Impacto de las represas en Taxodium mucronatum Ten. en el río San Pedro-Mezquital, Durango

Impact of dams on Taxodium mucronatum Ten. in the San Pedro-Mezquital, Durango

José Villanueva Díaz¹, Vicenta Constante García¹, Julián Cerano Paredes¹, Juan Estrada Ávalos¹ y Miriam M. Tostado Plascencia¹

¹Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Relación a Agua, Suelo, Planta y Atmósfera CENID RASPA. INIFAP. Correo-e: villanueva.jose@inifap.gob.mx

Recibido el 13 de febrero de 2012
Aceptado el 4 de junio de 2013.

Resumen

El estudio se realizó en un transecto con sabinos muertos en el río San Pedro-Mezquital, con el objetivo de determinar el impacto de la construcción de presas en el crecimiento radial anual del arbolado, en respuesta al desfasamiento y disminución de los volúmenes de agua. Árboles muertos y vivos de la especie de interés se muestrearon en una extensión de un kilómetro con más de 300 individuos muertos; a partir de árboles en pie se obtuvieron virutas con un barreno. Un muestreo similar se realizó en otro sitio aledaño, pero con individuos vivos. Las muestras se fecharon con técnicas dendrocronológicas estándar, y se generaron dos cronologías con fines comparativos: una de organismos muertos y otra de vivos. Se determinó que la mayoría de los ejemplares murieron en 1991 (el último anillo completo fue 1990) y otros más entre 1992 y 2003. Se detectaron diferencias en crecimiento entre los índices de la cronología con árboles vivos y muertos en fecha posterior al funcionamiento de la presa Guadalupe Victoria, en 1962. Las causas de la mortandad involucran una combinación de factores: la disminución y desfasamiento del caudal, debido al confinamiento del agua en las represas Guadalupe Victoria y Santiago Bayacora, esta última construida en 1989; la ubicación del arbolado lejos del cauce principal; una sequía intensa en 1989 y la desviación del cauce hacia parcelas agrícolas. La información generada permite cuantificar el impacto de las presas en el crecimiento radial del sabino, especie dominante en algunos bosques de galería del norte de México.

Palabras clave: Arbolado muerto, bosque de galería, caudal, dendrocronología, presas, sequía.

Abstract

The study was carried out in a transect with dead cypress trees along the San Pedro-Mezquital river with the aim to determine the impact of dam building on the annual radial growth of cypress trees due to a decrease and to a diphase on the streamflow. Dead and alive cypress trees were selected along a transect of one kilometer length with over 300 dead trees and increment cores were obtained at breast height with an increment borer, a similar sampling procedure was implemented in a nearby transect but with alive trees. Increment cores were prepared and dated following standard dendrochronological techniques and two ring width series were developed for comparison purposes. Most of the death trees died in 1991(last complete ring was formed in 1990) and a few more between 1992 and 2003. Differences in growth between the tree-ring series were observed after the building of the Guadalupe Victoria dam in 1962. A combination of variables could have caused cypress mortality, such as a decrease in the streamflow due to its storage in the Guadalupe Victoria and Santiago Bayacora reservoirs, this last built in 1989, location of cypress tress far away from the main stream, a severe dry year occurred in 1989, and diversion of the streamflow for irrigation purposes. The results allow us to improve our knowledge on the effect of dams on annual radial growth of cypress trees a dominant species in riparian ecosystems of northern Mexico.

Introducción

Los bosques de galería con dominancia de Taxodium mucronatum Ten. (sabino o ahuehuete) son ecosistemas representativos de gran parte de las áreas riparias del centro y norte de México (Rzedowski, 1986). Estos sistemas de galería, aunque ocupan menos del uno por ciento de la superficie del país, poseen alta biodiversidad y proporcionan múltiples beneficios ecológicos y sociales al constituir corredores biológicos, generar un microclima especial, ser filtros de contaminantes y constituir sitios de esparcimiento familiar (recreación) por su gran belleza escénica. En la actualidad están seriamente amenazados, en términos de su permanencia, debido a cambios en el uso del suelo; problemas de contaminación de agua; almacenamiento y desvío de corrientes; sobrepastoreo y daños directos al arbolado producidos por incendios intencionales; cortaduras de ramas y raíces; entre otros actos vandálicos (Villanueva et al., 2007).

