Degradación del hábitat asociado a cambios en los patrones espaciales de distribución del uso del suelo

Ian Sajid Acuña-Rodríguez1

1 Alumno Doctorado en Biología y Ecología Aplicada, ULS-UCNiacuna@alumnosuls.cl

INTRODUCCIÓN

El aprovisionamiento de alimentos, influenciado por el aumento poblacional, ha

generado una rápida extensión de la frontera agrícola, principalmente en los

territorios aledaños a los centros urbanos (Brown et al., 2005; Acuña-

Rodríguez, 2002), lo cual ha generado a nivel de paisaje, grandes efectos

como: reducción, fraccionamiento, y degradación general de los ecosistemas o

unidades de paisaje, tanto en su composición (diversidad) como en la

estabilidad y oferta de los servicios ambientales explotados. (Matson et al.,

1997)

Este aumento en la frontera agropecuaria puede generarse de dos maneras: o

bien se extiende la cobertura de las unidades preexistentes, o bien se generan

nuevos espacios no conectados con los ya establecido. Generalmente, este

patrón está influenciado tanto por la disponibilidad del recurso hídrico, bien sea

por abastecimiento pluvial o por aprovechamiento directo de los sistemas

hidrológicos (i.e. ríos, lagos, acuíferos, etc.) (Brown et al., 2005), como por las

condiciones del suelo, tanto estructurales, como bioquímicas (Oyarzún &

Alvarez, 2001)

Dentro de un sistema orográfico, y dependiendo del régimen climático, las

zonas agrícolas suelen concentrarse en las vegas bajas y terrazas asociadas a

los ecosistemas ribereños por ser estos más accesibles al riego y presentar una

mejor condición edáfica (Novoa, 2006). Esto es particularmente relevante en

regiones áridas o semiáridas, donde el aporte por lluvias al sistema no puede

por sí solo sustentar la producción agropecuaria. (Oyarzun, 2008)

Las cuencas hidrográficas son unidades del paisaje que integran mediante su

red de drenaje asociada una porción del territorio. Por esta “red”, y sus

ecosistemas asociados, se producen tanto flujos de materia como interacciones

ecológicas que mantienen el balance de la misma (Richter et al., 2003; Allan et

al., 1997). La presencia de los ecosistemas agropecuarios en el espacio

geográfico, y sus efectos negativos sobre los ecosistemas, pueden generar a

nivel de paisaje complejas interacciones que aumenten el nivel de

degradación, más allá del evidente daño que localmente, éste uso del suelo

genera.

En este sentido, podemos inferir que los procesos expansivos de una unidad

del paisaje (en este caso, uso agropecuario), pueden reprimir o potenciar

ciertos procesos ecológicos, dependiendo del patrón espacial de la expansión

(Fig. 1a). Patrones de crecimiento progresivo hacia las áreas inmediatamente

adyacentes generan a nivel de paisaje grandes áreas de concentración agrícola

así como otras grandes áreas de vegetación natural, a su vez, parones de

distribución por parches o dendríticos (Figs. 1, b y c), tienden a generar a

nivel regional una distribución más homogénea de ambas unidades sobre el

paisaje.

Es ampliamente aceptado que el efecto de borde genera una disminución en la

capacidad de resistencia de los ecosistemas a procesos tales como: invasión

de especies, extinción local, disminución de la diversidad y de servicios

ambientales (Saunders et al., 1991; Hobbs & Huenneke, 1992; Burgman et al.,

2005). En este sentido, los patrones en bloque (A), enfrentan los efectos de la

expansión tan solo en las inmediaciones del borde de contacto, pero de fuerte

magnitud. Los parches (B), diseminan este efecto sobre una mayor cantidad de

área, pero en menor magnitud cada uno, además se mantiene la conectividad

de la matriz. Por su parte, el modelo dendrítico (C) separa bloques medianos de

A B C

vegetación natural que estarán interconectados, o no, dependiendo, tanto del

proceso ecológico de interés, como del ancho de las “dendritas” y de la

presencia (ocasional o permanente) de islas y puentes de vegetación natural.

