Monitoreo de la regeneración natural de la microcuenca Jipiro, Loja, Ecuador

Resumen

Esta investigación se realizó en la microcuenca Jipíro; formada por tres minicuencas: Sangre, El Volcán y El Salado; principales abastecedoras de agua para la ciudad de Loja, aporta con el 20 % de la demanda total. El estudio identifica las principales especies que se regeneran en la microcuenca Jipíro luego de procesos antrópicos, que alteran el normal funcionamiento, estructura y composición de estos ecosistemas y, que luego de un periodo de recuperación de la vegetación, ciertas especies forman ecosistemas con características y funciones ecológicas casi similares al original. Se estudiaron tres categorías de regeneración natural en diferentes estados de sucesión, así: categoría I (2-3 años), categoría II (5-6 años) y categoría III (8-10 años); se realizó el levantamiento florístico de todos los individuos, se instalaron 45 parcelas de muestreo de 10 X 10 m. Se calculó los parámetros ecológicos de cada categoría para definir las especies más importantes desde el punto de vista ecológico, que sumado a características fenológicas y habito de crecimiento arbóreo; se definió las diez especies forestales con potencial para recuperación hidrológica de la microcuenca Jipíro El potencial de cada especie se determinó de acuerdo a los siguientes parámetros: forma de copa, estado sucesional, producción de hojarasca, soporte a condiciones climáticas extremas, profundidad y forma de raíz, exigencia de suelos y distribución natural. Las especies forestales que resultaron con mayor potencial para recuperación hidrológica de la microcuenca Jipíro son: Morella pubescens, Weinmannia glabra, Croton rimbachii, Clethra revoluta, Clusia elliptica, Alnusacuminata, Juglans neotropica, Hedyosmum racemosum, Rhamnus granulosa, Tibouchina lepidota.

Palabras claves: Especies potenciales; regeneración natural; sucesión natural, regeneración natural, diversidad, similitud.

Introducción

Una microcuenca es considerada como la unidad principal para la planificación y el ordenamiento territorial, soportan una serie de actividades antrópicas que son la causa para la degradación de la biodiversidad y la perdida de las funciones ecológicas principalmente hidrológicas de la microcuencas. Por ello es importante cuantificar sus recursos y definir cuál de ellos son más potenciales para seguir manteniendo sus características y funciones.

Los asentamientos humanos en la microcuenca Jipíro, proveedora del 20 % del agua de la demandad total de la población Loja, han provocada la perdida de la vegetación natural en un 49,19 %, alterando su estructura y composición y a la vez las funciones de captación, almacenamiento y regulación del recurso hídrico.

Con el fin de mejorar las condiciones de las microcuencas hidrográficas en años anteriores se han llevado a cabo muchos proyectos de reforestación con fines de protección y recuperación de sus funciones hidrológicas, pero se han realizado sin considerar las características ecológicas de las especies sembradas. En esta perspectiva y para aportar con información sobre especies forestales potenciales para la función hídrica se realizó este estudio, mediante el análisis de la regeneración natural en diferentes estados de sucesión natural, y en base al estudio de ciertas características morfológicas y ecológicas. Se han generado un conjunto de argumentos técnicos para las personas relacionadas con el manejo de cuencas y en especial con el uso de las especies forestales que apoyan el proceso hidrológico y, que pueden ser consideradas para proyectos de restauración ecológica y en el manejo de la regeneración natural.

Metodología

La microcuenca Jipíro está ubicada en la parroquia El Valle del cantón y provincia de Loja (figura 1), tiene una superficie aproximada de 3 200 ha, forma parte de la subcuenca del río Zamora, ubicada entre 3° 55" 25"" – 3° 59" 29"" Latitud Sur y 79° 08" 20"" – 79° 12" 55"" Longitud Oeste, se descompone en tres minicuencas: Sangre, Volcán y El Salado. Con una precipitación media anual de 851 mm y temperatura media anual de 15,5°C.

