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Revista Chapingo serie ciencias forestales y del ambiente

versión On-line ISSN 2007-4018versión impresa ISSN 2007-3828

Rev. Chapingo ser. cienc. for. ambient vol.23 no.1 Chapingo ene./abr. 2017

http://dx.doi.org/10.5154/r.rchscfa.2016.03.018 

Artículos

Análisis del cambio de uso del suelo en un ecosistema urbano en la zona de drenaje del río Grijalva, México

Miguel Á. Palomeque-De la Cruz1 

Adalberto Galindo-Alcántara1  * 

Miguel J. Escalona-Maurice2 

Silvia del C. Ruiz-Acosta3 

Alberto J. Sánchez-Martínez1 

Eunice Pérez-Sánchez1 

1Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica de Ciencias Biológicas. km 0.5 carretera Villahermosa-Cárdenas entronque a Bosques de Saloya. C. P. 86150. Villahermosa Tabasco, México.

2Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo. km 36.5 carretera México-Texcoco. C. P. 56230. Montecillo, Texcoco, Estado de México, México.

3Instituto Tecnológico de la Zona Olmeca. Prolongación Ignacio Zaragoza s/n. C. P. 86720. Villa Ocuiltzapotlán, Centro, Tabasco. México.

Resumen

El cambio de uso del suelo de la ciudad de Villahermosa, Tabasco, se analizó con base en el efecto provocado por el crecimiento urbano sobre la vegetación arbórea y los ecosistemas acuáticos. Se hizo un análisis multitemporal mediante el modelador de cambio de uso del suelo (Land Change Modeler for Ecological Sustainability) y el módulo CrossTab del software IDRISI Selva® y se calcularon tasas de cambio. De acuerdo con los resultados, durante casi tres décadas (1984-2008) se perdieron 4,008 ha de suelo ocupado por vegetación arbórea y 289 ha de humedales, debido al crecimiento acelerado de los pastizales y la zona urbana. Mediante modelos de transición estocástica (cadenas de Markov y autómatas celulares) se proyectó una pérdida de 1,171 ha de vegetación arbórea y 247 ha de humedales entre el periodo 2008 y 2030. Es probable que esta tendencia se mantenga por el incesante crecimiento del pastizal y la zona urbana.

Palabras clave: Vegetación arbórea; humedales; crecimiento urbano; cadenas de Markov; autómatas celulares

Introducción

La urbanización, uno de los principales procesos socioambientales, se conceptualiza en términos generales como la transformación del suelo en ambientes urbanos (Angeoletto et al., 2015). La urbanización causa desertificación, deforestación, pérdida de la biodiversidad y emisión de gases invernadero que contribuyen al cambio climático. La conversión del suelo por el crecimiento urbano abarca alrededor de 47 % del planeta, tan sólo África representa 65 % del suelo degradado en el mundo (Biro, Pradhan, Buchroithner, & Makeschin, 2013). En Europa y Asia, el cambio de uso del suelo ha contribuido a la fragmentación del paisaje, y en América, grandes coberturas de selvas se han perdido y alrededor de 50 % de las superficies de humedales han desaparecido (Mitsch, Goseelink, & Anderson, 2009).

En México se están deteriorando bosques, desiertos y humedales cercanos a los ecosistemas urbanos; por ejemplo, en la Ciudad de México, una superficie extensa de reservas naturales se ha transformado en zona urbana y más de 30 % de los humedales han desaparecido (Torres‐Vera, Prol‐Ledesma, & García‐López, 2009; Zepeda-Gómez, Nemiga, Lot-Helgueras, Madrigal-Uribe, 2012). En la década de los años 70, el inicio del boom petrolero se sumó al impulso económico y consecuente crecimiento urbano en las ciudades del sureste del país, entre ellas Villahermosa (Bazant, 2010). En este ámbito, de 1993 a 2007, el área de las selvas disminuyó de 36 a 9 % en la cuenca del Grijalva-Usumacinta (Kolb & Galicia, 2012). La pérdida de la cobertura vegetal y de los humedales en la cuenca se ha relacionado con el crecimiento de la ciudad, la deforestación con fines de uso ganadero y la explotación forestal y petrolera (Kolb, Mas, & Galicia, 2013; Perevochtchikova & Lezama, 2010). En el caso de Villahermosa, la expansión urbana se fundamentó en el relleno y fragmentación de humedales (Díaz-Perera, 2014).

