Tf )/100
Ph = Porcentaje de horas sol al día para cada mes
Tf = Temperatura promedio mensual en º F.
INFILTRACIÓN
Para
estimar la infiltración, en la presente investigación
se construyó un modelo geográfico basado en los
siguientes componentes y condiciones del paisaje: tipos de roca,
suelos, vegetación, ángulo de inclinación
de las pendientes y posición hidrodinámica del relieve,
los cuales fueron integrados a nivel de paisaje mediante aplicaciones
en SIG (ArcView).
Como resultado del balance hidrológico se estimaron los
volúmenes acumulados de agua en cada uno de los procesos
dentro de la cuenca del río Gavilanes, obteniéndose
los siguientes valores:
Captación
neta |
80.4
millones de metros cúbicos |
Evapotranspiración |
7.13
millones de metros cúbicos |
Infiltración |
35.53
millones de metros cúbicos |
Escurrimiento |
37.74
millones de metros cúbicos |
A
partir de esta información se elaboraron los mapas de Acumulado
Anual de Escurrimiento Superficial y de Infiltración.
DELIMITACIÓN
DE ZONAS PRIORITARIAS PARA PAGO DE SERVICIOS AMBIENTALES
Para
desarrollar este objetivo en primer lugar se estableció
la premisa teórica del modelo, la cual asume que las zonas
prioritarias para ser beneficiadas por este pago deben ofrecer
altos o muy altos beneficios hídricos (ya sea por su aporte
al escurrimiento superficial o a las aguas subterráneas),
y además estar sujetas a un alto o muy alto riesgo de sufrir
una modificación en el uso del suelo, es decir, una remoción
de su cubierta forestal.

RIESGO
DE DEFORESTACIÓN
Se
concibe al riesgo de deforestación (RD) como la situación
en la cual los paisajes hidrológicos están expuestos
ante uno o más factores de perturbación, capaces
de cambiar la estructura y composición de la vegetación
debido a que existen condiciones ambientales favorables para ello,
mismas que estimulan el cambio en el uso del suelo, regularmente
en la secuencia forestal–agrícola–ganadera,
característica de los cambios de uso del suelo en esta
región.
A partir de este concepto se seleccionaron dos criterios que a
nuestro juicio pueden funcionar como indicadores de este riesgo:
presión de uso circundante (PUC) y ángulo de inclinación
de las pendientes (AIP). La presión de uso circundante
(PUC) refleja la forma en que un parche de vegetación es
empujado al cambio por las diferentes influencias que ejerce un
medio circundante modificado que lo presiona y al que denominamos
matriz. La matriz será más presionante entre mayor
sea su grado de artificialización y la cantidad de usos
del suelo que en ella se practiquen.
El indicador se calcula mediante la siguiente ecuación:

Donde:
P = porcentaje del perímetro con vecindad X
Pu = factor de ponderación del uso del suelo
Los
factores de ponderación se asignaron siguiendo la escala
de artificialización de la vegetación contenida
en la carta de Intensidad de uso del suelo. El Ángulo de
Inclinación de la Pendiente (AIP) fue incorporado como
otro factor de ponderación, el cual multiplica al valor
resultante de la PUC, por tanto, el índice de Riesgo de
Deforestación (RD) se puede expresar con la siguiente ecuación:
Donde:
ValPUC
= Valor del índice de Presión de Uso Circundante
Fp = Factor de la pendiente
En
este sentido, el modelo plantea que existe mayor riesgo de deforestación
en aquellos lugares donde la pendiente es baja y la presión
de uso circundante es alta. Finalmente, los resultados de este
indicador fueron clasificados en 5 clases por el método
de rompimiento natural.