Figura 1. Ubicación de la zona de estudio en el contexto regional

Levantamiento de la cobertura natural y uso

La determinación de los tipos de cobertura vegetal se realizó mediante fotointerpretación e interpretación de imágenes satelitales, esta información fue validada mediante recorridos de campo. Finalmente usando SIG (ArcGis 9.3) se definió el mapa final de los tipos de cobertura vegetal natural y uso actual de la microcuenca Jipíro.

Evaluación de la regeneración natural

En base al mapa de vegetación y uso se definió las zonas alteradas por incendios forestales y deforestación, entre 2200 a 2600 msnm. Luego mediante entrevistas a los pobladores de la microcuenca se definió las categorías de regeneración natural, considerando el tiempo de recuperación de la vegetación luego de haber sido alterada por las acciones antes descritas.

Cuadro 1. Categorías para la evaluación de la regeneración natural en zonas alteradas de la microcuenca Jipíro.

Para definir las especies que se regeneran e inician procesos de colonización en estas zonas alteradas, se realizó el inventario de la vegetación usando cuadrantes de 10 X 10 m, con 15 unidades de muestreo por categoría (I, II y III), dando un total de 45, distribuidas en forma equitativa para las tres minicuenca que conforman la microcuenca Jipíro (El Salado, El Volcán y Sangre).

Paralelo al levantamiento florístico de la regeneración natural, se realizó el inventario de tres transectos de vegetación alterada hace más de 10 años y tres de bosque nativo utilizando dimensiones de 10 x 50 m, se levantó todos los individuos con DAP mayor a 5 cm con el fin de comparar la composición y estructura entre ecosistemas alterados y no alterados y el monitoreo del ingreso y reemplazo de especies florísticas en el futuro.

La evaluación de la estructura de la regeneración natural se realizó a través de los índices de diversidad de Shannon (H") y Sorensen (Is) y los parámetros ecológicos: Densidad relativa (DnR), Dominancia relativa (DmR), Frecuencia relativa (FR) e Índice Valor Importancia (IVI) (Aguirre 2009).

Definición del potencial de las especies forestales para recuperación hídrica

Las especies forestales potenciales para recuperación hídrica de la microcuenca Jipiro, se definió en base a los parámetros: forma de la copa, estado sucesional, soporte de condiciones climáticas extremas, producción hojarasca, profundidad y forma de raíces, exigencia de suelos y distribución natural. La medición de cada parámetro se realizó en 10 individuos de cada especie seleccionada, considerando plantas con alturas entre 4 a 5 m, la evaluación se efectuó través de mediciones de campo y revisión bibliográfica. En cada parámetro se estableció tres categorías de calificación a las cuales se asignó un valor de uno a tres puntos de acuerdo a la importancia dentro del proceso de restauración que estas especies cumplen. Las matrices usadas para la calificación de cada parámetro son:

Para definir las especies con mayor potencial hídrico se realizó la sumatoria de los valores medios de cada parámetro de los 10 individuos de cada especie, usando la matriz del cuadro 2.

Cuadro 2. Matriz para determinar el potencial de las 10 especies forestales para recuperación hídrica de la microcuenca Jipíro.

La categorización de las especies con potencial hídrico se realizó mediante el siguiente rango de calificación: Especie con potencial hídrico alto (22 – 24 puntos), especie con potencial hídrico medio (16 – 21 puntos) y especie con potencial hídrico bajo (menor a 15 puntos).

Resultados

Cobertura vegetal y uso

En la microcuenca Jipíro los tipos de vegetación natural identificadas son (figura 2): Bosque de neblina montano (49,84 %), Bosque siempre verde montano alto (5,95 %), Matorral húmedo montano alto (10,73 %), Matorral húmedo montano bajo (2,21 %), Paramo arbustivo (0,51 %). Las unidades de vegetación antrópicas: Pastizales (19,44 %), Plantación de pino (0,15 %), Plantación de eucalipto (0,49 %), Área de vegetación pionera (2,20 %), Páramo antrópico (1,22 %) y las unidades mixtas: Matorral con eucalipto (0,17 %), Pastizal con eucalipto (0,43 %), Pastizal con matorral (7,06 %).