Por lo tanto; teniendo en cuenta que en regiones donde se presente un

acelerado cambio en el uso del suelo, el patrón geográfico de este cambio en

puede potenciar ciertos procesos con efectos negativos para los ecosistemas

tales como las invasiones, y reprimir otros como la interconectividad entre

poblaciones , se evaluó el comportamiento espacial-histórico de éste uso del

suelo dentro del periodo 1996-2003, mediante el análisis cartográfico de

mapas temáticos de vegetación (escala 1:50.000).

Un ejemplo de la rápida expansión agrícola es la IV Región de Coquímbo, la

cual ha presentado en los últimos 20 años un radical aumento del suelo

destinado a actividades agropecuarias (Squeo et al., 2001; CIREN, 2005;

Jorquera, 2009), tendencia que se concentra en los valles de los ríos Elquí,

Limarí y Choapa, los cuales presentan condiciones climáticas, edafológicas y de

disponibilidad del recuso hídrico particulares para la región (Squeo et al.,

2001). En el valle del Limarí, este proceso se ha concentrado principalmente en

la cuenca baja (i.e. municipio de Ovalle), donde para el año 2003, se ubicaba el

73,4% de los suelos agrícolas del Limarí, los cuales se concentraron

preferentemente (50%) entre los 200-400msnm, seguidos por los ubicados en

las vegas bajas y riberas (0-200msnm), los cuales alcanzaron un 12,3% del

área agrícola total de la cuenca. (CONAF, 2004)

El objetivo del presente trabajo es determinar, mediante la interpretación

cartográfica, la tendencia de cambio en la distribución del uso del suelo

agropecuario en el municipio de Ovalle, con el fin de sugerir los procesos

ecológicos más relacionados con el tipo de distribución encontrada. Se utilizó

como modelo para el presente estudio el municipio de Ovalle, principalmente

por dos motivos: Este municipio se encuentra en la cuenca baja del rio Limarí,

el cual ha sido declarado recientemente en restricción, y segundo, presenta

una historia reciente de fomento agrícola, evidenciado en el importante

aumento de la producción frutícola, representada principalmente en paltos,

mandarinos y uva. (CIREN, 2005). La información cartográfica de los años 1996

y 2003 se complementó con una visita a terreno para comprobar el estado

actual de la frontera agrícola.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio

El presente estudio se enfocó en la cuenca baja del rio Limarí, particularmente

en el municipio de Ovalle (Fig. 2), el cual se ubica en la zona centro-oeste de

la IV Región de Chile. Este municipio concentra casi el 80% de la superficie

agrícola de la cuenca del río Limarí (Oyarzún, 2008), la cual está representada

en diversos cultivos tales como: vid, papas, cereales y hortalizas (ubicados

preferentemente en los cajones de ríos) y olivos, paltos, mandarinos y otros

frutales (ubicados en las laderas y terrazas altas). También se presenta una

alta influencia ganadera, representada principalmente en cabras, con un

aumento del 67% en la extensión de praderas en los últimos años. (Jorquera,

2009)

Imágenes y análisis

Los datos de uso del suelo para el municipio de Ovalle se obtuvieron a partir de

la cartografía generada en el “Levantamiento cartográfico del uso del suelo y

vegetación para el sector central y costero de la IV Región” (CONAF, 2004) y

del “Catastro y evaluación de los recursos vegetales de Chile” (CONAF, 1995).

A partir de estas dos cartografías, se procedió a determinar los cambios en la

extensión y distribución del uso del suelo agropecuario en el municipio.

FIGURA 2: Municipio de Ovalle y su posición en la cuenca del río Limarí

Diferencias en las categorías de uso presentes en cada documento hicieron

necesaria la reorganización de los datos (anexo 1), tanto para generar

unidades comparables, como para facilitar el análisis objetivo del presente

estudio. Posteriormente se procedió a identificar y comparar la distribución del

uso del suelo agropecuario en el municipio y en base al patrón observado,

sugerir efectos relevantes a nivel de paisaje (i.e. cuenca), comparándolos con

información ecológica adicional. Finalmente, se realizó un recorrido en terreno

para verificar la actual condición de los sectores que cambiaron de uso entre

1996 y 2003 en Ovalle para verificar la consistencia en el tiempo de la

tendencia de cambio evaluada hace 7 años.