La construcción de presas directamente en los cauces o afluentes principales donde se ubican tos bosques constituye una fuente de disturbio para el hábitat de taxa riparios y acuáticas, dado que modifican el paisaje y alteran el microclima, el ciclo hidrológico, por citar algunos de sus efectos negativos (Tyrtania, 1992; WWF, Fundación Gonzálo Río Arronte, 2008; Villanueva et al., 2011).

La instalación paulatina de represas en la cuenca del río San Pedro Mezquital en el estado de Durango (RSPM) impacta de manera negativa el desarrollo de las especies ribereñas; no obstante, se carece de estudios específicos que lo evalúen de forma cuantitativa.

Una de las especies ribereñas más afectadas por el hombre es el sabino, taxón de gran longevidad que en algunos bosques de galería del territorio nacional supera el milenio de edad (Villanueva et al., 2003a, 2003b, 2007, 2010). T. mucronatum desempeña funciones ecológicas vitales para el establecimiento y desarrollo de la flora asociada, a la vez, favorece la estabilidad propia del ecosistema y fomenta la biodiversidad (Rzedowski, 1986; Naiman et al., 1993).

Los anillos de crecimiento de T. mucronatum pueden ser fechados con exactitud al año de su formación, y las cronologías o series de tiempo generadas se han utilizado para la elaboración de reconstrucciones paleoclimáticas de precipitación, escurrimiento y niveles de los lagos (Stahle y Cleaveland, 1992; Villanueva et al., 2005); índices de sequía e influencia de patrones circulatorios (Stahle et al., 2012); y para explicar el establecimiento, florecimiento y decadencia de civilizaciones prehispánicas en el valle de México (Stahle et al., 2011); así como para fines de conservación (Villanueva et al., 2010).

El objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto de la confinación de agua en represas y la liberación posterior de un menor caudal en el crecimiento anual y mortandad de árboles de sabino en un paraje del RSPM, con el fin de generar información técnica fundamental para el establecimiento de planes de manejo y de conservación de los bosques de galería en ese ecosistema ripario. Para lo anterior, se utilizó el grosor de los incrementos anuales de T. mucronatum como variable dependiente y el volumen de flujo como independiente. Se plantea la hipótesis de que la disminución en el volumen de agua afecta el crecimiento radial anual del sabino, lo que se refleja en un menor grosor de sus anillos de crecimiento anual; situación que produce la muerte posterior del arbolado, derivada de una baja disponibilidad hídrica.

Localización del área de estudio

El área ribereña del río San Pedro-Mezquital, se ubica dentro de la Región Hidrológica 11 (Presidio-San Pedro) en el estado de Durango; que irriga en su trayecto gran parte del Valle de Guadiana, zona de producción de alimentos para la ciudad de Durango y de otros asentamientos humanos (Conagua, 2011). En el área riparia predomina un sustrato geológico dominado por rocas sedimentarias de tipo conglomerado, así como ígneas extrusivas entre las que destacan el basalto, riolita y la toba ácida. Los suelos se clasifican como Fluviosoles, Leptosoles y Phaeozem con pastizal, matorral crasicaule y nopalera (INEGI, 2002).

La vegetación arbórea a lo largo del río está constituida por sabino, sauz (Salix bonplandiana Kunth), fresno (Fraxinus berlandieriana DC.) y álamo (Populus fremontii var. mesetae (Eckenw.) Little); además de la tipo desértica con 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.), maguey (Agave spp.) (González et al., 2007). En la parte baja de la cuenca desaparece el sabino, posiblemente como respuesta a la disminución en la altitud, pues la especie no prospera por abajo de los 300 msnm; de esta manera, su nicho ecológico es ocupado por sauz, fresno, álamo, aile y nogal, entre otros. El RSPM al llegar a su desembocadura en marismas nacionales del estado de Nayarit es dominado por humedales costeros.