Como se observa en el Mapa de Riesgo de Deforestación de
la cuenca que se presenta a continuación, las zonas con
cubierta forestal que presentan el menor riesgo de deforestación
se localizan en paisajes de difícil acceso debido a lo
abrupto del relieve, por lo que la presión del uso circundante
es baja; se trata de unidades contiguas muy bien conservadas que
cubren una superficie de 1,105 hectáreas equivalentes al
23% de la superficie de la cuenca. Por su parte, las zonas con
alto y muy alto riesgo de deforestación abarcan un total
de 440 hectáreas que constituyen el 12% del total y se
trata de masas forestales en grave riesgo de ser sustituidas por
otras formas de uso del suelo. Se caracterizan por una composición
heterogénea donde predominan los acahuales densos y ralos
de bosque mesófilo de montaña y proporciones significativas
de bosque mesófilo denso, bosque de pino-encino y acahuales
ralos de pino-encino.
Las unidades ecológicas que presionan a estos bosques son
los pastizales desnudos, pastizales con pesma (helecho), pastizales
con árboles dispersos y, en menor medida, los cafetales.
Estas unidades en conjunto abarcan el 45% de la cuenca, lo que
refleja el intenso proceso de apropiación territorial que
ha sufrido esta zona. La distribución de estas unidades
no sigue un patrón específico, aunque se observa
que las limitaciones que impone la pendiente han dirigido de cierta
manera la expansión de los potreros y cultivos, lo que
resulta mucho más rentable económicamente, aunque
provoque efectos negativos en las condiciones ecológicas
de los paisajes.
RESULTADOS
ZONAS
PRIORITARIAS PARA AGUAS SUPERFICIALES
Como
su nombre lo indica, el mapa de Zonas Prioritarias para el Pago
de Servicios Ambientales (Aguas Superficiales) se construyó
con el objetivo de resaltar aquellas porciones territoriales,
que por su alta contribución al escurrimiento superficial
neto y por estar sujetas a un alto riesgo de deforestación,
es preciso atender mediante el pago por servicios ambientales.
La metodología se enfoca a estimar y ubicar los paisajes
que contribuyen a la cosecha de agua vía escurrimiento
superficial, de la cual se ve beneficiada gran parte de la población
urbana de Coatepec, Ver. Para construir el mapa se hicieron interactuar
en un sistema matricial de 5 x 5 clases las tipologías
de los mapas de Riesgo de Deforestación (RD) y de Escurrimiento
Superficial (ES), agrupando las combinaciones resultantes en 3
clases: Baja, Media y Alta Prioridad.
MATRIZ
PARA IDENTIFICACIÓN DE ZONAS PRIORITARIAS

Las zonas de alta prioridad para pago de servicios ambientales
por su aporte a los escurrimientos superficiales ocupan el 11%
del área de la cuenca, equivalente a 571 ha. Está
integrada exclusivamente por paisajes cubiertos con vegetación
primaria y secundaria y se localizan en la porción central
de la cuenca.
PROPORCIÓN
TERRITORIAL POR CATEGORÍAS DE PRIORIDAD PARA PSA (AGUAS
SUPERFICIALES)

ZONAS
PRIORITARIAS PARA AGUAS SUBTERRÁNEAS
El
mapa de Zonas Prioritarias para el Pago de Servicios Ambientales
(Aguas Subterráneas) pretende dar a conocer el gradiente
de prioridad para el pago por servicios ambientales, en este caso
por su importancia en el aporte a la recarga a manto freático
y/o a los acuíferos. Para tal fin, se utilizó la
tipología en 5 clases del mapa de infiltración (IN),
así como el mapa de riesgo de deforestación (RD)
dado también en 5 clases, los que se hicieron interactuar
en un sistema matricial obteniéndose la tipología
final que se agrupó en 3 clases: Baja, Media y Alta, similar
a la matriz de aguas superficiales.
Las
zonas de alta prioridad para pago de servicios ambientales por
su aporte a la recarga del manto freático abarca una extensión
aproximada de 19% de la cuenca (987 ha.) y la mayor parte de los
remanentes de bosque se localizan en la parte central de la misma.