Las categorías se integraron siguiendo criterios basados en el tipo y nivel de

influencia humana sobre la unidad de uso del suelo, así como por su relación

ecológica, bajo esta división, todo el sistema de matorrales, sean estos densos

o no, conjuntamente con su vegetación asociada (herbáceas, arboles, o

suculentas) se agruparon en una sola categoría que se asimila (junto a los

bosques nativos) con la vegetación natural. Los bosques se separaron en base

a su “relación ecológica” ya que su estructura, identidad taxonómica de sus

especies y particularidad para la región hacen relevante su separación.

De igual manera, la vegetación asociada a los cajones de ríos y sistemas de humedales se integró

en una sola categoría por su relación ecológica. Por otra parte, los usos forestal, ganadero y

agrícola, si bien hacen parte integral del manejo agropecuario, presentan componentes

particulares y niveles de incidencia ampliamente diferentes, por lo cual su disgregación se hace

necesaria.

RESULTADOS

Magnitud y dirección del cambio

El primer y más sorprendente resultado es la disminución en la extensión total

del uso del suelo agrícola, la cual se redujo en 14.400has, lo cual corresponde

a una disminución del 26,34% del total sembrado en 1996 (Tabla 1). Todas las

demás categorías presentaron un aumento de cobertura, siendo

particularmente alto (>3000%) para el uso ganadero. Debido a que tan solo

una categoría de uso (agrícola) presentó valores de cabio negativos, podemos

inferir que el cambio de uso se dio desde el suelo agrícola hacia las demás

categorías, incluyendo aquellas sin datos en 1996.

Patrones de distribución de las coberturas

Mediante la comparación entre la cartografía de 1996 y 2003, se determinaron

los de los cambios en número y distribución de los polígonos correspondientes

a cada unidad evaluada (Tabla 2). Conjuntamente, la estimación de la razón

entre el perímetro y el área correspondiente a cada unidad de uso, nos puede

sugerir el nivel “irregularidad” de los polígonos en el territorio (Tabla 3).

El uso ganadero fue la unidad con mayor incremento tanto en el número de

polígonos (86), como a nivel porcentual, en área y perímetro (Tablas 2 y 3).

Los polígonos son en su mayoría pequeñas unidades, y están distribuidas en la

mayoría del municipio. De igual manera preocupa la situación de los bosques

nativos, estas unidades eran ya escasas en 1996 y, aunque el reporte de área

indica un aumento de 11 polígonos y 13has de extensión nueva, la

fragmentación de esta unidad es la mayor entre las coberturas evaluadas. Este

hecho lo soporta la razón perímetro:área, la cual es la mayor (Tabla 3).

Verificado en la cartografía, se puede ver como, a pesar de mantener cierta

agregación espacial, los parches de bosque en Ovalle se encuentran bastante

fragmentados y algunos de ellos, aislados de otros polígonos de bosque. Esto

sugiere un grave riesgo ecológico para la continuidad y autonomía de estos

bosques en particular, y de la unidad de uso en general.

El otro uso del suelo objeto de esta evaluación es la cobertura es el uso

agrícola. Esta cobertura presentó en el periodo evaluado un patrón bastante

particular: primero, redujo su extensión en más de un 25%, con el consecuente

fraccionamiento que la pérdida de cobertura genera (de 5 a 73 polígonos), pero

no todos los nuevos polígonos, se generaron por fraccionamiento, también se

crearon algunos nuevos polígonos agrícolas en áreas de matorral. Esto trajo

como consecuencia la dispersión de esta cobertura aunque particularmente,

hacia la zona de la costa (Figs. 3 y 4).

Finalmente, si bien la matriz de matorrales y suculentas en general muestra un

aumento de su área y una mayor interconexión (pasó de 5 polígonos a 1),

muestra también un importante aumento en su perímetro, sugiriendo una

mayor distribución de los posibles efectos negativos de los bordes en la cuenca

baja del río Limarí (Tabla 1). Esto lo soporta también la razón perímetro:área,

la cual fue bastante alta para la matriz, a pesar de presentar la mayor

cobertura en el municipio.

TABLA 1: Extensión y perímetro de los distintos usos del suelo definidos para el presente trabajo para los años 1996 y 2003. Se reporta también la magnitud del cambio de uso durante este periodo. En rojo y azul respectivamente se reportan los valores menores y mayores para cada categoría.

