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Respuesta hidrológica del sabino en bosques de galería del Río San Pedro Mezquital, Durango
Hydrological response of the montezuma cypress in the forest Gallery of the San Pedro Mezquital river, Durango
José Villanueva Díaz1, David W. Stahle2, Julián Cerano Paredes1, Juan Estrada Ávalos1 y Vicenta Constante García1
1 Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Relación Agua, Suelo, Planta, Atmósfera, INIFAP. Correo-e: villanueva.jose@inifap.gob.mx
]]> 2 Universidad de Arkansas. Fayetteville, AR.
Fecha de recepción: 1 de junio de 2013;
Fecha de aceptación: 27 de agosto de 2013.
RESUMEN
El sabino, Taxodium, es el taxon dominante en bosques de galería del río San Pedro-Mezquital (RSPM), RH11. En México, no existe información de la respuesta de esta especie con volúmenes de caudales modificados. En el RSPM, el flujo original ha sido almacenado en represas construidas de 1950 a 1989; por lo tanto, los datos hidrométricos son artificiales. El objetivo del presente estudio fue analizar la asociación entre el crecimiento anual de especímenes colectados en un transecto de 20 km en el RSPM y el flujo artificial registrado. Los resultados indican que para la estación "El Saltito", los sabinos responden significativamente (r = 0.72, n= 16, 1967-1986, p<0.001) al flujo acumulado del período marzo-septiembre; una respuesta similar se determinó para la estación hidrométrica "Refugio Salcido" y "El Pueblito". Si T. mucronatum es sensible y responde al caudal primavera-verano, se puede argumentar que tiene alta plasticidad, en términos de ajustarse a la disponibilidad de agua, siempre y cuando esta se proporcione durante la estación de crecimiento. Retornar a las condiciones de flujo natural del RSPM es difícil por cuestiones sociales y económicas; no obstante, se requiere garantizar su disponibilidad en el período marzo-septiembre, situación que debe ir acompañada de acciones adicionales de protección y de restauración de los sitios que lo ameriten.
Palabras clave: Bosque de galería, cronología, flujo, río San Pedro-Mezquital, sabino, Taxodium mucronatum Ten.
ABSTRACT
]]> Cypress is the dominant species in the San Pedro Mezquital River (SPMR). In Mexico there is a lack of information about the response of cypress to a modified stream volume, as is the case of the SPMR, where dams were built from 1950 to 1989. The gauge stations located in the tributaries of the SPMR are recording artificial flows from dam releases in the growing season. The objective of this study was to analyze the association between annual radial growth and seasonal flow. A ring-width chronology was developed from increment cores collected in a 20 km transect along the SPMR. A significant association was observed between the "El Saltito" gauge station and the cypress ring-width chronology (r = 0.72, n= 16, 1967-1986, p<0.001) during the March-September period. A similar response function was obtained for other close gauge stations. If the climatic response of the cypress is to the accumulated March-September flow, then this could suggest a strong capability of the species to adjust its physiology to water availability in that period. Given the availability of hydrological infrastructure for irrigation purposes linked to socio-economical interests, it seems very difficult to return to "natural" flow conditions; however, it should be allowed an ecological stream flow to ensure the functioning of the riparian ecosystem and promote protection and restoration measurements when required.Key words: Riparian ecosystem, chronology, streamflow, San Pedro-Mezquital river, cedar, Taxodium mucronatum Ten.
Introducción
Taxodium mucronatum Ten. (sabino) es la especie dominante de diversos ecosistemas riparios en México, donde llega a constituir bosques de galería de singular belleza. Por su hábitat ripario, da la impresión de que requiere un suministro constante de agua o un manto freático muy superficial para satisfacer sus requerimientos hídricos; no obstante, muestra tolerancia a la sequía, pues sobrevive a períodos en los cuales los caudales o flujos de los ríos disminuyen o llegan a desaparecer de manera temporal. En el país, no se han realizado estudios específicos en los que se analice con detalle la respuesta hidroclimática del sabino, aunque en algunas cuencas existen estimaciones del caudal ecológico, necesario para que el ecosistema ripario mantenga su funcionalidad en términos de dinámica, de biodiversidad, para proveer estabilidad al cauce; calidad de agua y para favorecer un microclima especial; sin embargo, la respuesta de la especie a un caudal fluctuante no ha sido analizada (WWF-Fundación Gonzálo Río Arronte, 2008).