La cuenca de los ríos Grijalva-Usumacinta, localizada en la planicie costera del sur del golfo de México, tiene una extensión de 91,345 km2 y representa 4.7 % del país (Comisión Nacional del Agua [CONAGUA], 2012). Desde el siglo XVII, la zona baja de drenaje de la cuenca del río Grijalva fue transformada por las actividades agropecuarias y las modificaciones a la red fluvial (Navarro & Toledo, 2004; Salazar, 2002). A partir de 1970, el cambio de uso del suelo modificó los ciclos naturales de inundación, con el consecuente trastorno de los volúmenes de agua en los ríos y zonas de anegación temporal, ciclos biogeoquímicos y dinámica trófica de los humedales, lo que llevó a la fragmentación y pérdida del hábitat, así como a la disminución de la biodiversidad y las relaciones sociedad-ambiente (Pinkus-Rendón & Contreras-Sánchez, 2012; Sánchez et al., 2015).

La ciudad de Villahermosa, capital del estado de Tabasco, es uno de los cuatro ecosistemas urbanos más importantes de la zona de drenaje del río Grijalva. La presencia de actividades económicas como la agropecuaria y la petrolífera, le ha permitido mantener el estatus político de capital del estado. En Villahermosa subsisten 13 ecosistemas lagunares fluviales relacionados con los ríos Mezcalapa Viejo, Carrizal y Sierra-Grijalva que la rodean (Sánchez-Colón, Flores- Martínez, Cruz-Leyva, & Velázquez, 2009). El modelo de crecimiento desmedido del ecosistema urbano se asocia a la modificación de la fisiografía y al aumento de la vulnerabilidad de las inundaciones. En las zonas urbanas y suburbanas adyacentes se desecaron tanto los humedales como sus zonas de anegación temporal o pantanos asociados, el curso de los ríos se modificó, los lomeríos se devastaron y las selvas se deforestaron (CONAGUA, 2012). No obstante, la carencia de datos sobre la medición de los cambios de cobertura de la vegetación arbórea y de los humedales aún subsiste, a pesar de que esta información es relevante para sustentar modelos de cambio de uso del suelo que permitan mitigar su pérdida o buscar su rehabilitación para restablecer servicios y beneficios ambientales.

La dinámica espacio-temporal estima la distribución del cambio de coberturas naturales y usos artificiales para identificar las que presentan mayor presión ambiental (Velázquez et al., 2002); por tanto, el estudio de la dinámica es primordial para la evaluación del impacto ambiental y para las estrategias de planificación ambiental. El modelador de cambio de uso del suelo, las cadenas de Markov y los autómatas celulares son modelos de transición útiles para detectar los factores y las consecuencias que intervienen en el cambio de uso del suelo, y predecir escenarios espaciales (Eastman, 2012; Reynoso-Santos, Valdez-Lazalde, Escalona-Maurice, De los Santos-Posadas, & Pérez-Hernández, 2016).

El objetivo de este trabajo fue evaluar la dinámica espacio-temporal en la ciudad de Villahermosa durante el periodo 1984-2008, para estimar la distribución de la vegetación arbórea y los humedales. Estas coberturas se seleccionaron por estar sujetas a mayor presión ambiental por el crecimiento urbano. A partir de ello se construyó un escenario prospectivo (2030) basado en cadenas de Markov y autómatas celulares.

Materiales y métodos

Área de estudio

El estudio se realizó en el límite de influencia urbana de la ciudad de Villahermosa (92° 55’ O y 17° 59’ N), que tiene una superficie de 20,655 ha y se ubica en la parte baja de la zona de drenaje del río Grijalva. El río de La Sierra drena por el este y el Carrizal bordea el norte. La ciudad tiene una altura promedio de 10 m y un relieve mínimo dominado por zonas bajas inundables y algunos lomeríos en la zona Este (CONAGUA, 2012).

