Desarrollo de una metodología para la gestión ambiental de humedales costeros y continentales sometidos a presiones agrícolas
- Autores: Olga Lucía Usaquén Perilla
- Directores de la Tesis: Aina García Gómez (dir. tes.), Andrés García Gómez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Araceli Puente Trueba (presid.), M.ª del Carmen Castillo Sánchez (secret.), Adolfo Uriarte (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: UCrea
- Resumen
El desarrollo de una metodología para la gestión ambiental de humedales costeros y continentales sometidos a presiones agrícolas constituye el principal aporte de la presente Tesis Doctoral. La metodología facilita la formulación de modelos con enfoque sistémico (socio-físicos, multiparamétricos), identificando y parametrizando las variables esenciales para su aplicación práctica en los contextos local, regional y mundial. Integra el uso de herramientas numéricas y de modelización con elementos conceptuales, que permiten la formulación de estrategias y el diseño de actuaciones de gestión. Por su versatilidad, permite la construcción y aplicación de la metodología desde la singularidad de cada sistema, no requiriendo grandes volúmenes de información, en contextos con información del estado ecológico escasa o dispersa, y potencializando la participación y toma de decisiones por parte de los actores del proceso de gestión. A partir de resultados fácilmente interpretables y comprensibles, la metodología facilita la definición de objetivos y metas por parte de los gestores. La metodología está diseñada para adaptarse al marco de referencia de la política de sostenibilidad específica de la zona objeto de estudio.
Dada su importancia en el abastecimiento de agua y la producción de alimentos, los humedales son un elemento clave para alcanzar los objetivos de alivio de la pobreza y de sostenibilidad. Por sus características biogeográficas, diversidad biológica y, en general, por su singularidad y significado ecológico, botánico, limnológico o hidrológico, los humedales son esenciales para el sustento de millones de personas alrededor del mundo. Los servicios ecosistémicos asociados con el recurso hídrico continental y costero de humedales incluyen el tratamiento del agua, la regulación del caudal y de la tasa de escorrentía, el control de la erosión y el transporte de sedimentos en la cuenca hidrográfica, en los cursos de agua, en las llanuras de inundación o en los sistemas de destino, entre otros.
Los humedales han estado sometidos históricamente a diferentes tipos de presiones asociadas con el uso del suelo fruto de la expansión urbana, agrícola e industrial. El origen de los flujos que ingresan a los humedales se relaciona con las actividades antropogénicas en el área de influencia y con los factores climáticos. Las presiones o perturbaciones a las cuales están expuestos los humedales pueden generar cambios en su estado ecológico y en la sostenibilidad del sistema; incluyen flujos de entrada y salida hacia y desde el sistema, condiciones o forzamientos climáticos, hidrodinámicos, o hidrológicos naturales, tales como, la variabilidad estacional, la circulación atmosférica y oceánica. Asimismo, las características derivadas del uso y operación del sistema que se suman a sus características intrínsecas (morfológicas, físicas, químicas, biológicas, entre otras). En este contexto, los humedales pueden ser considerados sistemas socio-ecológicos, constituidos por dos subsistemas vinculados entre sí, el social (humano) y el ecológico (biofísico). Ambos subsistemas comparten el mismo recurso (el agua), siendo éste fuente de insumos para desarrollar actividades productivas, un elemento para la gestión de residuos o subproductos de intercambio o un recurso base para el soporte de las funciones, los procesos y los servicios ecosistémicos (regulación, provisión, soporte y culturales).