Los bosques de galería del río San Pedro-Mezquital, dentro de la cuenca del mismo nombre, muestran un disturbio antropogénico producido por la eliminación de árboles, corte de ramas, incendios intencionales, extracción de material pétreo, desviación del cauce con fines de riego y compactación de márgenes por pisoteo de ganado, daño que se puede catalogar como de moderado a severo en sus casi 500 km de extensión. Lo anterior es magnificado con la muerte de árboles en un transecto de más de un kilómetro de longitud, el cual se ubica en el río Durango, uno de los afluentes del RSPM. Este tramo se localiza a la altura del poblado "El Arenal", al sureste de la ciudad de Durango, en las coordenadas geográficas 24o01’59.9" latitud norte, 104o23’26.8" longitud oeste, con una altitud de 1 858 m (Figura 1).

Figura 1. Ubicación geográfica de arbolado muerto en el río Durango, afluente del RSPM.
Figure 1. Geographical location of dead trees in the Durango River, a tributary of RSPM.

Procedimiento de muestreo

Figura 2. Paraje en el río San Pedro-Mezquital con árboles de sabino muertos entremezclados con individuos vivos.
Figure 2. A place in the San Pedro-Mezquital basin with dead bald cypress trees interspersed with living individuals.

Para cada una de las virutas o incrementos se desarrollaron gráficos de crecimiento, que se compararon contra el gráfico medio de crecimiento (compuesto maestro o cronología maestra) de los árboles vivos. A partir de métodos comparativos de crecimiento (codatado o fechado cruzado) se determinó el último año de crecimiento del arbolado muerto, que para fines prácticos es el año en que murió cada espécimen (Fritts, 1976; Grissino-Mayer, 2001) (Figura 3).

Figura 3. Comparación entre dos núcleos de crecimiento. El superior se extrajo de un árbol muerto y el inferior de uno vivo.
Figure 3. Comparison between two growth cores. The above was extracted from a dead tree and the bottom of a live one.

Dentro de los parámetros para definir la calidad de las cronologías, se consideró a la correlación entre series y la sensibilidad media; el primero de ellos indica la asociación entre las series de crecimiento, y el segundo es una medida del cambio relativo en el crecimiento de un año con respecto al siguiente, en una serie determinada, donde un valor de 0 no implica cambio y un valor de 2, es el máximo de cambio alcanzado (Douglas, 1936). El registro medio para el sabino se ubicó en el intervalo de 0.3 a 0.5 (Villanueva et al., 2007).

Con el fin de tener un mayor soporte técnico de comparación, y para verificar el fechado correcto de la cronología desarrollada con árboles muertos, esta se contrastó con una cronología derivada de árboles vivos procedentes tanto del sitio con predominancia de individuos muertos, como de parajes ubicados aguas abajo del sitio "El Arenal", con la presencia solo de arbolado vivo. Dicha cronología se fundamenta en un tamaño de muestra que supera los 100 árboles y estadísticamente es muy confiable (Fritts, 1976).

Los índices normalizados de las cronologías de árboles vivos y muertos se analizaron gráficamente entre sí para definir las tendencias en crecimiento y determinar posibles diferencias en magnitud de los índices, antes y después de iniciar el funcionamiento de las represas; para ello se hicieron correlaciones simples entre ambas series para diversos subperíodos. Estadísticas descriptivas de los índices dendrocronológicos fueron calculadas para definir su comportamiento antes y después de la construcción de las presas.

Posterior a la definición del año(s) en que murió el arbolado se procedió a identificar las posibles causas que originaron su deceso; para tal efecto se compararon los índices de ancho de anillo con la precipitación acumulada anual de la estación más cercana a "El Arenal": "El Pueblito" (23o57’ latitud norte, 104o44’ longitud oeste de Greenwich; 1 889 m de altitud); de igual manera, se contrastó la serie de crecimiento con el flujo acumulado mensual de la estación hidrométrica "Refugio Salcido" (23o58’ 25", 104o31’ 08") (Base Nacional de Datos de Aguas Superficiales, 2004), y se relacionaron los índices dendrocronológicos con los años de construcción de las presas "Guadalupe Victoria" y "Santiago Bayacora"; en este último reservorio, el inicio de sus operaciones en 1989 está dentro del período de mortandad del arbolado; también se consideró la influencia de una fábrica de celulósicos, que en ese entonces vertía su agua residual, sin tratamiento alguno, al cauce principal del río, justo donde se ubica el arbolado muerto.