Construcción de la base de datos

Las capas temáticas de uso del suelo se crearon en formato vectorial de 1984, 2000 y 2008 (1: 75,000, 1: 20,000, 1: 10,000), digitalizadas a partir de fotografías aéreas en blanco y negro mediante el software ArcGis® 10.2.2 (Environmental Systems Research Institute [ESRI], 2016). Para corregir inconsistencias en el tamaño del pixel, se realizó una transformación por medio de restitución cartográfica (RMS < 0.5, WGS 84), tomando como base la imagen de 2008 y empleando el software PCI Geomatics® V9.1 (PCI Geomatics Enterprises, 2003). Se establecieron siete categorías de uso del suelo: 1) vegetación arbórea, 2) humedales, 3) pastizal, 4) terrenos baldíos, 5) industrial, 6) carreteras y 7) urbano. A la par de la digitalización se realizó un trabajo de campo para verificar las clases definidas.

Análisis del cambio de uso del suelo

El análisis multitemporal se realizó mediante el modelador de cambio de uso del suelo (Land Change Modeler for Ecological Sustainability) y el módulo CrossTab del software IDRISI Selva®, generando una matriz de tabulación cruzada (Eastman, 2012). Los periodos considerados abarcaron de 1984 a 2000 y de 2000 a 2008. Las matrices resultantes se validaron con el estadístico Kappa (K) = 0.8963 (1984-2000) y Kappa (K) = 0.9033 (2000-2008), cercanas a 1.0000, generando un análisis confiable de la dinámica espacial. Los resultados incluyen el resumen de las matrices que muestra la superficie de cada categoría en comparación con otras, en términos de ganancias, pérdidas y contribuciones entre categorías (Eastman, 2012).

Tasas de cambio

Las tasas de cambio de uso del suelo se calcularon mediante la fórmula de Palacio-Prieto et al. (2004):

Td = [(S2 / S1) (1 / n) -1] * 100

donde:

Td

Tasa de cambio anual (%)

S1

Área cubierta al inicio del periodo (ha)

S2

Área cubierta al final del periodo (ha)

n

Número de años del periodo

Proyección del cambio de uso del suelo (2030)

Las probabilidades y escenarios espaciales del cambio de uso del suelo se proyectaron con las técnicas combinadas de los modelos de transición: cadenas de Markov y autómatas celulares. Las cadenas de Markov se utilizaron para calcular la probabilidad de cambio de un pixel a otro y generar una matriz de probabilidad de transición y otra de áreas de transición (Eastman, 2012; Reynoso-Santos et al., 2016). Para este cálculo se emplearon los mapas de uso de suelo de 1984 (Figura 1) y de 2008 (Figura 2), y se ejecutó el módulo MARKOV del software IDRISI Selva®, considerando un intervalo de 22 años (2030). El resultado fue una matriz de probabilidad de transición y una matriz de áreas de transición, con una colección de mapas que representan las áreas de transición para las siete categorías de uso del suelo en 2030.

Figura 1 Mapa de uso de suelo de la ciudad de Villahermosa, Tabasco (1984). Escala 1:10,000. 

Figura 2 Mapa de uso de suelo de la ciudad de Villahermosa, Tabasco (2008). Escala 1:10,000. 

Posteriormente, el mapa de 2008 (Figura 2), la matriz de transición y la colección de mapas de áreas de transición del año 2030, generados con MARKOV, se emplearon como variables para ejecutar el módulo de autómatas celulares (CA-MARKOV) del software IDRISI Selva® (Eastman, 2012; Reynoso-Santos et al., 2016), para generar el mapa de 2030 (Figura 3). La idoneidad del modelo se evaluó a través de una comparación de similitud entre la imagen de 2008 y el mapa proyectado de 2030, empleando el módulo VALIDATE. El estadístico Kappa señaló que K Estándar = 0.9081, Kno = 0.9488 y Klocalition = 0.9630 fueron cercanas a 1.0000; mostrando precisión para la construcción de escenarios. Ambas imágenes se cruzaron en los módulos Land Change Modeler y CrossTab, para obtener las matrices de cambio; de este modo se calcularon la ganancia, pérdida y contribución entre coberturas para el mapa de 2008 y el escenario 2030.

