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Introducción
La conservación del suelo y la vegetación es esencial para mantener el buen funcionamiento de una cuenca hidrográfica, por la importancia fundamental que ambos componentes tienen para los procesos hidrológicos y ecológicos que en ella ocurren.
El suelo es el soporte biofísico indispensable para la cubierta vegetal y el medio a través del cual el agua de lluvia se infiltra. La vegetación constituye, a su vez, un elemento que lo protege frente a los agentes de erosión hídricos y eólicos, y un factor esencial en la regulación de la escorrentía (Lindholm y Stenbeck, 1993). La pérdida de ambos elementos tiene repercusiones sobre la totalidad del ecosistema al que pertenecen, ya que afecta la multitud de procesos, así como a los componentes abióticos y bióticos, con consecuencias tales como la pérdida de la biodiversidad y la reducción o anulación de la capacidad del ecosistema para proveer recursos y servicios ambientales: la captación de humedad y recarga de acuíferos, la regulación de condiciones meteorológicas; el secuestro de carbono; y el amortiguamiento de la contaminación atmosférica, entre muchos otros (Cantú-Ayala et al., 2013).
La vegetación en la Gran Sierra Plegada, dentro del Parque Nacional Cumbres de Monterrey (PNCM) ha sido fuertemente impactada en las últimas décadas. Entre los años 1975 y 1995 la extensión de los bosques se redujo en 13.68 % (6 858 ha), y la de los matorrales submontanos en 29 % (7 457 ha); en cambio, la vegetación secundaria se incrementó en 37.86 % (7 063 ha) y los suelos desnudos aumentaron en 758 % (5 458 ha) (Murillo-Sánchez, 2002). Asimismo, se estima que en el PNCM existe una superficie de 4 237 ha con problemas de erosión y pérdida de suelo; además 56 549 ha son, particularmente, susceptibles a la erosión (Pronatura Noreste A.C., 2011). Los principales factores de disturbio presentes en el PNCM son el sobrepastoreo, los incendios y plagas forestales, la explotación no controlada de recursos forestales y el cambio de uso de suelo (Cantú-Ayala et al., 2013).
Si bien, recientemente, este problema se ha atendido en más de 1 740 ha (Rovalo-Merino et al., 2013), los esfuerzos se han aplicado solo en aquellos sitios que cuentan con facilidades para el acceso vehicular. Sin embargo, hay áreas que requieren atención, pero se ubican en sitios de difícil acceso.
El término y concepto de hemerobia fue propuesto por Jalas (1955); su nombre deriva del griego hemeros (cultivado, domesticado) y bios (vida), representa una medida del impacto antrópico sobre la flora. Ulteriormente, lo desarrollaron Sukopp (1972) y Kowarik (1988) para su aplicación a nivel ecosistémico y paisajístico (Steinhardt et al., 1999; Winter, 2012; Kiedrzynski et al., 2014; Walz y Stein, 2014). Aplicado a la vegetación, el índice o grado de hemerobia corresponde a la distancia o separación entre una comunidad vegetal actual y una natural potencial, o su estado sucesional de clímax bajo la ausencia total de la influencia antropogénica (Walz y Stein, 2014). Su medición se efectúa mediante la evaluación de indicadores referentes a la vegetación y al ambiente, cuya integración determina el grado de hemerobia, expresado en una escala.
En la actualidad persiste el debate sobre cuántos y cuáles indicadores deben evaluarse, lo cual se refleja en la diversa metodología seguida por los distintos autores que, hasta el momento han trabajado con el índice de hemerobia. Por ejemplo, Grabherr et al. (1998) utilizan 18 indicadores que incluyen el volumen de madera muerta, y consideran nueve grados posibles de hemerobia; Steinhardt et al. (1999) incorporan indicadores relativos a rasgos morfológicos y químicos del suelo, y solo consideran siete grados de hemerobia.
Trabajos más recientes continúan incorporando cambios; así, Stoll (2007, 2008), modificó el método empleado por Grabherr et al. (1998) para adecuarlo a las condiciones de la vegetación nativa de Chile y evaluar el estado de conservación de la vegetación en Quebrada Honda, Región del Maule, Chile (Stoll, 2008), además reflejo la cantidad de indicadores a ocho, con cinco grados de hemerobia.
El propósito del presente estudio se centró en la evaluación del estado de conservación de la vegetación en una microcuenca de difícil acceso, mediante la aplicación del índice de hemerobia, con el fin de obtener un diagnóstico que contribuya a orientar acciones de manejo. Se determinó, también, la presencia de condiciones o factores de riesgo para la vegetación en la microcuenca.