Figura 2. Tipos de cubierta vegetal de la microcuenca Jipíro.

Parámetros ecológicos de la regeneración natural

En la categoría I las especies con mayor densidad relativa son: Pteridium arachnoideum (29,69 %), Calamagrostis macrophylla (6,32 %), Zeugites mexicana (5,48 %). Las especies con mayor dominancia relativa son: Pteridium arachnoideum (27,23 %), Ageratina dendroides (6,53 %), Baccharis genistelloides (5 %). Las especies ecológicamente más importantes (IVI) son: Pteridium arachnoideum (20,30 %), Ageratina dendroides (4,19 %), Baccharis genistelloides (3,96 %).

En la categoría II las especies con mayor densidad relativa son: Pteridium arachnoideum (21,6 %), Panicum stigmosum (9,8 %), y Clinopodium taxifolium (4,7 %). Las especies con mayor dominancia relativa son: Pteridium arachnoideum (14,6 %), Tibouchina lepidota (7,7 %), Tibouchina laxa (4,9 %). Las especies ecológicamente más importantes (IVI) son: Pteridium arachnoideum (13,03 %), Panicum stigmosum (3,5 %), Tibouchina lepidota (3,3 %).

En la categoría III las especies con mayor densidad relativa: Zeugites mexicana (10,1%), Panicum stigmosum (10,03 %), Pteridium arachnoideum (6,23%). Las especies con mayor dominancia relativa son: Croton rimbachii (6,99 %), Chusquea scandens (3,18 %), Cyathea caracasana (3,13 %). Las especies ecológicamente más importantes por su IVI son: Zeugites mexicana (3,8 %), Pteridium arachnoideum y Panicum stigmosum (3,5 %).

En las zonas alteradas (más de 10 años) las especies (5 cm DAP) con densidad relativa son:Tibouchina lepidota (36,39 %), Miconia cf. cladonia (16,58 %), Piptocoma discolor (9,90 %). Las especies dominantes son: Tibouchina lepidota (32,22 %), Miconia cf. cladonia (19,23 %), Piptocoma discolor (10,15 %). Y las especies ecológicamente más importantes son: Tibouchina lepidota (35,00 %), Miconia cf. cladonia (17,47 %) y Piptocoma discolor (9,98 %)

En zonas no alteradas (bosque nativo) las especies con mayor densidad relativa son:Weinmannia glabra (10,06 %), Miconia caelata (7,69 %) y Graffenrieda harlingii (6,80 %). Las especies con mayor dominancia relativa son: Weinmannia glabra (8,27 %), Morella pubescens (6,49 %) y Miconia caelata (5,24 %). Y las especies ecológicamente más importantes resultaron ser: Weinmannia glabra (9,27 %), Miconia caelata (6,75 %) y Graffenrieda harlingii (5,80 %).

Diversidad al alfa y beta

La diversidad alfa (H") calculada (cuadro 3) indica que los estratos: arbóreo, arbustivo y herbáceo en la categoría I es media; en la categoría II en el estrato arbustivo, la diversidad es alta y en el estrato arbóreo y herbáceo la diversidad es media. En la categoría III, el estrato arbóreo tiene una diversidad alta y en el estrato arbustivo y herbáceo la diversidad es media. En zonas alteradas el estrato arbóreo presenta diversidad baja; mientras que en zonas no alteradas es alta y el estrato arbustivo para zonas alteradas y bosque nativo, presenta una diversidad media.

Cuadro 3. Índices de diversidad de Shannon por categorías y forma de vida.