Respecto a las poblaciones de sabino en el río San Pedro Mezquital, el flujo original de sus afluentes ha sido almacenado en las presas Peña de Águila, Guadalupe Victoria y Santiago Bayacora, cuya construcción se remonta a los años de 1950, 1962 y 1989, respectivamente, de tal manera que los registros de volúmenes actuales correspondientes a caudales, o gastos medidos en las estaciones hidrométricas en funcionamiento son el resultado de extracciones para riego, derrames y desfogues de las presas; estos últimos, cuando los escurrimientos rebasan la capacidad de almacenamiento de las presas debido a un exceso de precipitación.
La respuesta en el crecimiento de los sabinos en el río San Pedro Mezquital estará influenciada por los caudales artificiales y, posiblemente, esta respuesta cambiaría si el flujo fuera de carácter "natural", como se determinó en estudios realizados en Guanajuato y cuenca alta del río Nazas (Villanueva et al., 2010a; 2010b).
La importancia ecológica de preservar este sistema rivereño, demanda un conocimiento científico del impacto en el crecimiento de la especie del flujo artificial, de tal manera que se defina el período anual en que debe circular un volumen específico por el cauce del río, para que el sabino mantenga su desarrollo y cumpla con su función en el ecosistema. Así, el objetivo del presente estudio fue definir el período estacional del año en que T. mucronatum mejor responde al volumen de caudal en el cauce, información que se pretende fundamente una propuesta técnica de manejo de los recursos hídricos para que, al menos durante el período de mayor crecimiento, se mantenga un volumen de agua circulando por dicho sistema rivereño.
Distribución del sabino en el continente Americano
]]> Diversas investigaciones indican que el género Taxodium evolucionó durante la era Cenozoica, hace más de 65 millones de años. En el Mioceno se extendió desde Eurasia, se internó por el estrecho de Bering a Norteamérica, México y Guatemala (Brown y Montz, 1986; Thomas y Spicer, 1987). En el Cuaternario se registró un retraimiento de su distribución que lo confinó a corrientes permanentes o semipermanentes de agua, como se observa en el presente en bosques de galería de México y Guatemala (Martínez, 1963).El sabino es quizás la especie más longeva en México, llega con frecuencia a superar los mil años de vida (Villanueva et al., 2006, 2010a; Stahle et al., 2011), semi-caducifolia o caducifolia, se distribuye desde el sureste de los Estados Unidos de América, gran parte de la república mexicana (excepto las penínsulas de Baja California y de Yucatán), y región occidental de Guatemala (Martínez, 1963).
El término Taxodium proviene de las raíces griegas Taxus = Tejo y eidos = parecido o semejante; es decir, se asemeja al árbol de Tejo. Generalmente, se clasifica con una sola especie y dos variedades, todas nativas de Norteamérica, aunque diversos taxónomos lo separan en tres: Taxodium distichum (L.) L. Rich. (baldcypress o ciprés del sur), Taxodium ascendens Brongn. (ciprés de los pantanos), distribuido en las costas del sureste desde Virgina a Florida y Louisiana, Estados Unidos de América; y Taxodium mucronatum Ten. (ahuehuete o sabino) que crece desde el extremo sur de Texas, en gran parte de México, hasta el extremo occidental de Guatemala (Mattoon, 1915; Martínez, 1963; Little, 1971; Brown y Montz, 1986, Denny y Arnold, 2007).
La palabra ahuehuete procede del Náhuatl, "atl" que significa agua y "huehuetl", viejo o abuelo, por lo que su acepción es "viejo del agua", y se le considera el árbol nacional de México (Luque, 1921). Se desarrolla en casi todo el territorio nacional, siempre y cuando exista una fuente permanente o semipermanente de agua, o en su defecto, un manto freático muy superficial, de ahí que se localice en riveras de ríos, manantiales, y en humedales de diversos ecosistemas de México (Martínez, 1963, Rzedowski, 1986).