Materiales y Métodos
Área de estudio
La microcuenca San Judas-Agua del Toro se ubica entre las coordenadas 25°34’25 N y 100°27’43 O, en el extremo norte de la Gran Sierra Plegada en la Sierra Madre Oriental, al suroeste de la ciudad de Monterrey, en el municipio Santa Catarina, Nuevo León (Figura 1). La microcuenca es de difícil acceso, ya que carece de camino para vehículo de ningún tipo y el terreno es muy escarpado.
Desde el punto de vista hidrológico, el área es una microcuenca tributaria de la subcuenca del río Santa Catarina, que forma parte de la Cuenca del río Bravo - San Juan (IAENL, 2011); cuenta con una extensión superficial de 28.2 km2, a lo largo de los cuales se localizan áreas de recarga para las tres unidades hidrogeológicas del acuífero Campo Buenos Aires, principal fuente de agua subterránea para Monterrey y su área metropolitana (De León-Gómez et al., 1998; Masuch-Oesterreich et al., 2001; Conagua, 2009; ITESM, 2009; Conagua, 2011); se caracteriza por presentar déficit sobre su recarga media anual (Conagua, 2011).
La Gran Sierra Plegada es un sistema orográfico conformado por rocas sedimentarias de la era Mesozoica, que corresponden a formaciones geológicas de origen marino de los períodos Jurásico Superior y Cretácico (SGM, 2008); además se encuentran depósitos aluviales de origen continental de los períodos Terciario y Cuaternario de la era Cenozoica.
El acuífero Campo Buenos Aires consiste de tres unidades hidrogeológicas ubicadas en determinados conjuntos de esas formaciones geológicas: la Unidad del Cretácico, en rocas calizas de la formaciones Cupido, Aurora y Cuesta del Cura; la Unidad del Jurásico, en rocas calizas de la Formación Zuloaga; y la Unidad Aluvial, en las gravas de los depósitos aluviales (Conagua, 2009). En la microcuenca de estudio se observaron afloramientos de la Formación Cupido, y de la Formación Zuloaga, así como depósitos aluviales, por lo que funge como un área de recarga para las tres unidades del acuífero (Figura 2).
Los climas en el área corresponden a los tipos: BS0hw, seco semicálido; y BS1kw, semiseco templado; una precipitación media anual que varía de 432.3 mm a 688.6 mm y una temperatura media anual de 14.0 a 20.7 °C (SMN, 2012, 2013). La vegetación predominante es el bosque de pino-encino, seguida por los matorrales submontano y xerófilo (Pronatura Noreste A.C., 2011) (Figura 3). Los suelos presentes son litosoles, regosoles, rendzinas y xerosoles (Inegi, 1986).
Se eligió seguir el método de Stoll (2007) para la estimación del índice de hemerobia, por las semejanzas en topografía y tipo de vegetación (cañón de montaña y bosque templado) entre el área trabajada por Stoll y la del presente, y por ser el más simplificado, entre los métodos revisados en la literatura.
Se empleó un muestreo estratificado dirigido, en función de tres criterios: formación geológica (Formación Zuloaga), vegetación (bosque mixto de pino-encino) y altitud (1 460 m, 1 660 m, 1 860 m, y 1 960 m). Se establecieron cuatro sitios de muestreo (figuras 1, 2, y 3) que abarcan la longitud total y cuatro altitudes distintas de la franja de bosque mixto localizado sobre la Formación Zuloaga.
Para la caracterización de la vegetación en cada sitio de muestreo se empleó una parcela rectangular de 20 m x 10 m, establecida longitudinalmente respecto a las curvas de nivel del terreno. Esta intensidad de muestreo obedeció a limitaciones en tiempo y movilidad, debido a la dificultad de acceso al área de trabajo; no obstante, se procuró elegir con cuidado sitios representativos de las variaciones fisonómicas observadas en la franja del bosque de interés. Se consideraron el estrato arbóreo en los 200 m2 de área total de cada parcela, el arbustivo en dos subparcelas interiores de 25 m2 ubicadas en contraesquina y el herbáceo en cinco subcuadrados interiores de 1 m2. Los individuos pertenecientes al estrato arbóreo fueron aquéllos no ramificados desde la base. Se registraron los siguientes atributos: especie, altura y diámetro de copa para los árboles y arbustos, y únicamente especie y cobertura para las herbáceas. Se estimaron los valores de frecuencia, densidad, cobertura y valor de importancia para cada taxon, y con estos datos se obtuvieron los índices de diversidad y equitatividad de Shannon-Wiener, riqueza de Margalef, y dominancia de Simpson (Mostacedo y Fredericksen, 2000; Melo y Vargas, 2002).