Uso del suelo

2003 1996 2003-1996

Perímetro (m)

HasPerímetro (m)

HasPeríme

tro(m)

Has

Industrial - Urbano119.41

01.469 9.256 364 110.15

41105

Agrícola1.289.5

4240.241 452.35

154.645 837.19

0-

14.404

Ganadero488.53

98.215 10.716 258 477.82

37957

Matorrales y Suculentas

2.721.415

317.013

1.005.963

315.212

1.715.452

1.801

Forestal473.08

19.673 133.75

68.578 339.32

51095

Bosque Nativo 35.569 248 21.063 235 14.507 13Cuerpos de Agua 25.119 617 14.622 513 10.497 104Suelo Desnudo 59.543 811 - - - -Ríos, Vegas y Veg. Asociada

75.250 537 - - - -

TABLA 2: Cambio en el número de polígonos en cada categoría de uso y su distribución en el municipio. En rojo y azul respectivamente se reportan los valores menores y mayores para cada categoría.

Uso del suelo

Número de polígonos

Distribución

1996

2003 1996 2003

Industrial - Urbano 1 36 concentrada

dispersa

Agrícola 5 73 concentrada

muy dispersa

Ganadero 2 88 concentrada

muy dispersa

Matorrales y Suculentas

6 1 matriz matriz

Forestal 10 53 dispersa muy dispersa

Bosque Nativo 2 13 dispersa muy dispersa

Cuerpos de Agua 1 5 dispersa dispersa Suelo Desnudo - - - - Ríos, Vegas y Veget. Asociada

- - - -

TABLA 3: Diferencia porcentual entre la extensión y el perímetro de cada unidad del paisaje entre los años 1996 y 2003, se reporta también la razón entre perímetro y área como indicador del patrón espacial de distribución. En rojo y azul respectivamente se reportan los valores menores y mayores para cada categoría. El dato denotado con* se reporta en valor absoluto

Uso del suelo 2003-1996 Razón

Per/Has

% Perímetro

% Has

Industrial - Urbano 1.190,14 303,24 99,7 Agrícola 185,08 -26,36 58,1*

Ganadero 4.459,00 3.088,24 60

Matorrales y Suculentas

170,53 0,57952,6

Forestal 253,69 12,77 309,8 Bosque Nativo 68,88 5,58 1.104,3 Cuerpos de Agua 71,79 20,22 101,1

Suelo Desnudo - - - Ríos, Vegas y Veget. Asociada

- - -

Visita a terreno

El patrón observado actualmente en terreno dista un poco del fraccionamiento

observado en las la cartografía, las vegas y cajones de los ríos, las cuales

aparecen como “abandonadas” (i.e. sin actividad agropecuaria) en el año

2003, se observan en terreno de nuevo ocupadas por cultivos (Figs. 6 a 15).

Residentes del municipio reportaron el abandono de los cultivos en las vegas

bajas entre los años 1999 y 2000 debido a las fuertes heladas de estos años y

a su mayor efecto en estos sectores. Actualmente, nuevos cultivos como el

arándano y nuevas labores de manejo han permitido el volver a utilizar estas

áreas, las cuales son de gran importancia económica debido a que cuentan ya

con derechos de riego y garantizan otro tipo de condiciones favorables para el

cultivo, como el tipo de suelos.

FIGURAS 3 y 4: Usos del suelo

para el municipio de Ovalle en

el año 1996 arriba) y 2003

(abajo). Nótese la dispersión y

fraccionamiento de los

polígonos de uso agrícola y

ganadero, así como de algunos

otros del tipo natural, como los

bosques.

FIGURA 5: Comparación de la distribución espacial comparativa de los usos; agrícola y ganadero, entre los años 1996 (fondo) y 2003 (barras)

FIGURAS 6 y 7: Nuevos terrenos agrícolas al oeste de la ruta 5 (arriba) y extensión agrícola en el bajo Limarí (abajo). Nótese la ocupación de toda la planicie del valle

sobre el bajo Limarí

FIGURAS 8, 9 y 10:

Ocupación agropecuaria en

las planicies del bajo

Limarí en el municipio de

Ovalle. Arriba, praderas de

pastoreo,. Derecha y

abajo: extensos cultivos

frutales (uva) y de

hortalizas en el mismo

sector.