Figura 3 Mapa de uso de suelos de la ciudad de Villahermosa (proyección 2030). Escala 1:10,000. 

Resultados y discusión

Análisis de cambios 1984-2000-2008

El Cuadro 1 reporta las superficies de uso de suelo y las tasas de cambio por periodo analizado. El uso del suelo en 1984 se distribuía de la siguiente manera: 44.5 % de la superficie lo ocupaba el pastizal, en tanto que a la vegetación arbórea y a los humedales les correspondía 28.6 y 12.3 %, respectivamente. Por el contrario, la zona urbana ocupaba 10.6 % del territorio. La Figura 1 muestra el mapa de uso de suelo en Villahermosa del año en cuestión, en el cual se observa que la mayor parte de la vegetación arbórea estaba próxima a los ecosistemas acuáticos en zonas no urbanizadas.

Cuadro 1 Cambios de uso del suelo y tasas de cambio (TC) en Villahermosa, Tabasco. 

Categoría Superficie 1984 2000 2008 Proyección 2030 Periodo 1984-2000 Periodo 2000-2008 Periodo 1984-2008 Periodo 2008-2030
Superficie (ha) Superficie (%) Superficie (ha) Superficie (%) Superficie (ha) Superficie (%) Superficie (ha) Superficie (%) Superficie (ha) TC (%) Superficie (ha) TC (%) Superficie (ha) TC (%) Superficie (ha)
Vegetación arbórea 5,901 28.6 3,517 17 1,893 9.2 722 3.5 2,384 -3.18 1,624 -7.45 4,008 -4.63 1,171
Humedales 2,533 12.3 2,457 11.9 2,244 10.9 1,997 9.7 76 -0.19 213 -1.13 289 -0.50 247
Pastizal 9,192 44.5 10,699 51.8 11,239 54.4 10,922 52.9 -1,507 0.95 -540 0.62 -2,047 0.84 317
Terrenos baldíos 465 2.2 407 2 203 1 84 0.4 58 -0.82 204 -8.36 262 -3.40 119
Industrial 10 0.05 64 0.3 184 0.9 325 1.6 -54 12.17 -120 14.08 -174 12.81 -141
Carreteras 373 1.8 387 1.9 435 2.1 476 2.3 -14 0.24 -48 1.46 -62 0.65 -41
Urbano 2,182 10.6 3,124 15.1 4,458 21.6 6,137 29.7 -942 2.27 -1334 4.55 -2,276 3.02 -1,679
Total 20,655 100 20,655 100 20,655 100 20,655 100

En el primer periodo de análisis (1984-2000), la vegetación arbórea perdió 2,384 ha con una elevada tasa de cambio de -3.18 %; en el caso de los humedales fueron 76 ha con una tasa de cambio de -0.19 %. En contraste, el área de pastizal y la zona urbana aumentaron 1,507 y 942 ha, con tasas de cambio de 0.95 y 2.27 %, respectivamente. Sánchez-Munguía (2005) determinó que, en Tabasco, del año 1950 al 2000, se habían perdido alrededor de 83,518 ha de humedales a un ritmo de 3,341 ha∙año-1 y que en Villahermosa, el avance urbano de 2,296 ha entre 1990 y 2000 invadió lagunas y pantanos, y se eliminaron popales y tulares que funcionaban como vasos reguladores

En el periodo 2000-2008, la pérdida de áreas de vegetación arbórea (1,624 ha) y de humedales (213 ha) incrementó en comparación con el periodo anterior, con amplias tasas de cambio (-7.45 y -1.13 %, respectivamente), mientras que el pastizal (540 ha) y la zona urbana (1,334 ha) continuaron ocupando más áreas, con tasas de cambio de 0.62 y 1.46 %, respectivamente (Cuadro 1).

Durante los 24 años (1984-2008), la vegetación arbórea y los humedales perdieron 4,008 y 289 ha, respectivamente. En cambio, el pastizal y la zona urbana aumentaron 2,047 y 2,276 ha (Cuadro 1), respectivamente, siendo los mayores impactos de las últimas tres décadas reflejados en su dinámica espacio-temporal. En el periodo 1984- 2008, la tasa de cambio de uso del suelo de la vegetación arbórea fue de -4.63 %, siendo mayor que lo registrado en la cuenca Grijalva-Usumacinta y el país. Kolb y Galicia (2012) observaron que la tasa de deforestación en la cuenca Grijalva-Usumacinta fue de 0.90 % durante 1993 y 2007, y los informes de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, 2015) reportaron tasas de deforestación en México de -0.3 % durante 1990 y 2015.