Resultados y Discusión

Las series de crecimiento mostraron problemas de fechado por la falta de anillos (1.035%), la presencia de microanillos y anillos falsos; a pesar de lo anterior, se lograron sustentar 111 años (1900-2010) de crecimientos perfectamente fechados y con un tamaño de muestra estadísticamente válido para fines de comparar las cronologías de árboles vivos (SAL) y de los muertos (ARE) (Cuadro 1).

Cuadro 1. Correlación (r) observada para subperíodos de 25 años en núcleos datados para árboles muertos y vivos del El Arenal y El Saltito. ]]> Table 1. Correlation (r) observed for 25-year sub-periods dated cores for dead and living trees of El Arenal and El Saltito.

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En la cronología desarrollada se obtuvo una correlación entre series de 0.62 con una sensibilidad media de 0.52, correlaciones estadísticamente válidas y que superan el valor de significancia de 0.3281, lo cual es indicativo de que las series de crecimiento fueron fechadas perfectamente al año de su formación. En otras cronologías para la misma especie, se han obtenido correlaciones que fluctúan alrededor de 0.4 (Villanueva et al., 2007; Constante et al., 2010).

De los 13 árboles muertos, el año en que murió el primero fue 1988, aunque la gran mayoría pereció a principios de la estación de crecimiento en 1991, lo cual se constató con el último año completo de crecimiento que correspondió a 1990. Unos cuantos individuos fenecieron posteriormente, en los años 1992, 1993, 1994 y 2003; y se ha observado, todavía, la presencia aislada de individuos vivos (dos de ellos muestreados en este estudio) en el mismo sitio con arbolado muerto, pero en condiciones de escaso vigor. Estos ejemplares remanentes desafortunadamente están en riesgo de desaparecer, debido a la mínima disponibilidad de agua que se presenta en ese sector del río y al desvío de su cauce hacia las parcelas agrícolas aledañas.

La cronología desarrollada para los últimos 111 años (1900 – 2010) mostró limitado crecimiento durante el tiempo de edificación de las presas Guadalupe Victoria (1962) y la Santiago Bayacora (1989), como se aprecia en el gráfico de crecimiento, tanto para "El Arenal" como para "El Saltito" (Figura 4).

Figura 4. Comparación entre los índices dendrocronológicos de árboles vivos (SAL) y muertos (ARE) para los últimos 111 años (1900 a 2010).
Figure 4. Comparasion between dendrochronological indexes of living and dead trees for the last 111 years (1900-2010).

Cuadro 2. Estadísticos descriptivos de los índices dendrocronológicos de los sitios El Saltito y El Arenal, previo y posterior a la construcción de las presas.
Table 2. Descriptive statistics of the dendrochronological indexes El Saltito and El Arenal, before and after the construction of dams.

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Se atribuye dicho comportamiento al impacto de las presas, situación lógica, si se considera que una vez captada y almacenada el agua en estos reservorios, su liberación al cauce principal está sujeta al desfogue de excedentes en años lluviosos y a la provisión de agua, de acuerdo a su disponibilidad, para el desarrollo de cultivos agrícolas; no obstante, la liberación se enmarca solo dentro de la estación de crecimiento de los cultivos.

¹ Período previo a la construcción de la presa; ² Período posterior a la construcción de la presa; SAL: índices dendrocronológicos del Saltito; ARE: índices dendrocronológicos del Arenal.