ZONAS PRIORITARIAS POR BENEFICIOS HÍDRICOS COMBINADOS
Una
vez delimitadas las áreas prioritarias para pago por servicios
ambientales por sus beneficios hídricos, tanto en la captación
de aguas superficiales como subterráneas, se elaboró
un mapa basado en un sistema matricial que permitiera determinar
aquellas zonas que resultan prioritarias para ambos procesos hidrológicos,
de forma tal que se identifiquen espacialmente los predios que
se consideran de alta prioridad por sus beneficios combinados.
El sistema matricial combina las diferentes categorías
de prioridad por aporte de aguas superficiales con las de prioridad
por recarga a aguas subterráneas de la siguiente manera:
PRIORIDAD
POR APORTE DE AGUAS SUPERFICIALES
El
mapa correspondiente permite observar que la mayoría de
las zonas establecidas como de alta prioridad por sus beneficios
hídricos combinados se localizan en la porción nororiental
y central de la cuenca del río Gavilanes y en todas ellas
existe cubierta forestal (primaria o secundaria) de bosques de
pino-encino y bosques mesófilos de montaña, principalmente
localizados en la zona media de la cuenca.
Cabe resaltar que de acuerdo con estos resultados, el pago por
servicios ambientales debe orientarse en primer lugar hacia los
propietarios de las zonas calificadas como de alta prioridad,
ya que son las áreas que brindan beneficios hídricos
combinados, privilegiando a los pobladores que se encuentren viviendo
bajo condiciones de alta marginación; no obstante, las
zonas evaluadas como de prioridad media, deberán considerarse,
también, principalmente, en su integración con proyectos
que favorezcan la restauración ecológica.
CONCLUSIONES
GENERALES
El
Pago por Servicios Ambientales es un mecanismo estratégico
del desarrollo sustentable ya que con su instrumentación
se pretende asegurar la conservación de procesos naturales
que benefician a los seres humanos.
Los criterios o premisas teóricas para realizar este tipo
de investigaciones son claros: es necesario contar con bases de
datos hidroclimáticos con más de 10 años
de mediciones periódicas, bases cartográficas de
geología superficial, geomorfología, edafología
y cobertura vegetal reciente. Las bases de datos son el insumo
principal de la evaluación, sin embargo no son suficientes
para concretar el análisis, sino que se requieren desarrollar
modelos geográficos con premisas teóricas sólidas
que faciliten la deducción de una serie de fenómenos,
para los cuales, por el momento, no existen datos, pero que es
necesario estimarlos, como por ejemplo la precipitación
horizontal y el flujo de aguas subterráneas.
Al respecto, consideramos que el enfoque de paisajes geoecológicos
(Mateo, 1984 y 1991) e hidrológicos (PLADEYRA, 2001) desarrollados
en este estudio, permitió la operación de modelos
matemáticos y geográficos, pudiendo manipular e
intercambiar bases de datos así como representarlas espacialmente
en unidades geográficas integrales.
Las zonas de mayor prioridad para el pago por servicios ambientales
se ubican en la parte central y alta de la cuenca, donde se concentran
unidades ecológicamente conservadas, pero rodeadas por
paisajes con intensos usos del suelo, situación que pone
en riesgo la continuidad de los procesos hidrológicos y
por tanto el abastecimiento de la ciudad. Sin embargo, también
es importante mencionar el papel que juega la vegetación
secundaria en el mantenimiento de la estabilidad de los procesos
hidrológicos.
Como se resaltó en la fase inicial de este estudio, la
característica fundamental de los poblados de esta cuenca
es la pobreza, debido a su alto grado de marginación, lo
cual se constituye en la principal amenaza hacia las masas forestales
y por tanto hacia la sustentabilidad del recurso agua es la pobreza.
La necesidad y la falta de perspectiva conducen a los pobladores
hacia la deforestación y los usos extractivos de los recursos
naturales.
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