El análisis del cambio de uso del suelo demuestra que Villahermosa se está expandiendo de forma incontrolable ante un desarrollo sostenible deficiente; de ser una ciudad compacta se transformó en un perímetro sectorial y después en una urbe fragmentada, lo cual es común en las ciudades latinoamericanas (Bähr & Borsdorf, 2005). La ciudad muestra un patrón de crecimiento asociado con la industrialización, reglamentos de uso del suelo, economía regional, movimientos de población, demanda de productos agrícolas y entorno político que dan control total al sector inmobiliario y los procesos socioculturales (Kolb et al., 2013; Linard, Tatem, & Gilbert, 2013). El territorio también presenta la influencia del relieve, de la escasa pendiente y de las carreteras que facilitan el establecimiento de nuevos centros de población que demandan infraestructura urbana (Gutiérrez, Condeço- Melhorado, & Martín, 2010; Kolb et al., 2013).

El Cuadro 2 reporta las pérdidas y ganancias de superficie de las siete categorías analizadas en los periodos 1984-2000 y 2000-2008. En el periodo 1984-2000, la vegetación arbórea ganó 0.08 % de su superficie, pero fue la categoría que más áreas aportó (3.65 %) a otros usos de suelo. Los pastizales y la zona urbana fueron las categorías que más área ganaron (3.31 y 1.44 %, respectivamente), aunque los primeros también perdieron 1.05 %, mientras que la segunda no registró pérdida. Del área total de los humedales, 0.18 % transitó a otros usos, mientras que las carreteras ganaron 0.03 % de su área. Entre 2000 y 2008, la presión sobre los humedales se intensificó, ya que su área disminuyó 0.74 %. Similarmente, la pérdida de pastizales (3.31 %) fue mayor, aunque se restituyó 2.26 % de su área. La vegetación arbórea perdió 2.61 %, mientras que otras categorías como la industrial, carreteras y urbana registraron un crecimiento en conjunto equivalente a 2.27 % de la superficie.

Cuadro 2 Pérdidas y ganancias de superficie (1984-2000 y 2000-2008) por categoría analizada en Villahermosa, Tabasco. 

Categoría Superficie 1984 Superficie 2000 Ganancias Pérdidas
(ha) (ha) (ha) (%) (ha) (%)
Vegetación arbórea 5,901 3,517 51 0.08 -2,436 -3.65
Humedales 2,533 2,457 41 0.06 -117 -0.18
Pastizal 9,192 10,699 2,210 3.31 -703 -1.05
Terrenos baldíos 465 407 83 0.12 -140 -0.21
Industrial 10 64 54 0.08 0 0
Carreteras 373 387 19 0.03 -5 -0.01
Urbano 2,182 3,124 959 1.44 -17 -0.03
Categoría Superficie 2000 Superficie 2008 Ganancias Pérdidas
(ha) (ha) (ha) (%) (ha) (%)
Vegetación arbórea 3,517 1,893 116 0.17 -1,741 -2.61
Humedales 2,457 2,244 0 0 -215 -0.74
Pastizal 10,699 11,239 1,507 2.26 -967 -3.31
Terrenos baldíos 407 203 22 0.03 -226 -0.78
Industrial 64 184 121 0.18 -1 0
Carreteras 388 435 54 0.08 -6 -0.01
Urbano 3,124 4,458 1,343 2.01 -8 -0.01