FIGURAS 11, 12 y 13:

Ocupación agrícola en las

cercanías de Sotaqui,

subcuenca del río Grande.

Al igual que el caso

anterior, es llamativa la

extensión de cultivos

sobre los cajones de los

ríos y las laderas

adyacentes. Abajo,

microcuenca totalmente

FIGURAS 14 y 15: Valle de la microcuenca del río Higuerilla, (salida a la Serena, ruta 43). La extensión de los cultivos reduce a pequeños parches (abajo), la vegetación

natural de las vegas.

DISCUSIÓN

El patrón más relevante en el análisis de la información cartográfica es el

fraccionamiento del uso del suelo en general para todas las categorías excepto

la matriz de matorrales, la cual, al menos en términos del número de

polígonos, disminuyó su fraccionamiento para volver a ser una sola unidad

dentro del municipio de Ovalle. Cabe anotar que parte de este fraccionamiento

puede deberse a la mayor resolución de los análisis realizados en el año 2003,

pero la correcta identificación de pequeños polígonos en el año 1996, sugiere

que no todo el cambio se debe a un efecto de la resolución.

Conjuntamente con el fraccionamiento de las unidades de uso, se genera un

aumento en la cantidad de “borde” de cada una de ellas. Esto es

particularmente importante para las unidades de vegetación natural, como la

matriz de matorrales, pero es más relevante para coberturas confinadas a

relictos, como los bosques nativos, con el consecuente efecto negativo para su

estructura y composición (Ruiz-Jaen & Aide, 2005; Devictor et al., 2008; Marris,

2009). La mayor superficie “de contacto” entre un ecosistema y uno o varios

sistemas antropogenicos genera una mayor oportunidad de interacción, con los

mayores riesgos de degradación que esto conlleva. Esta situación, sumada a la

reocupación de algunos de los terrenos abandonados y la distribución de los

nuevos terrenos (especialmente en el uso ganadero), puede presentar un

panorama de mayor riesgo para la conservación de los ecosistemas naturales.

Podemos entonces proponer al menos dos grandes efectos ecológicos de la

disgregación del uso del suelo agropecuario por el territorio y de la posterior

reocupación de los terrenos abandonados durante el periodo 1996-2003 por el

efecto de las heladas. Primero, el fraccionamiento y dispersión del uso del

suelo agropecuario y forestal a nuevos territorios pone a disposición nuevos

nichos de ocupación de una gran variedad de especies introducidas (tanto

animales como vegetales) así como de los patógenos asociados a los sistemas

agropecuarios. Estos nuevos nichos van de la mano con nuevas oportunidades

de interacción con los sistemas naturales en entornos que quizás, puedan ser

más favorables para la invasión (condiciones más mesicas, densidades

menores, etc.).

Complementariamente, la reocupación de los territorios abandonados por las

heladas, acentúa aún más el aislamiento de amplios sectores de vegetación

natural, barrera que puede ser relevante a nivel de cuenca, para la movilidad e

interacción reproductiva de algunas especies de rango restringido como los

pequeños roedores, reptiles, anfibios o varias especies de arbustos y

herbáceas anuales.

En una visión más reciente, Jorquera (2009) reporta para el municipio de Ovalle

un alto impacto de las actividades agropecuarias. Por su parte, ya en 1992,

Ferrand0 sugería una tendencia regional a la aridificación y a la consecuente

disminución en la oferta hídrica de las principales cuencas de la región. En este

sentido, Donoso et al. (2009) proyectan una difícil situación para la oferta del

recurso hídrico, la cual ya se encuentra actualmente comprometida, llegando a

predecir una disminución de casi un 50% en la cobertura de la demanda

hídrica de la cuenca.