Se estimó el índice de hemerobia para cada sitio de muestreo mediante la agregación y promedio de ocho criterios o indicadores evaluados por sitio (Stoll, 2007): composición del estrato arbóreo (1), composición de los estratos arbustivo y herbáceo (2), tipo de regeneración de especies arbóreas (3), uso de la vegetación (4), uso del entorno (5), estratificación (6), diversidad de especies del estrato arbóreo (7), diversidad de especies de los estratos arbustivo y herbáceo (8).
Las comparaciones pertinentes a los diferentes criterios, entre la vegetación evaluada y la vegetación potencial natural correspondiente, se hicieron utilizando como base las descripciones de la comunidad de bosque mixto de pino-encino citadas en estudios descriptivos llevados a cabo en la región (Rojas-Mendoza, 1965; Marroquín, 1968; Rzedowski, 1978; Baca-Venegas, 2000; Jiménez et al., 2001).
Criterio 1 (composición del estrato arbóreo). Se compararon las coberturas actual y potencial de cada especie, se incluyeron la presencia o ausencia de taxa esperado potencial y la de especies neófitas.
Una tabla base de categorías de cobertura (Cuadro 1) se utilizó para establecer categorías de cobertura potencial, a partir de la información consultada (Cuadro 2). Con base en la cobertura obtenida en campo, se asignó una categoría de cobertura actual a cada taxón arbóreo registrado. Posteriormente, con una matriz (Cuadro 3), se correlacionaron las categorías obtenidas a partir de la comparación.
Los valores de la correlación para cada categoría de cobertura se sumaron para obtener el valor del criterio 1.
Donde:
C1 = Criterio 1
VRn = Valor de retención de la especie “n”
Criterio 2 (composición de los estratos arbustivo y herbáceo). Se evaluó la presencia y cobertura relativa de especies indicadoras de disturbio en ambos estratos, se consideraron las neófitas, a las nativas, pero ajenas a la comunidad vegetal evaluada, y a las indicadoras de cambios en la cobertura del estrato respectivo, a partir de información disponible en la literatura. Se establecieron categorías específicas para la comparación (Cuadro 4). Se obtuvo para cada uno de los taxa pertenecientes a alguna de las categorías, un índice de cobertura con base en una matriz (Cuadro 5).
Posteriormente, se calculó el índice de perturbación, mediante la siguiente fórmula:
Donde:
Ip = Índice de perturbación
Pp = Probabilidad de perturbación
Ic = Índice de cobertura
Por último se determinó el valor del criterio correlacionando el índice de perturbación con los valores presentados en el Cuadro 6.
Criterio 3 (tipo de regeneración de especies arbóreas). Se estimó la cobertura relativa de regeneración de cada especie arbórea presente; para ello se contabilizaron los individuos en estadios de plántula y juvenil. Según la categorización presentada en el Cuadro 7, a cada taxon le fue asignado un factor representativo.
El valor del criterio es la sumatoria de los productos de las coberturas relativas de cada especie en regeneración y sus factores correspondientes, como se muestra en la siguiente fórmula:
Criterio 4 (uso de la vegetación). Se calcularon la intensidad, tipo e historia de uso de la vegetación en el área de estudio, a partir de comunicación personal con el dueño del predio y observación directa en campo de los factores involucrados con cada tipo de uso. Por ejemplo, para evaluar la intensidad en el tipo de uso “pastoreo”, se observaron la presencia y cantidad de ganado, la compactación apreciable del suelo, la apariencia de la vegetación y las especies indicadoras de disturbio por sobrepastoreo. Se establecieron los factores de correspondencia (Cuadro 8).
El producto de los factores es el Número de Influencia, el cual corresponde con un valor determinado del criterio (Cuadro 9).
Criterio 5 (uso del entorno). Se determinó el tipo de uso del entorno alrededor del sitio a una distancia no mayor a 1 km, a partir de observaciones en campo. A cada tipo de uso le corresponde un valor de criterio (Cuadro 10).
Criterio 6 (estratificación). Se comparó la estructura observada con la estructura potencial citada en literatura para el mismo tipo de vegetación, asignándole una clase con base en los tipos de estratificación presentados en el Cuadro 11.
Criterio 7 (riqueza de especies del estrato arbóreo). Se contrastó el número registrado de especies arbóreas, con el número mínimo y número más frecuente de taxa arbóreo en condiciones naturales, según se documenta en la bibliografía (Cuadro 12).