En México, T. mucronatum se ubica desde 250 msnm, en algunos sitios del estado de Nuevo León y Tamaulipas; aunque que supera los 2 500 msnm, incluso se observan ejemplares hasta 2 800 m de altitud, situación que le hace estar presente en una amplia diversidad de condiciones climáticas y de ecosistemas: desde zonas áridas, templadas, hasta semitropicales, siempre y cuando exista humedad disponible en el suelo, a pesar de su tolerancia a períodos secos (Carranza, 1992; Villanueva et al., 2003). En el río San Pedro Mezquital la especie crece en un intervalo altitudinal aproximado de 1 350 a 1 900 m, pero la población dominante se encuentra entre 1 700 a 1 800 m.
Distribución del sabino en el Río San Pedro-Mezquital
El área rivereña del río San Pedro-Mezquital, se sitúa dentro de la Región Hidrológica Núm. 11, Presidio-San Pedro en el estado de Durango, que irriga en su trayectoria gran parte del Valle de Guadiana. Con la unión de sus principales afluentes, bordea a los pueblos de Atotonilco, El Troncón, Mezquital y San Agustín de Buenaventura, con una longitud total de 498 km, de los cuales 346 km pertenecen al estado de Durango y 152 km a Nayarit (Figura 1). El clima en Durango se caracteriza por temperaturas cálidas de 12.5 °C a 26.3 °C. En las partes altas de la sierra, se presentan nevadas en época de invierno; con respecto a las lluvias, son abundantes durante el verano y hay "agua nieve" en parte del periodo invernal.
En el área riparia predomina un sustrato geológico dominado por rocas sedimentarias de tipo conglomerado, así como ígneas extrusivas, entre ellas el basalto, riolita y toba ácida. Edafológicamente los suelos se clasifican como Fluviosoles, Leptosoles y Feozem con una vegetación de tipo pastizal, matorral crasicaule y nopalera (INEGI, 2002).
La vegetación a lo largo del río está constituida por sabino, sauz (Salix bonplandiana Kunth), fresno (Fraxinus berlandieriana DC.) y álamo (Populus fremontii var. mesetae Eckenw.), así como por vegetación de tipo desértico con la dominancia de mezquite (Prosopis glandulosa Torr.), huizache (Acacia farnesiana (L.) Willd.), granjeno (Celtis pallida Torr.), gatuño (Mimosa biuncifera Benth.), jarilla (Baccharis salicifolia (Ruiz & Pav.) Pers.) y maguey (Agave spp.), entre otras (González et al., 2007). La parte baja de la cuenca está ocupada, principalmente, por agricultura y humedales costeros. En el estado de Nayarit se localiza la parte baja de la cuenca del Río San Pedro-Mezquital; la temperatura media anual varía de 14 °C a 26 °C y la precipitación anual fluctúa de 700 mm a 2 000 mm, la época de mayor precipitación corresponde de junio a noviembre.
Los bosques de galería del río San Pedro-Mezquital al igual que otros ecosistemas riparios del país muestran un disturbio que se puede catalogar en el intervalo de moderado a severo, en sus casi 500 km de longitud. La presencia de sabino en ese ecosistema rivereño, se observa desde aguas abajo de las presas "Guadalupe Victoria", "Presa del Águila", y "Santiago Bayacora", aunque en este último reservorio su presencia no fue inmediata y se detectaron individuos aislados aproximadamente a 6 km aguas abajo de la cortina. La distribución del sabino en el RSPM se corroboró hasta aproximadamente 8 km aguas abajo del poblado "El Mezquital" y quizás continúe de manera esporádica en el río posterior a este punto, aunque es difícil de constatar su existencia, debido a lo escabroso del terreno y a otros aspectos de seguridad; no obstante, lo anterior, la longitud total explorada con sabino (261 km), constituye aproximadamente 52% de la longitud total estimada del río.
Observaciones satelitales no evidencian al sabino fuera de los sitios analizados, posiblemente debido a cauces con pendientes abruptas, escurrimientos solo estacionales y volúmenes de alta intensidad que arrancan la regeneración que se pudiera establecer en los márgenes del río, limitando de esta manera su presencia en estos sitios.
