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Concepto de karst y su distribución
Karst o carst se refiere a un tipo especial de paisaje desarrollado en áreas dominadas por rocas relativamente solubles tales como las evaporitas (halita [NaCl], anihidrita [CaSO4] y yeso [CaSO4.2H2O]) y las calizas (dominadas por CaCO3) (Jennings, 1971; 1985). Existen otros ambientes con paisajes similares al karst pero que no se desarrollan sobre los tipos de roca mencionados, a estos se les denominan pseudokarst (Wray, 1997). La palabra karst refiere al nombre del lugar en Eslovenia (anteriormente Yugoslavia) en donde Jovan Cvijic describió este tipo de paisaje por primera vez a finales del siglo XIX (Ćalić, 2007; Ford & Williams, 2007; Gams, 1993). A nivel mundial, las zonas de karst representan aproximadamente el 14.1% de la superficie terrestre, de las cuales 12.2% relacionado con calizas, 0.18% con evaporitas y 1.40% con pseudokarst (Halliday, 2007; Hollingsworth, 2009). En México existen 391 700 km2 (2.21% del total mundial) de zonas kársticas (Gunn, 2004), de los cuales 35 000 km2 (8.93% del total del país) corresponden al karst del estado de Yucatán (Kueny & Day, 2002). El 95% del estado de Yucatán es paisaje kárstico asociado a roca caliza (Williams, 2008); otras áreas con karst en México se pueden encontrar en las zonas montañosas de Chiapas, la Sierra Madre del Sur y la Sierra Madre Oriental (Gutiérrez, 2008) (Figura 1).
Origen del karst de Yucatán
Rocas carbonatadas: origen del paisaje kárstico de Yucatán
El desarrollo de las formas kársticas requiere la presencia de un tipo de roca que pueda ser disuelta, al menos parcialmente, por el agua superficial o subterránea (Scheffers, May & Kelletat, 2015). Esta disolución depende de factores tales como la pureza, el tiempo de exposición, el espesor de las capas, la inclinación y la composición mineralógica, el grado de porosidad y la fracturación de la roca, además de factores externos como las condiciones geohidrólogicas y climáticas (Beddows, Blanchon, Escobar & Torres-Talamante, 2007; Isphording, 1976; Lugo-Hubp, Aceves-Quesada & Espinosa-Pereña, 1992; Villasuso & Ramos, 2000). Para el desarrollo de un paisaje kárstico a partir de rocas carbonatadas, es requisito que la roca tenga un contenido de CaCO3 mayor a 70% (Ford & Williams, 2007). Yucatán es una plataforma calcárea compuesta primordialmente de roca caliza (Bonet & Butterlin, 1977; Marín, Steinich, Pacheco & Escolero, 2000), que contiene entre 89% y 99% de CaCO3 (Cabadas, Solleiro, Sedov, Pi & Alcalá, 2010; Landa, 2007; Pacheco & Alonzo, 2003). Los estratos de roca caliza de Yucatán corresponden a la era Cenozoica (periodos terciario y cuaternario) (Bonet & Butterlin, 1977); estas rocas se formaron principalmente a partir de arrecifes coralinos que, al ser expuestos a los agentes del intemperismo, se convirtieron en sedimentos; posteriormente, estos sedimentos se convirtieron en caliza a través de la diagénesis (Espinosa, Cerón & Sulub, 1998; Lefticarui Perry, Ward, & Lefticariu, 2006). Diversos estudios muestran la presencia de tres estratos de roca: la roca consolidada, el sascab y la coquina (Duch, 1988,1991; Espinosa et al., 1998; Estrada-Medina, Graham, Allen, Jimenez-Osornio & Robles-Casolco, 2013; Estrada-Medina, Tuttle, Graham, Allen & Jimenez-Osornio, 2010; Estrada-Medina, Zanatta, Valdez & Casolco, 2008), aunque algunos depósitos de paligorskita-sepiolita también han sido encontrados (Isphording, 1973; Sánchez del Río, Suárez & García-Romero, 2009). La roca consolidada, denominada localmente como laja, corresponde a afloramientos rocosos de extrema dureza, con un espesor aproximado de 3 m, que se considera un producto de la litificación (por ejemplo., recristalización de la aragonita y calcita alta en magnesio) de los sedimentos originales (Duch, 1991; Perry et al., 1989; Quiñones & Allende, 1974). El sascab (del maya “sahcab”, tierra blanca) es una roca no consolidada de textura arenosa y bajo contenido de magnesio (aunque algunas pueden contener dolomita) que probablemente se originó del intemperismo del material calizo original (Isphording, 1976; Littmann, 1958; Pacheco & Alonzo, 2003; Perry, Velazquez-Oliman & Socki, 2003). La coquina o conchuela es una roca fosilífera con abundantes macroporos (Estrada-Medina et al., 2010) en la cual se encuentran conchas de moluscos, principalmente bivalvos y gasterópodos. La fuerza máxima de compresión uniaxial encontrada por Estrada-Medina et al. (2013) para muestras de estas rocas procedentes del norte de Yucatán fueron de 40 MPa para la roca consolidada, 1.5 MPa para el sascab y 5 MPa para la coquina.