Por otro lado, la agricultura es el sector que mayor consumo de agua demanda en el balance global. El 70% del agua superficial y subterránea que se extrae a escala global se emplea con fines agrícolas y las necesidades de agua son cubiertas en cerca del 80% por la precipitación. La agricultura ha sido asociada con diferentes problemáticas potenciales en el recurso hídrico adyacente, en el suelo y en la atmósfera, tales como, la eutrofización, la salinización, la erosión y la desertización, el uso de la tierra, la contaminación y toxicidad química, los cambios en la hidrodinámica de los sistemas abastecedores o receptores y las emisiones de efecto invernadero, entre otros, lo cual se puede ver reflejado en el estado ecológico y en la potencialidad de uso de los recursos. La agricultura (cultivos y ganado) aporta el 13.5% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero, principalmente en forma de metano y óxido nitroso, que representan cerca del 47% y el 58% de las emisiones antropogénicas totales. El 35% de las tierras gravemente degradadas en todo el mundo se vincula con la actividad agrícola. Cerca del 20% de las tierras agrícolas a escala mundial presentan amenaza por salinización. Las sales contienen micronutrientes y elementos esenciales para el crecimiento de los cultivos. Sin embargo, en exceso, afectan al rendimiento en la productividad agrícola. La actividad agrícola es una de las más amenazadas por la salinización, pero también forma parte del origen del problema en sistemas adyacentes.
La transformación en las características y estado ecológico de humedales sometidos a presiones relacionadas con el uso del recurso hídrico en la agricultura, sinérgicamente con las presiones naturales, se refleja en tres procesos principales: i) síntomas primarios y secundarios de eutrofización; ii) salinización; iii) cambio en la disponibilidad o uso del recurso, llegando a la desecación de lagos y humedales vulnerables.
Para vincular las condiciones de calidad con procesos de eutrofización, en la literatura científica se han empleado diversos indicadores, metodologías o herramientas. Los procesos biológicos y físico-químicos que tipifican la eutrofización están relacionados con la hidrodinámica del sistema (régimen de marea, flujos de retorno, profundidad del agua, entre otros) y su renovación. La evaluación de la eutrofización es compleja y, por lo tanto, la formulación de estrategias de gestión debe considerar variables y relaciones no lineales, multifactoriales, de naturaleza socio-ecológica y, en consecuencia, particulares para cada sistema. Parámetros morfométricos, variables hidrológicas, características del sedimento y elementos biológicos han sido aplicados y validados en ecosistemas acuáticos profundos para el estudio de la eutrofización. No obstante, en sistemas someros requieren mayor investigación para una mejor cuantificación de las relaciones entre indicadores de vegetación y calidad del agua. Por este motivo, en esta Tesis Doctoral se ha desarrollado un indicador o descriptor estratégico relacionado con el proceso de eutrofización: el potencial de renovación. El potencial de renovación permite evaluar la susceptibilidad a desarrollar efectos de eutrofización en el humedal, así como, identificar y diseñar estrategias y actuaciones de gestión en las dimensiones temporal y espacial.
En segundo lugar, la salinización es un proceso que ocurre en humedales costeros y continentales en función de la dinámica climática (precipitación, evaporación, viento) y del intercambio con el medio y con factores asociados al uso del territorio, su topografía, vegetación y geología, entre otros. En humedales subtropicales la variabilidad en el balance de la evaporación y la precipitación induce cambios y explica cerca del 60% de la variabilidad en la salinidad mensual del sistema. Entre las mayores fuentes de aguas salinas se incluye el drenaje agrícola. Los efluentes salinos amenazan directa o indirectamente a los ecosistemas acuáticos, terrestres y a los humedales. Estos efluentes pueden afectar a organismos acuáticos (microorganismos, vertebrados, invertebrados y plantas), a la cadena trófica por baja biodegradación o bioacumulación de sales. y pueden contribuir con eutrofización y ecotoxicidad. La toxicidad por acumulación de sales es difícil de evaluar, considerando que comparte síntomas similares con la deshidratación de las plantas (déficit de agua) y se relaciona con las dinámicas de los nutrientes en el agua y en el suelo del cultivo. La estimación de la susceptibilidad de un humedal a sufrir procesos de salinización se resuelve en esta Tesis Doctoral mediante el desarrollo de un indicador ligado a los procesos de salinización: el potencial de salinización. El potencial de salinización evalúa la susceptibilidad del humedal a experimentar cambios en la concentración de iones disueltos que pueden afectar a la actividad agrícola, permitiendo la identificación y el diseño de estrategias y actuaciones de gestión en las dimensiones temporal y espacial.