MATERIALES Y MÉTODOS
En un transecto de casi 20 km de longitud, ubicado entre las coordenadas 23°56'21.9" de latitud N, 104°18'28.2" O y 23°59'01.9" N, 104°19'43.7" O con altitud media de 1 843 m, se realizó un muestreo selectivo de individuos para estudios dendrocronológicos (Figura 2). En cada árbol seleccionado se obtuvieron de dos a tres núcleos de crecimiento o virutas, con un taladro de Pressler. Las muestras se extrajeron, en su gran mayoría, a la altura del pecho, aunque en ocasiones por problemas de pudriciones en el fuste principal se extrajeron de un sitio diferente. El material se procesó con base en técnicas dendrocronológicas estándar (Stokes y Smiley, 1968; Fritts, 1976). Una vez que se tuvo el fechado correcto, medido y verificado con COFECHA (Holmes, 1983), se corrió el programa ARSTAN para generar índices dendrocronológicos sin tendencia biológica, con una media de uno y varianza homogénea (Cook, 1987).
De la extensión total de la cronología, solo se consideró el período en el cual los índices dendrocronológicos fueron comparables con los datos hidrométricos de las diversas estaciones distribuidas en la cuenca RSPM.
Las estaciones hidrológicas consideradas se ubican en los diferentes afluentes que integran la cuenca del RSPM (Figura 3). Con los datos de cada una de ellas se realizó un análisis de correlación para los meses del año actual de crecimiento, así como para los previos. Si varios meses consecutivos tuvieron significancia, entonces se hizo la sumatoria del volumen acumulado en dicho período, y se generó un nuevo análisis de correlación. Este llevó a cabo análisis se realizó con los datos hidrométricos directos, pero como en general no mostraron normalidad, se les aplicó una serie de trasformaciones: como cuadrática (X2), raíz cuadrada (X)1/2, logaritmo en base 10, logaritmo natural y el recíproco (1/X). Con los datos transformados se determinó la asociación más alta entre las variables consideradas.
Las relaciones significativas se graficaron para ilustrar visualmente el grado de correlación y los años en los que la asociación fue más estrecha, para deducir qué factores pudieron haber contribuido a maximizarla o minimizarla.
Los periodos estacionales que resultaron significativos se discuten en términos de la posibilidad de suministrar el volumen estimado para satisfacer los requerimientos ecológicos de la especie y proponer acciones de manejo de los recursos hídricos que aseguren la permanencia y dinámica del ecosistema.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
]]> Se generó una cronología de anillo total de 900 años, aunque para fines comparativos solo se presentan los últimos 100 años, en los que la modificación en los caudales pudo afectar el crecimiento radial anual (Figura 4).Los resultados indican que para la estación hidrométrica "El Saltito", los sabinos responden a la precipitación acumulada de marzo-septiembre, prácticamente durante la estación de crecimiento (determinada mediante muestreos consecutivos cada dos semanas, desde el inicio hasta la formación completa del anillo anual); la relación fue positiva y significativa en el período analizado, 1967-1986 (r = 0.72, n = 16, p<0.001) (Figura 5)
En el lapso 1944-1986, se registró un comportamiento similar para la estación hidrométrica "Refugio Salcido" (r = 0.4, n = 43, p<0.007); para la estación "El Pueblito" (1961-1984), con un flujo acumulado de marzo a julio (r = 0.67, n = 24, p<0.0004). La estación hidrométrica de referencia (El Tunal_ S1) presentó una asociación significativa con la cronología de agosto del año previo de crecimiento hasta abril del año actual (Figura 6), que se asemeja más a la observada para otras reconstrucciones de caudales en México; como es el caso del río Nazas en Durango, en el que un análisis similar determinó que el crecimiento del sabino depende de manera significativa del caudal que circula por dicho río, en el período que comprende de agosto del año previo hasta febrero del año actual de crecimiento (Villanueva et al., 2010b). En otro estudio, para la región de Manuel Doblado, Guanajuato, se consigna que el crecimiento de la especie se relaciona con el caudal acumulado de julio del año previo al crecimiento a marzo del año actual, prácticamente, el mismo período (Cortés et al., 2010; Villanueva et al., 2010c); sin embargo, lo anterior no es indicativo de que en el resto del año la especie no requiera de un suministro constante de agua.
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La relación entre las cronología y otras estaciones hidrométricas no fue siempre significativa; por lo que, no se detectó ninguna asociación para la estación hidrométrica "Presa del Águila", y para "San Felipe" los mejores resultados se obtuvieron para enero-junio, período 1943-1993, r = 0.24 (p<0.09) y en el caso de Poanas, la respuesta fue en agosto-diciembre, período 1959-1993, r = 0.35, p< 0.04; no obstante, la representatividad de estas últimas estaciones es mínima, por su lejanía con relación al transecto donde se ubican los árboles utilizados para la generación de la serie dendrocronológica.