El Cuadro 3 muestra las contribuciones de superficie entre las siete categorías en los dos periodos evaluados. En el primer periodo (1984-2000), 38 ha de la vegetación arbórea se transformaron en humedales y 2,011 ha en pastizal. Asimismo, otras 306 ha de vegetación arbórea contribuyeron al crecimiento de la zona urbana, industrial y carreteras, y solo 29 ha se quedaron como terrenos baldíos. Si bien los humedales ganaron 38 ha de vegetación arbórea, cedieron 113 ha a los pastizales. Esta última categoría sumó otras 2,011 ha provenientes de la vegetación arbórea, pero perdió 528 ha por el crecimiento de la zona urbana, industrial y carreteras. La zona urbana requirió de 288 ha, 528 ha y 123 ha de vegetación arbórea, pastizal y terrenos baldíos, respectivamente. En el segundo periodo (2000-2008), la vegetación arbórea siguió aportando área al pastizal (1,252 ha) y a la zona urbana (424 ha), en cambio, debido a la reforestación, recuperó 77 ha provenientes de terrenos baldíos. La tendencia negativa de los humedales se mantuvo al contribuir con otras 212 ha al pastizal. Esta última categoría se expandió con 1,252 ha de vegetación arbórea, aunque se redujo 102 ha por el aumento de la zona industrial. En estos ocho años, 424 ha de vegetación arbórea, 762 ha de pastizal y 141 ha de terrenos baldíos fueron urbanizados.

Cuadro 3 Contribuciones de superficie (1984-2000 y 2000-2008) entre las categorías analizadas en Villahermosa, Tabasco. 

Contribuciones 1984-2000 (ha) Contribuciones 2000-2008 (ha)
Categoría Vegetación arbórea Humedales Pastizal Urbano Categoría Vegetación arbórea Humedales Pastizal Urbano
Vegetación arbórea 0 38 2,011 288 Vegetación arbórea 0 0 1,252 424
Humedales -38 0 113 0 Humedales 0 0 212 0
Pastizal -2,011 -113 0 528 Pastizal -1,252 -212 0 762
Terrenos baldíos -29 0 -39 123 Terrenos baldíos 77 0 -14 141
Industrial -13 0 -41 0 Industrial -19 0 -102 1
Carreteras -5 -1 -11 3 Carreteras -5 0 -48 6
Urbano -288 0 -528 0 Urbano -424 0 -762 0

En este estudio, la deforestación y la reducción drástica de los humedales fueron causados en primer lugar por la transición a pastizal de uso agropecuario y en segundo por la urbanización. Estos resultados coinciden con Zavala et al. (2009), quienes detectaron que las actividades agropecuarias (60 %), sobre todo el pastizal para ganadería de bovinos, y las urbanas (9.1 %) fueron las dominantes en Villahermosa. En el mismo estudio, los autores señalaron que 74 % del paisaje fue transformado en los años 1984 y 2005 y que las áreas con vegetación arbórea y los humedales ocuparon 25.3 y 5.2 % del territorio urbano, respectivamente.

Entre 1940-1996 se perdió 95 % de selvas de Tabasco, debido al incremento de zonas para actividades agrícolas y pecuarias (Zavala & Castillo, 2007). Sánchez- Munguía (2005) analizó el uso de suelo en Tabasco para el periodo 1950-2000 y reportó que el área de selvas distribuida en ejidos y propiedad privada era de 538,861 ha en 1950; 10 años después, el área de vegetación natural disminuyó a 453,411 ha; y en 1970 inició una deforestación acelerada que dejó 146,485 ha de selva, las cuales se redujeron a 71,387 ha en 1980 y 41,079 en 1990. Esta disminución significó que, en 40 años, las selvas pasaron de representar 21.7 % a 1.6 % de la superficie estatal. Sánchez-Munguía (2005) relacionó la deforestación del periodo 1950 a 1991 con el incremento del número de cabezas de ganado vacuno, que fue la actividad económica que sustituyó la exportación de plátano y otros productos agrícolas antes del boom petrolero (Allub & Michel, 1979).

La tendencia de cambio de uso del suelo coincide con otros estudios (Kolb & Galicia, 2013; Perevochtchikova & Lezama, 2010; Sánchez-Munguía, 2005; Zavala & Castillo, 2007; Zavala et al., 2009) en relación con la sustitución de las coberturas vegetación arbórea y humedales por pastizal y uso urbano; sin embargo, se detectan superficies y tasas de cambio diferentes debido a los periodos de análisis, métodos de evaluación y escalas de trabajo. Velázquez et al. (2002) señalaron que los enfoques empleados para el análisis del cambio de uso del suelo no son homogéneos y, por lo tanto, los resultados de diversos estudios son diferentes en categorías de mapeo y escalas de trabajo. Para comparar con mayor precisión y confiabilidad la dinámica de los diversos ecosistemas de México se resalta la necesidad de sistematizar los mecanismos de evaluación, predicción y seguimiento con bases de datos compatibles en categorías y escala de trabajo.