La diversidad beta (Is) indica que: la categoría I y II son medianamente similares florísticamente, las categoría I y III son disimiles y la categoría II y III son similares florísticamente. Las principales especies que comparten estos ecosistemas son: aliso Alnus acuminata, laurel de cera Morella pubescens, llashín Cyathea caracasana, flor de mayo Tibouchina lepidota y aliso negro Rhamnus granulosa. Los índices calculados se muestran en el cuadro 4.

Cuadro 4. Índices de Similitud de Sorensen para las categorías I, II y III.

Especies potenciales para recuperación hidrológica

Morella pubescens tiene potencial hídrico alto, las siguientes seis califican como especies de potencial hídrico medio y tres con potencial hídrico bajo. Estos datos preliminarmente indican que éstas son las especies forestales más adecuadas, que los técnicos deben considerar para su reproducción y utilización en proyectos de forestación y recuperación de las microcuencas hidrográficas en la hoya de Loja. En el cuadro 5 se muestra la calificación de las especies.

Cuadro 5. Síntesis de la calificación de los parámetros considerados para evaluar el potencial hídrico de las especies forestales en la microcuenca Jipíro. 2011.

Discusión

Cobertura vegetal y uso actual del suelo

Los tipos de cobertura vegetal: bosque siempreverde montano alto, bosque de neblina montano, matorral húmedo montano alto, matorral húmedo montano bajo y páramo arbustivo, que corresponden al 66 % de la superficie total conforman la zona de importancia hídrica de la microcuenca, su estado de conservación es bueno al presentar características de estructura y composición florística no alteradas. Así mismo Villa (2009) reporta la existencia de 6 tipos de vegetación natural para la parte alta de la subcuenca del rio Zamora: bosque de neblina montano, bosque siempreverde montano alto, matorral húmedo montano alto, matorral húmedo montano bajo, paramo arbustivo y páramo herbáceo.

El matorral con eucalipto, pastizal con eucalipto, vegetación pionera (cobertura antrópicas), están relacionadas con el estado de conservación de la vegetación natural de la microcuenca ya que actúan como la zona de amortiguamiento frente a los procesos de degradación antrópicas. El matorral con eucalipto se ha producido debido al abandono de áreas ganaderas por parte de las personas, permitiendo se inicie un proceso de colonización con especies pioneras de estos sectores. En el páramo antrópico por la influencia constante de incendios, no han dado las condiciones necesarias para iniciar un proceso de regeneración de la vegetación, existiendo únicamente la colonización de especies herbáceas como Calamagrotis intermedia, Puya eryngioides y arbustivas como Bejaria aestuans, Hesperomeles obtusifolia.

Regeneración natural

La regeneración natural en la primera categoría, está caracterizada por el crecimiento de un alto número de especies, principalmente herbáceas y pocos arbustos, con buena cobertura del suelo. Existe competencia por crecimiento y un alto índice de colonización de especies como: Pteridium arachnoideum, Tibouchina laxa, Ageratina dendroides, Calamagrostis macrophylla, especies pioneras que al disminuir su capacidad de regeneración natural, dan paso al crecimiento de nuevas especies. En la segunda categoría las especies anteriores empiezan a disminuir su capacidad de regeneración, llegando en ciertos casos a desaparecer como el caso de Baccharis latifolia, Calamagrostis macrophylla, Baccharis obtusifolia yAgeratina dendroides, las cuales mejoran las condiciones físicas de estos ecosistemas (materia orgánica en el suelo, retención de humedad) lo que facilita el crecimiento de otras especies intermedias como Alnus acuminata, Morella pubescens, Tibouchina lepidota y Clusia elliptica. En la tercera categoría (8-10 años) el cambio en la composición florística del ecosistema no es muy pronunciado, la mayoría de especies presentes en la segunda categoría se mantienen y continúan con su proceso de desarrollo. La estructura de estos ecosistemas mejora, existiendo un aumento en la altura y densidad de la vegetación, así como el aumento progresivo en la producción de materia orgánica, mayor retención de humedad, generando condiciones ideales para el desarrollo de las especies clímax, empezando a normalizarse la mayoría de procesos ecológicos de la microcuenca relacionados con la regulación del régimen hidrológico. Observándose de esta manera especies con mayor capacidad de regeneración, las cuales deben aprovecharse en trabajos de recuperación o restauración ecológica.