Si la respuesta natural de la especie es al flujo estacional del período verano-invierno y el presente estudio se encontró que la especie responde al caudal primavera-verano, particularmente para la estación hidrométrica "El Saltito", localizada muy cerca del transecto donde se colectaron los árboles para el desarrollo de la cronología, entonces se podría argumentar, que T. mucronatum posee alta plasticidad, en términos de responder a la disponibilidad de agua, siempre y cuando se le proporcione durante la estación de crecimiento; situación que le permite continuar su desarrollo aun en condiciones de flujo modificado, lo que en apariencia no afecta su permanencia y desarrollo, aunque su efecto en la longevidad o en la dinámica misma de la especie y de los taxa asociados se desconoce.
De acuerdo a los registros hidrométricos de la estación "El Saltito", en los últimos 30 años (1957–1986) el promedio de volumen registrado para el período marzo-septiembre ha sido de 185 471 m3, que corresponde a un promedio mensual de 26 500 m3 y un valor más frecuente de 20 000 m3. Con base en esta información y, si se asume que el crecimiento del arbolado es adecuado, se podría sugerir que el volumen mensual en circulación en esa sección del río Durango, debería ser en promedio, 26 500 m3. Este gasto tendría que cotejarse con otros estándares de calidad de agua y de requerimiento de especies asociadas y volúmenes comprometidos con los usuarios, para que el valor estimado sirviera para definir el gasto ecológico del ecosistema, el cual se ha estimado en 36 hm3 (millones de m3), que representa 8% de los escurrimientos naturales (451 hm3) en esta parte de la cuenca (WWF-Fundación Gonzálo Río Arronte, 2008).
La disponibilidad de agua corriente entre marzo y septiembre resulta esencial para el crecimiento del sabino; y por lo tanto dicho flujo se tiene que garantizar para la perpetuidad del sistema ripario, situación que debe acompañarse con acciones adicionales de protección y de restauración de los sitios que así lo ameriten. Asimismo es necesario evitar el desvío de agua con fines agrícolas o pecuarios y la extracción directa con equipo de bombeo para garantizar el crecimiento de la especie, ya que aun cuando tolera condiciones de sequía, una falta de agua se refleja en un menor crecimiento radial, a su vez también impacta su dinámica, pues limita el su reclutamiento y sobrevivencia de los individuos ya establecidos y del propio ecosistema (Stahle y Cleaveland, 1992).
CONCLUSIONES
Taxodium mucronatum es dominante del bosque de galería que integra el ecosistema rivereño del RSPM. Por cientos de años, el sabino se adaptó a la disponibilidad de un flujo natural con variabilidad interanual y multianual; sin embargo, a partir de la década de 1950, la construcción de presas ubicadas en sitios estratégicos a lo largo de los afluentes principales del río afectó los volúmenes de agua disponibles para la especie en tiempo y cantidad, situación que ha tenido un impacto en su respuesta fisiológica.
Se determinó que el crecimiento de T. mucronatum al compararse con datos hidrométricos de varias estaciones obedece al volumen acumulado de flujo del período marzo-septiembre; es decir, durante la estación de crecimiento de los cultivos, y solo una comparación con una estación hidrométrica indicó que su respuesta es al flujo acumulado del período que se extiende de agosto del año previo a abril del año actual de crecimiento. Estos resultados señalan que la especie tiene alta plasticidad, en términos del impacto de los volúmenes de flujo, por lo que se sugiere que el ecosistema ripario debe mantener un gasto ecológico, al menos durante la estación de crecimiento, además de implementar acciones adicionales de conservación y de restauración.
]]>AGRADECIMIENTOS
El presente estudio fue apoyado por el Instituto Interamericano para la Investigación de Cambio Climático (IAI), proyecto CRN # 2047, a su vez financiado por el US/National Science Foundation (Grant GEO-0452325); así como con fondos de la World Wildlife Fund, Inc (WWF), número de acuerdo OK59, proyecto "Dinámica poblacional de sabino o ahuehuete (Taxodium mucronatum Ten.) en la cuenca del río San Pedro-Mezquital".
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