Criterio 8 (riqueza de especies de los estratos arbustivo y herbáceo).- Se comparó el número registrado de especies en los estratos arbustivo y herbáceo con el número mínimo y número más frecuente de especies en condiciones naturales según es reportado en literatura, con base en lo mostrado en el Cuadro 12.
Una vez obtenidos los criterios, sus valores se promediaron para estimar el índice o grado de hemerobia por sitio de muestreo. Posteriormente se calculó el promedio de los grados de los sitios muestreados, para estimar el grado de hemerobia general para el bosque de pino-encino en el área de estudio. Posteriormente, el índice se interpretó según la clasificación mostrada en el Cuadro 13.
Las condiciones y factores de riesgo para la vegetación en la cuenca se determinaron mediante observación en campo y por comunicación directa con el dueño del predio, a quien se solicitó información acerca de las actividades actuales y pasadas llevadas a cabo en el mismo y su grado de intensidad.
Resultados
Caracterización de la vegetación
Se registraron en total 36 especies, correspondientes a 34 géneros y 23 familias (cuadros 14 y 15). El estrato arbóreo de la vegetación está dominado por Quercus canbyi Trel. (índice de valor de importancia de 92.51), Pinus arizonica Engelm. (64.17) y Quercus laeta Liebm. (55.98); y el estrato arbustivo por Rhus virens Lindh. ex A.Gray (51.73), Leucaena greggii S.Watson (48.50), y Decatropis bicolor (Zucc.) Radlk. (46.53). En el herbáceo tienen dominancia importante Gymnosperma glutinosum Less. y Ageratina espinosarum (A.Gray) R.M.King & H.Rob. (cuadros 16, 17 y 18).
Cuadro 16 Valores de importancia y de diversidad para las especies del estrato arbóreo en el área de estudio.
Cuadro 17 Valores de importancia y de diversidad para las especies del estrato arbustivo en el área de estudio.
Los índices ecológicos estimados por estrato para cada sitio de muestreo se muestran en las figuras 4, 5 y 6.
Estado de conservación de la vegetación
Los criterios y grado de hemerobia estimados por sitio de muestreo se presentan en la Figura 7.
Mediante el promedio de los grados de hemerobia de todos los sitios de muestreo, se obtuvo un grado de hemerobia general de 4. Esto indica que la vegetación corresponde a un sitio oligohemeróbico o casi natural, en el que existe una baja influencia antrópica y una vegetación natural claramente reconocible.
Condiciones de riesgo para la vegetación
Se observaron tres condiciones o factores de riesgo: en el área de estudio: 1) la presencia de ganado vacuno; el cual existe en la microcuenca desde hace varias décadas: ganado vacuno y caprino. Actualmente se maneja solo el primero (Figura 8); 2) la existencia de zonas con pérdida parcial o total de la cubierta vegetal, erosión hídrica y cárcavas (Figura 9); se midió en más de 45 ha la superficie de estas zonas, distribuidas en una extensión de 4 km, a lo largo de los cuales se apreció un gradiente en la intensidad de pérdida de cobertura vegetal; 3) la presencia de manchones de arbolado del género Pinus spp. con síntomas de probable infestación por insectos descortezadores, Dendroctonus spp. (Figura 10).
Discusión
A pesar de que el grado de hemerobia general estimado indica que su vegetación presenta bajo impacto antrópico, hubo variación entre los índices estimados para los sitios de muestreo. El grado de hemerobia se incrementa del sitio #1 al sitio #4, que denota un impacto antrópico sobre la vegetación que disminuye del sitio #1 al #4 (Figura 7). Esta variación parece estar en concordancia con el gradiente geográfico en intensidad de pérdida de cobertura vegetal antes mencionado.
A su vez, tal gradiente parece guardar relación con la presencia de un núcleo de actividad pecuaria histórica y actual dentro de la microcuenca; con respecto a dicho núcleo, el sitio #1 es el más cercano (a menos de 1 km de un potrero abandonado) y el sitio #4 el más lejano; se considera que esta puede ser una posible explicación a los valores crecientes de hemerobia, a medida que aumenta la distancia a partir del núcleo en cuestión.
Lo anterior, se refleja en la correspondencia entre los valores de hemerobia y los de diversidad estimados para los diferentes estratos de crecimiento en cada sitio de muestreo; de tal manera que del sitio # 1 al sitio # 4, la riqueza, diversidad y equitatividad, en general, aumentan, mientras que el valor de dominancia disminuye (figuras 4, 5 y 6).