Diversidad alfa y beta

La diversidad alfa (H" de los estratos arbóreo y herbáceo ) en las categorías estudiadas es media a alta, a diferencia de los arbustos que tiende a disminuir, esto es comprensible ya que en el caso de los árboles han llegado todos los elementos florísticos a ese sitio, entonces la diversidad aumenta; las hierbas con el establecimiento de vegetación grande (árboles) tienen las condiciones necesarias para su desarrollo.

En el caso de la diversidad beta (Is) que indica el grado de similitud florística que pueden tener dos hábitats, señala que las categorías de regeneración natural son medianamente similares, esto posiblemente se deba a la diferencia de edad de las categorías, ingreso de nuevas especies y además la reducción en el número de individuos. Esto indica que ecosistemas alterados se pueden volver a regenerar con las mismas especies si se aplican medidas de protección y obtenerse una cobertura vegetal con características similares a la original. De esta manera se demuestra que í las perturbaciones naturales en comunidades vegetales son simultáneamente una fuente de mortalidad para algunos individuos y el hábitat de establecimiento para otros, y determinan la variabilidad en riqueza y diversidad de especies. La diversidad disminuye luego de una perturbación severa, pero aumenta en el transcurso del tiempo, manifiesta Denslow (1980) y es corroborado con los datos de este estudio.

Especies potenciales para recuperación hidrológica

Mediante la evaluación de la regeneración natural en zonas alteradas se logro definir las especies forestales potenciales para la recuperación hidrológica en la microcuenca Jipíro, estás son: Morella pubescens, Alnus acuminata, Juglans neotropica, Clethra revoluta, Tibouchina lepidota, Rhamnus granulosa, Croton rimbachii, Hedyosmum racemosum, Weinmannia glabra y Clusia elliptica, datos que son corroborados por Velepucha y Hurtado (1987) que identificaron 30 especies forestales como representativas en la microcuenca Jipíro, algunas de ellas son similares: Juglans neotropica, Alnus acuminata, Weinmannia sp, Clusia sp., Croton sp. Clethra sp., Hedyosmum sp, Tibouchina lepidota. En otro estudio Chamba (2008) manifiesta que las 10 especies más importantes e indispensable para la producción de agua para los campesinos del cantón Paltas son: Lafoensia acuminata, Maclura tinctoria, Persea caerulea, Mimosa caduca, Pradosia montana, Criptoniopsis pycnantha, Fulcaldea laurifolia, Ficus insípida, Styrax subargentea y Cecropia litoralis, deduciendo que existen especies vegetales más importantes que otras en la función de ayudar en la captación y regulación hídrica en una cuenca hidrográfica.

Este estudio ha demostrado el papel que cumplen las coberturas boscosas como reguladoras de caudal de agua, ya que los elementos florísticos favorecen la captación, infiltración, almacenamiento y regulación, gracias a la producción de hojarasca y más detritos que forman una "esponja" sobre el suelo mineral que en conjunto con el sistema radicular de las plantas actúa en la retención y regulación hídrica. Estas propiedades regulan el nivel freático, permiten la recarga de acuíferos alimentadores del flujo base de las corrientes, disminuyen también la cantidad de pérdidas por escorrentía directa de la superficie y retrasan la evacuación instantánea de las lluvias.

Conclusiones

La fragmentación de los ecosistemas en la microcuenca Jipíro, por diversas acciones antrópicas, han ocasionado la generación de nuevos complejos ecológicos, tales como páramo antrópico, pastizal con eucalipto y pastizal con matorral, lo que ha disminuido la biodiversidad y la función de regulación hídrico de la vegetación.