De la comparación entre la precipitación acumulada anual y la cronología del arbolado muerto (Figura 5), se determinó que durante 1989 la precipitación fue inferior a la media, hecho que pudo haber obligado a los usuarios del agua a dirigir la corriente del río hacia sus cultivos, lo que se infiere por la presencia de bordes artificiales para el desvío a las parcelas aledañas a la rivera del río, lo que se constató mediante entrevistas aplicadas a los habitantes establecidos en los poblados El Arenal y Héroe de Nacozari, asentamientos cercanos al sitio. La acción descrita dejó al arbolado prácticamente sin agua, al menos un par de años, ya que la precipitación registrada en 1990 apenas estuvo por encima de la media. Por otra parte, este ambiente negativo para el desarrollo del sabino pudo haberse exacerbado por la concentración de contaminantes vertidos al cauce del río por la industria de celulósicos, que inició su operación en 1970. A pesar de que hay indicios de muertes previas: dos árboles en 1988 (árboles 4 y10), la causa de su deceso sería difícil de corroborar, ya que pudo haber ocurrido en 1991, y por cuestiones de descomposición de la materia orgánica, los últimos dos años se perdieron, ya que les faltaba la corteza al momento del muestreo.

Figura 5. Comparación entre el Índice de ancho de anillo (IAA) de la cronología "El Arenal" y la precipitación anual acumulada (cm) de la estación climática "El Pueblito" (1966 a 2003).
Figure 5. Comparison between ring width index (IAA) of "El Arenal" chronology and the cumulative annual precipitation(cm) of the "El Pueblito" climate station (1966-2003).

La escasa asociación entre la cronología y la precipitación anual acumulada (r = 0.36, p>0.05, n= 38) es un indicio del alto impacto en el arbolado de la modificación de la disponibilidad de agua, efecto que se presenta aun en años con buena precipitación (1973, 1991, 1993, 1996, 2001, 2002), y que se refleja en una disminución en el grosor de los anillos de crecimiento del arbolado presente en este sector del río.

Un comportamiento similar entre los índices dendrocronológicos y el caudal registrado en la estación hidroclimática "Refugio Salcido", que se ubica aguas arriba del sitio en estudio, evidenció una asociación significativa entre la cronología del arbolado muerto y el flujo anual registrado en dicha estación, pero solo para el período 1968-1989 (previo a la construcción de la presa), con una correlación r = 0.53, p< 0.01; sin embargo, después del establecimiento de la presa, la asociación se tornó insignificante, al modificarse de manera sustantiva el flujo y el tiempo de liberación del agua designada para la producción de cultivos agrícolas, y no tanto para el mantenimiento del ecosistema rivereño (Figura 6).

Figura 6. Comparación entre el comportamiento de la cronología procedente de árboles muertos y el flujo acumulado anual de la estación hidrométrica "Refugio Salcido" (1968-2004).
Figure 6. Comparison between the behavior of the chronology from dead trees and the annual cumulative flow from the "Refugio Salcido" hydrometric station (1968-2004).

Al comparar los hidrogramas del flujo medio mensual antes y después de la construcción de las presa "Refugio Salcido", se determinó que aun posterior a dicho suceso, el período con mayor escurrimiento (julio-noviembre) ocurrió en el mismo lapso de tiempo; es decir, no se detectó un desfasamiento, pero sí en el volumen, el cual fue menor; no obstante, los meses de octubre, noviembre, enero y febrero tuvieron un flujo similar en ambos casos (Figura 7). Un comportamiento hidrométrico parecido se ha detectado para estaciones como "El Saltito" (24°01’43" de latitud norte, 104°20’58" oeste de Greenwich), ubicada justo aguas abajo del sector con árboles muertos, y en otras cuyos datos se han utilizado para la estimación del caudal ecológico en la cuenca del RSPM (WWF-Fundación Gonzalo Río Arronte, 2008).

Figura 7. Hidrogramas del flujo medio mensual antes (1944-1989) y después (1990-2004) de la construcción de la presa "Refugio Salcido".
Figure 7. Average monthly flow hydrographs before (1944-1989) and after (1990-2004) the construction of the "Refugio Salcido" dam.