Las especies indicadoras de disturbio como Gymnosperma glutinosum y Leucaena greggii (González-Elizondo, 1996; Estrada-Castillón et al., 2013) se localizaron en todos los sitios, con mayor abundancia en el sitio # 1, la primera es dominante en el estrato herbáceo y la segunda en el arbustivo-arbóreo.
Cabe mencionar la identificación de Koeberlinia spinosa, la cual no es característica del bosque de pino-encino, sino más bien de los matorrales espinosos tamaulipecos que se encuentran en sitios sujetos a condiciones climáticas semiáridas. Su presencia se consideró como indicadora de disturbio.
Por otro lado, las zonas con pérdida de cobertura vegetal es posible que estén retroalimentando positivamente el impacto antropogénico, ya que influyen al influenciar al resto de la vegetación por medio del efecto de borde, dichas áreas se caracterizan por cambios tanto en las características abióticas (humedad del aire, contenido de humedad y temperatura del suelo, grado de insolación, focos de erosión, etcétera), como en las bióticas, tales como la propiciada presencia de especies neófitas, así como una disminución del banco de semillas (Peña-Becerril et al., 2005; Santos y Tellería, 2006). Nuevamente, el sitio # 1 es el que mayor cercanía tiene a las zonas en proceso de desertificación más notorio.
Se corroboró, mediante comunicación personal con el dueño del área de estudio que hubo en décadas recientes ganado vacuno y caprino en grandes cantidades, actualmente solo existe el primero. Las zonas con pérdida de cobertura vegetal presentan características típicas de zonas impactadas por el pisoteo de ganado; ambos hechos y los antes señalados permiten plantear la hipótesis de que las actividades de pastoreo no controlado han sido y siguen siendo la causa principal del impacto antrópico estimado para la vegetación en el área de estudio.
Si bien los autores consideran útil la aproximación aquí presentada al índice de hemerobia, se sugiere precaución al considerar la efectividad del método empleado para su estimación. Por un lado y como inicialmente se mencionó, existe desacuerdo entre distintos autores sobre qué indicadores deben evaluarse para su estimación; por otra parte, e independientemente de este hecho, al basarse la estimación en una comparación entre la vegetación estudiada y su contraparte natural potencial libre de impacto como punto de referencia, se requiere de la disponibilidad de estudios descriptivos de ésta última, lo cual es difícil o imposible de cumplirse en muchos casos, debido a la reducida extensión de vegetación primaria presente en México; por ende, es necesario utilizar como referencia condiciones naturales potenciales que son supuestas y no del todo comprobables.
Además, si bien se considera que el resultado del presente trabajo es pertinente en un sentido ilustrativo, respecto a la aplicación del índice de hemerobia, se reconocen las limitaciones intrínsecas del mismo, debidas al reducido esfuerzo de muestreo realizado en función a las dificultades de acceso y movilidad en el área de trabajo.
Se espera que a medida que el índice de hemerobia tenga mayor difusión entre la comunidad científica mexicana y sea aplicado por más investigadores, se propicie evaluar, proponer y perfeccionar su uso con el objetivo de que su aplicación contribuya a la obtención de información esencial para la implementación de medidas de manejo y conservación de la vegetación de México.
Conclusiones
El estado de conservación del bosque de pino-encino en la microcuenca estudiada no es óptimo, como lo indica el valor de hemerobia y los atributos comunitarios estimados. Siempre y cuando el valor de hemerobia señala el grado de impacto antrópico sobre la vegetación, y si se toma en cuenta la historia de uso en la microcuenca estudiada, se consideran que una posible causa de la alteración observada es el pastoreo no controlado.
Se sugiere por lo tanto, la conveniencia de caracterizar la actividad ganadera en la microcuenca, a partir de la cantidad de unidades animales presentes y el coeficiente de agostadero de la vegetación, así como realizar un estudio completo, con un esfuerzo de muestreo de intensidad adecuada, de la vegetación en el resto de la microcuenca, con el objetivo de desarrollar un plan de manejo pertinente a las condiciones actuales de la misma. Es necesario, de igual manera, atender la alteración presente en el área mediante una evaluación completa de las zonas que presentan pérdida de vegetación y suelo, con la finalidad de elaborar y aplicar un plan de manejo en la zona. Por último, se sugiere confirmar la presencia de plaga por insecto descortezador en las zonas en que se observaron indicios de su presencia, para en caso afirmativo proceder, sin mayor dilación al manejo de la plaga.