El abandono de áreas de pastizales y plantaciones en la microcuenca Jipíro, ha permitido el inicio de procesos de colonización de especies pioneras dando pasa a la formación de complejos ecológicos como los matorrales, que en el futuro sino existen nuevas intervenciones serán formaciones secundarias clímax que cumplirán funciones hídricas importantes.

En la microcuenca Jipiro las especies ecológicamente más importantes (mayor IVI) en la categoría I (2-3 años) son: Pteridium arachnoideum, Ageratina dendoides, Baccharis genistelloides. Las especies más importantes en la categoría II: (5-6 años) son: Pteridium arachnoideum, Panicum stigmosum, Tibouchina laxa. Y las especies de la III categoría (8-10 años) son: Zeugites mexicana, Pteridium arachonoideum y Panicum stigmosum.

En la microcuenca existen dos tipos de especies: las pioneras que poseen una alta capacidad de regeneración y colonización de áreas en procesos de recuperación, pero que en el transcurso del tiempo pierden esta potencialidad debido a modificaciones de las características del sitio, llegando en algunos casos a desaparecer, estas son: Pteridium arachnoideum, Ageratina dendroides y Baccharis genistelloides y, las segundas (intermedias) que en el proceso inicial de regeneración de áreas perturbadas no son tan evidentes, ya que poseen una capacidad de regeneración baja, pero debido a las modificación y aporte de la especies pioneras que mejoran la calidad del lugar, se mantienen de forma permanente y son las que definirán la estructura y composición del ecosistema, las principales son: Croton rimbachi, Weinmannia glabra y Hedyosmum racemosum.

Las especies forestales potenciales para la función hídrica de la microcuenca Jipiro son: Morella pubescens, Alnus acuminata, Juglans neotropica, Clethra revoluta, Tibouchina lepidota, Rhamnus granulosa, Croton rimbachii, Hedyosmum racemosum, Weinmannia glabra y Clusia elliptica.

Bibliografía

Aguirre, Z. 2009. Guía para estudios de composición florística, estructura y diversidad de la vegetación natural. Universidad San Francisco Xavier de Chuquisaca, Sucre, Bolivia, 50 p.

Aguirre, Z.; Aguirre, N. 2001. Diversidad y composición florística de un área de vegetación disturbada por un incendio forestal. Tesis M. Sc. Escuela Politécnica de Chimborazo, Facultad de Recursos Naturales. Riobamba, Ecuador.

Chamba, F. 2008. Composición florística, estructura, endemismo y etnobotánica de los acuíferos ubicados entre 1000 a 2000 msnm del Cantón Paltas, Provincia de Loja. Tesis de Ing. Forestal. Universidad Nacional de Loja, Área Agropecuaria y de Recursos Naturales Renovables. Loja, Ec. 19-72 p.

Velepucha, L. Hurtado, G. 1987. Estudio dendrológico y fenológico de las principales especies forestales de la subcuenca del rio Jipíro. Tesis de Ing, Forestal, Universidad Nacional de Loja, Área Agropecuaria y de Recursos Naturales Renovables. Loja, Ec.

Tobon, C. 2009. Los bosques andinos y el agua. Serie de investigación y sistematización 4. Programa regional Ecobona­intercooperation, condesan. Quito, Ecuador

Villa, N. 2009. Caracterización florística y estructura de la vegetación natural de la cuenca superior del Río Zamora "Hoya de Loja". Tesis Ing. Ciencias Forestales. Loja, Ec., Universidad Nacional de Loja, Carrera de Ciencias Forestales. 63 p.

Lamprecht, H. 1990. Silvicultura en los trópicos. Traducción del Alemán por Antonio Carrillo. Alemania, GTZ. 335 p.

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Autor:

Amparito Lima1,

Jorge Armijos1

Zhofre Aguirre Mendoza2

1. Ingenieros Forestales, Universidad Nacional de Loja

2. Docente-Investigador de la Universidad Nacional de Loja