La disminución de flujo en la etapa de crecimiento activo debe de tener un impacto en la tasa de crecimiento anual, particularmente, cuando ese volumen es comparativamente menor al nivel interanual. Taxodium mucronatum tolera condiciones de sequía en ciertos períodos, en especial, durante la fase de inactividad fisiológica, pero su carencia en la estación de crecimiento no puede prolongarse por varios años consecutivos, situación que provocaría su muerte en menos de tres años de falta total de agua. Aunque pudiese sobrevivir por la lluvia, la humedad residual en el lecho del río, porque algunas de sus raíces alcanzan sitios con disponibilidad de humedad (Stahle et al., 1985; Villanueva et al., 2007; Stahle et al., 2012).

Ciertos estudios han demostrado que el crecimiento de T. mucronatum, en otras áreas del país, depende en alto grado de la cantidad de agua disponible durante su estación de crecimiento e incluso en el año previo (Enríquez-Peña y Suzán-Aspiri, 2011); es decir, esta determinará el incremento radial en el siguiente año (Villanueva et al., 2005; Cortés et al., 2009; Stahle et al., 2011). Si la especie muestra un comportamiento semejante al indicado, entonces, la construcción de la presa "Refugio Salcido", seguramente tuvo un gran impacto en las poblaciones del sabino al favorecer la mortandad del arbolado.

El efecto de un flujo controlado, además de, reducir el crecimiento radial del árbol, parece que lo debilita y en años con humedad crítica origina su muerte; hecho que quizás se presentó de 1989 a 2001.

Conslusiones

Taxodium mucronatum es uno de los organismos riparios de mayor importancia ecológica en el RSPM, pero diversas acciones antropogénicas han alterado su dinámica y su tasa de crecimiento anual. La construcción de presas ubicadas directamente en el cauce del río o en algunos de sus tributarios principales tiene alto impacto en el ciclo hidrológico. La liberación de volúmenes de agua a lo largo del año se planea en función a su disponibilidad y a los requerimientos de los cultivos agrícolas, período que no necesariamente coincide con el máximo requerimiento hídrico para el desarrollo de la especie en cuestión. La construcción de las presas "Guadalupe Victoria" en 1962 y la de "Santiago Bayacora" en 1989, aparentemente afectaron el crecimiento radial del sabino, como lo indica la comparación entre las cronologías de arbolado vivo y muerto, lo que se agravó con la operación de la última presa que redujo de manera drástica el crecimiento del arbolado, pues dos años más tarde del inicio de su funcionamiento, se produjo la muerte masiva del sabino, en un sector de más de un kilómetro de extensión del área rivereña; ese año, sin embargo, fue excepcionalmente seco y tal vez el escaso volumen de agua en circulación sobre el lecho del río fue desviado de manera artificial hacia los cultivos agrícolas, localizados en parcelas aledañas al cauce, y con ello se dejó al arbolado sin fuente de agua en un lapso que quizá se prolongó desde antes de la construcción de la presa, hasta un año después, lo que hace suponer que la especie estuvo sujeta a un debilitamiento previo y; de tal manera que en menos de tres años sin flujo de agua, se originó su muerte masiva en este tramo del RSPM.

Este estudio es el primero en mostrar el impacto negativo que tiene la construcción de presas y otros cambios en el uso del suelo en la reducción del crecimiento radial y la consecuente muerte de un grupo de individuos de sabino. Ese conocimiento es importante para fundamentar acciones que permitan determinar el volumen y distribución de un gasto ecológico, el cual debe garantizarse aun con la presencia de las presas, para que el ecosistema ripario y en particular el sabino, mantengan su dinámica y funcionalidad ecológica y a la vez, proporcionan los servicios ambientales que los caracterizan: belleza escénica, biodiversidad, calidad de agua, entre otros; de lo contrario, el bosque de galería estará condenado a su desaparición.

Agradecimientos

El presente estudio fue financiado 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, así como con financiamiento otorgado a través del Instituto Interamericano para Investigación de Cambio Climático (IAI), proyecto CRN # 2047, a su vez financiado por el US/National Science Foundation (Grant GEO-0452325).

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