Instituto Nacional de Ecología

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

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.

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).

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.

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:

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.

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.

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.

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.

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:

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.

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:

A partir de esta información se elaboraron los mapas de Acumulado Anual de Escurrimiento Superficial y de Infiltración.

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.

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.

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:

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.

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.

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)

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.

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:

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.

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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