En tercer y último lugar, la escasez o decreciente disponibilidad de agua afecta a más del 40% de la población mundial. Una cifra preocupante que probablemente crecerá con el aumento de las temperaturas globales, el cambio climático, las sequías y la desertificación. Por lo tanto, la pérdida de humedales, su desecación o disminución en su capacidad de almacenamiento o regulación, constituye un factor que compromete la disponibilidad de agua, promueve procesos de eutrofización, incrementa la vulnerabilidad a tormentas, inundaciones y, en general, afecta al desarrollo de actividades humanas y de las funciones y servicios ecosistémicos en que participan. Por lo tanto, comprender la dinámica y la respuesta de los humedales ante diferentes condiciones hídricas, permite identificar elementos de gestión integral del recurso hídrico en sistemas sometidos a presiones agrícolas. La estimación de la susceptibilidad de un humedal a sufrir déficit hídrico se resuelve en esta Tesis Doctoral mediante el desarrollo de un indicador o descriptor estratégico: el potencial de déficit hídrico. El potencial de déficit hídrico permite evaluar espacial y temporalmente el humedal en relación con los cambios en la disponibilidad de agua, considerando el efecto de tensiones climáticas, hidrológicas, operativas, morfológicas y, en general, socio-ecológicas.
Los indicadores desarrollados en esta Tesis Doctoral se vinculan con factores hidrológicos, climáticos, la ocupación de área y el volumen de almacenamiento, con presiones asociadas a la dinámica de oferta, uso y calidad del agua (sales y nutrientes), para abordar integralmente los efectos en los sistemas de humedales. Estos indicadores facilitan la evaluación de los procesos que explican la dinámica del flujo y la disponibilidad de agua en el humedal, así como, el seguimiento y la formulación de estrategias de gestión desde las singularidades y servicios ambientales de cada sistema socio-ecológico y, en particular, brindando respuestas a las necesidades y retos que afronta el sector agrícola. En este sentido, la metodología propuesta presenta un enfoque sistémico; reconoce las necesidades, las interacciones y las singularidades de los humedales, así como, la sinergia entre los factores de naturaleza antropogénica, morfológica, hidroclimática y de calidad que afectan a sus procesos, funciones, bienes y servicios ecosistémicos; estos factores se han tipificado como tensiones socio-ecológicas. Las tensiones socio-ecológicas se definen como el conjunto de características intrínsecas del humedal que, sinérgicamente con las presiones naturales y antropogénicas a las cuales está expuesto, le confieren un estado y una condición de susceptibilidad, en función de la cual, y mediante el cálculo de los descriptores estratégicos desarrollados, es posible priorizar las estrategias de gestión espacial y temporalmente. Los potenciales de renovación, salinización y déficit hídrico representan el nexo entre los intereses sociales (subsistema humano) y las restricciones o necesidades del subsistema natural (ambiental).
En síntesis, la metodología desarrollada en la presente Tesis Doctoral se ha enmarcado en tres pasos principales: i) la descripción del sistema, la cual exige la identificación y caracterización de las tensiones socio-ecológicas durante el ciclo de gestión; ii) el cálculo y valoración de los descriptores estratégicos para evaluar la susceptibilidad del sistema a efectos de eutrofización, salinización y déficit hídrico; y, iii) la integración y valoración de la gestión en el humedal mediante el índice de susceptibilidad conjunta (OSI). La complejidad de los procesos e interacciones que ocurren en los humedales como sistemas socio-ecológicos, sugiere el uso de modelos numéricos y herramientas computacionales para el cálculo de los descriptores estratégicos. De esta forma, se facilita la representación del sistema, la evaluación e integración de los descriptores y la simulación de escenarios con fines de gestión. La identificación de las estrategias, los periodos del ciclo y las áreas susceptibles o prioritarias de gestión se puede realizar mediante el cálculo y valoración del índice OSI. El cambio potencial y el efecto conjunto de las actuaciones propuestas bajo escenarios de gestión, mediante el cálculo de los descriptores estratégicos y su validación mediante el índice OSI, constituyen una práctica recomendable que orienta la gestión y permite evaluar la tendencia de las actuaciones desde un enfoque de sostenibilidad.