Aunque el modelador de cambio de uso del suelo detectó el crecimiento acelerado del pastizal de uso agropecuario ante la disminución de la vegetación arbórea y humedales, Sánchez-Munguía (2005) mencionó que en las últimas décadas se registró un notorio abandono de la actividad agropecuaria en el territorio, reflejado en el desplome de la matanza de cabezas de ganado en el frigorífico de Villahermosa. A pesar de la disminución de esta actividad, la transición de pastizal a vegetación arbórea por regeneración natural no se registró; en cambio, sólo se localizaron reducidas zonas reforestadas. La erosión de los suelos en la cuenca Grijalva-Usumacinta puede explicar la carencia de restauración natural, pues 47.64 % de su área registra pendientes de más de 8° (Sánchez- Hernández, Mendoza-Palacios, De la Cruz-Reyes, Mendoza-Martínez, & Ramos-Reyes, 2013).

En Tabasco, los humedales se han deteriorado debido al incremento del pastizal, la infraestructura urbana y la construcción de zonas industriales y carreteras (Estrada, Barba, & Ramos, 2013), a pesar de que tal cobertura es valorada por su carácter de regulador ambiental, amortiguamiento ante inundaciones, ecosistemas que albergan alta biodiversidad y hábitat para especies residentes y migratorias (Henny & Meutia, 2014; Hettiarachchi et al., 2014). Con relación a la contaminación de los humedales, la descarga de productos químicos y el aporte de sedimentos derivados de los desarrollos urbanos han propiciado condiciones hipertróficas desde el inicio de la década de 1990 (Goñi-Arévalo, Hernández-Pérez, Toledo-Gómez, & Pérez, 1991). Tales condiciones se han incrementado en Villahermosa (Hansen, Van Afferden, & Torres- Bejarano, 2007; Sánchez et al., 2012) y en otras áreas urbanas y costeras de la cuenca (Salcedo, Sánchez, De la Lanza, Kamplicher, & Florido, 2012).

Proyección de las probabilidades de cambios de uso de suelo (2030)

Para el año 2030, la sustitución de la vegetación arbórea por pastizales registró 0.52 de probabilidad, la cual fue seguida por 0.13 relacionado al crecimiento urbano (Cuadro 4). En este sentido, los humedales desaparecerán para transformarse en pastizales con una probabilidad de 0.11; sin embargo, los pastizales a su vez serán sustituidos por la zona urbana con un índice de probabilidad de 0.11 (Cuadro 4). Los terrenos baldíos tienen una probabilidad de 0.18 de transformarse en vegetación arbórea, por ser lugares adecuados para la reforestación; sin embargo, disminuirán por el crecimiento de la zona urbana (probabilidad de 0.45).

Cuadro 4 Matriz de probabilidades de transición de uso de suelo para el año 2030 en Villahermosa, Tabasco. 

Categoría Vegetación arbórea Humedales Pastizal Terrenos baldíos Industrial Carreteras Urbano
Vegetación arbórea 0.321 0.004 0.522 0.004 0.005 0.003 0.137
Humedales 0.000 0.882 0.116 0.000 0.000 0.000 0.000
Pastizal 0.005 0.000 0.856 0.002 0.013 0.004 0.117
Terrenos baldíos 0.184 0.000 0.000 0.356 0.000 0.004 0.454
Industrial 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000
Carreteras 0.000 0.000 0.002 0.000 0.000 0.973 0.024
Urbano 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.999

Con el modelo de los autómatas celulares se detectó que la vegetación arbórea y los humedales disminuirán 1,187 y 254 ha, respectivamente. En cambio, el pastizal aparentemente incrementará 1,114 ha, pues perderá 1,431 ha. La zona urbana seguirá acumulando área y sumará 6,137 ha en 2030 (Cuadro 5). Las contribuciones entre coberturas 2008-2030 (Cuadro 6) predijeron que la vegetación arbórea perderá 860 ha al ser sustituida por el pastizal; asimismo, 254 ha de humedales se transformarán en pastizal. De la misma manera, para su expansión inminente, la zona urbana invadirá 316 ha de vegetación arbórea y 1,252 ha de humedales.