Teniendo en cuenta la tendencia general a la disminución de la oferta hídrica

en la cuenca de río Limarí, y conjuntamente con la redistribución del uso

agrícola hacia nuevas áreas y la re-ocupación de las vegas bajas, se esperaría

no solo un mayor efecto sobre el balance hpidrico de la cuenca, sino también

la posibilidad de enfrentar otros aspectos de la degradación ecológica como

consecuencia de la reorganización espacial del territorio utilizado para estos

fines. Entre estos efecto se sugiere monitorear la probabilidad de invasiones

mediante el monitoreo de las nuevas áreas destinadas al uso agropecuario, sus

especies asociadas y su interacción con la matriz.

Por otra parte, la disminución de las interacciones ecológicas a nivel regional,

debido al mayor aislamiento y fraccionamiento de algunas coberturas naturales

era un panorama que en el 2003 no parecía evidente ( al menos para la matriz

de matorrales y suculentas), pero la reocupación de las vegas bajas y cajones

de ríos sugiere que las posibilidades de interconexión se han reducido. Los

reportes generales para la cuenca del río Limarí hablan de un aumento de casi

20.000has para el año 2007 en relación al año 1996 (Oyarzún, 2008), si este

nuevo territorio ha seguido la tendencia observada al 2003, el uso del suelo

agropecuario se encuentra ahora distribuido en un rango mucho mayor que

hace 14 años. Sectores antes homogéneos y continuos se ven ahora salpicados

por parches de actividad humana. Si consideramos que cada parche incide

localmente de manera negativa sobre la matriz circundante, es importante

realizar un continuo monitoreo del efecto ecológico de esta nueva distribución

sobre procesos tales como la facilitación de especies invasoras o la extensión

de su rango geográfico, con el fin de administrar el ordenamiento territorial de

manera eficiente para el sector productivo pero conservativo con el entorno

natural.

Finalmente, situaciones tan radicales como la reciente declaración de área de

restricción para la concesión de derechos de aguas en varias sub-cuencas del

rio Limarí (MOP, 2009) nos sugieren que la estabilidad de los ecosistemas de la

cuenca se encuentra en entredicho, en este contexto, evaluar el nivel de

interacción entre los polígonos de las unidades de paisaje, tanto naturales

como antrópicas, nos puede ayudar a establecer metodologías para la

priorización de acciones tendientes a la conservación, planificación y uso del

territorio que busquen fomentar la conectividad de las áreas naturales.

AGRADECIMIENTOS

Especiales agradecimientos para el biólogo MSc. Luís Letelier, quien colaboro

ampliamente en la digitalización cartográfica, igualmente al Dr. Thiel y al Dr.

Luna, así como a los alumnos del curso en ecología aplicada del Dr-BEA (ULS-

UCN) por sus sugerencias y comentarios

BIBLIOGRAFÍA

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ANEXO 1: Categorías originales de la cartografía utilizada y grupos generados para el presente trabajo. Las categorías denotadas con * solo se encontraban presentas para los datos del 2003

Categorías originales de uso Nueva organizaciónCiudades-Pueblos-Zonas Industriales INDUSTRIAL-URBANA

Minería-Industrial  

Terrenos de Uso AgrícolaAGRICOLA

(cultivos de labor)

Praderas Anuales GANADERO

Rotación Cultivo-Pradera *  

Praderas Perennes *  

Matorral Denso * MATORRALES Y SUCULENTAS

Matorral Semidenso (múltiples densidades)

Matorral Pradera Semidenso *  

Matorral Abierto  

Matorral Pradera Abierto *  

Matorral Muy Abierto  

Matorral Pradera Muy Abierto *  

Matorral Arboresente Muy Abierto  

Matorral Arborescente Semidenso *  

Matorral Arborescente Abierto *  

Matorral-Suculentas Denso *  

Matorral-Suculentas Semidenso  

Matorral-Suculentas Abierto  

Matorral-Suculenta Muy Abierto  

Suculentas  

Plantación de Arbustos FORESTAL

Plantación *  

Plantación .Joven Recién Cosechada *  

Renoval Abierto BOSQUE

Bosque Nativo Adulto Semidenso *  

Renoval Semidenso *  

Vegetación Herbácea en Orilla *

RIOS, VEGAS Y VEGETACIÓN ASOCIADA

Vegas *

Ríos *

Cajas de Ríos *  

Otros Terrenos Húmedos *  

Playas y Dunas * SUELO DESNUDO

Afloramientos Rocosos *  

Otros Terrenos Sin Vegetación *