Cuadro 5 Pérdidas y ganancias de superficies en el periodo 2008-2030 en Villahermosa, Tabasco, de acuerdo con el modelo de autómatas celulares. 

Categoría Superficie 2008 Superficie 2030 Ganancias Pérdidas
(ha) (%) (ha) (%) (ha) (%) (ha) (%)
Vegetación arbórea 1,893 9.2 722 3.5 16 0.02 -1,187 -1.78
Humedales 2,244 10.9 1,997 9.7 7 0.01 -254 -0.38
Pastizal 11,239 54.4 10,922 52.9 1,114 1.67 -1431 -2.14
Terrenos baldíos 203 1 84 0.4 0 0 -121 -0.018
Industrial 184 0.9 325 1.6 137 0.2 0 0
Carreteras 435 2.1 476 2.3 42 0.06 0 0
Urbano 4,458 21.6 6,137 29.7 1,679 2.51 0 0

Cuadro 6 Contribución de superficie entre categorías para el periodo 2008-2030 en Villahermosa, Tabasco. 

Category Arboreal vegetation (ha) Wetlands (ha) Grassland (ha) Wasteland (ha)
Arboreal vegetation 0 7 860 316
Wetlands -7 0 254 0
Grassland -860 -254 0 1,258
Wasteland 16 0 0 104
Industrial land -4 0 -132 0
Roads 0 0 -41 0
Urban land -316 0 -1,252 0

El modelador del cambio de uso del suelo, las cadenas de Markov y los autómatas celulares detectaron con precisión la distribución de las coberturas naturales y usos artificiales, las probabilidades y la proyección espacial del cambio para el año 2030, generando información útil para la planificación ambiental de la ciudad de Villahermosa. Jiménez-Moreno, González- Guillén, Escalona-Maurice, Valdez-Lazalde, y Aguirre- Salado (2011) mencionaron que es imprescindible el empleo de uno o varios modelos de cambio de uso del suelo para que las autoridades y planificadores del suelo puedan comprender el alcance de los cambios registrados y los riesgos que ello implica. Además, los cambios registrados permiten identificar los factores que los están causando y, por lo mismo, son útiles para dar seguimiento al ordenamiento territorial.

Conclusiones

El crecimiento urbano se ha caracterizado por el desarrollo de superficies urbanas e industriales sobre zonas naturales, especialmente de humedales. En el periodo analizado, la superficie urbana incrementó casi 5,000 ha, originando un doble riesgo; por un lado, la pérdida de áreas naturales, pero por otro, quizá más importante, es que representa probabilidades altas de inundación para la población asentada en esta área. Por su parte, la prospectiva indica que la pérdida de recursos naturales, y en particular de humedales, seguirá de forma progresiva hasta superar más de 1,000 ha si no hay un cambio significativo en el paradigma o un programa de ordenamiento del uso del suelo. Esto significa que parte importante de los daños a la infraestructura y economía por las inundaciones recurrentes en la zona urbana de la cuenca baja, no necesariamente son resultado de los excedentes de precipitación, por el contrario, responden a la pérdida de humedales y el cambio de uso para zonas habitacionales. Por lo tanto, para evitar escenarios de deterioro ambiental en las próximas dos décadas, es necesario proteger el territorio con un plan de manejo integral y un decreto legal que lo respalde.

Agradecimientos

Los autores agradecen al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por la beca otorgada para los estudios de Doctorado en Ciencias en Ecología y Manejo de Sistemas Tropicales (PNPC), y al Colegio de Postgraduados Campus Montecillos por la capacitación sobre los modelos geomáticos para el análisis del cambio de uso de suelo.

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Recibido: 31 de Marzo de 2016; Aprobado: 09 de Noviembre de 2016

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