Karstificación
Existen tres grupos principales de rocas sedimentarias carbonatadas que dan lugar a los paisajes kársticos, sus principales minerales son la aragonita, calcita y dolomita (Boggs, 2006). En la tabla 1 se presentan las principales características de estos tres minerales. Las rocas calizas de Yucatán están compuestas principalmente de calcita, aunque los sedimentos que las conformaron originalmente también contenían dolomita y aragonita, los cuales sufrieron alteraciones químicas al quedar expuestas a la superficie (Duch, 1988).
Tabla 1 Propiedades de los minerales más abundantes en las rocas carbonatadas de Yucatán.
| Fórmula Sistema cristalino |
Aragonita CaCO3 Ortorómbico |
Calcita CaCO3 Trigonal |
Dolomita CaMg(CO3)2 Hexagonal |
|---|---|---|---|
| Color | Incoloro, blanco o amarillo | Incoloro o blanco | Incoloro o rosa, en
ocasiones con tonalidades en amarillo o café. |
| Dureza de Mohs | 3.5-4 | 3 | 3.5-4 |
| Gravedad específica (g/cm3) | 2.94 | 2.72 | 2.86 |
| Constante del producto
de solubilidad (K) a 25 °C en agua de mar |
6.3 × 10 -9 | 4.39 × 10 -9 | 1 × 10 -17 |
| Constante
del producto de solubilidad (K) a 25 °C en agua |
4.67 × 10 -9 | 3.36 × 10 -9 | 6.02 × 10 -19 |
Fuente: Best, Fielding, Jarvis & Mozley (2009); Hsu (1963); Kogel, Trivedi, Barker & Krukowski (2006); Leeder (1982); Morse & Mackenzie (1990); Scoffin (1987).
La disolución de la calcita es baja (Ksp = 8.30) con una tasa de disolución directamente proporcional a la concentración de H+ a pH < 4 y una tasa de disolución independiente a la concentración de H+ a pH > 5.5; entre estos dos regímenes de disolución existe un tercero en el que la dependencia a la concentración de H+ varía (Morse & Mackenzie, 1990; Sjoeberg & Rickard, 1984).
El bióxido de carbono (producto de la respiración de los organismos o la descomposición aerobia) al combinarse con el agua produce ácido carbónico, precursor de los iones bicarbonato y carbonato (Ford, Palmer & White, 1988) (ecuaciones 1-5). Por lo tanto, las aguas meteóricas y la alta actividad biológica en el suelo promueven la disolución de las rocas calizas, mientras condiciones de baja humedad, baja actividad biológica y alta concentración de carbonatos promueven su precipitación (Ecuación 6). Asimismo, se ha documentado la reducción de sulfatos como un mecanismo que también promueve la disolución de la caliza en los cenotes (Stoessell, Moore & Coke, 1993). Los factores que controlan la disolución de la calcita son la temperatura, salinidad, presión, estructura cristalina, composición mineral, tamaño de partícula, adsorción y emparejamiento de iones y quelación (Pytkowicz, 1969).
Ecuaciones: Ford & Williams (2007); Plummer, Wigley & Parkhurst (1978). Valores de los logaritmos de las constantes de equilibrio (pK): Butler, 1991.
La disolución de la calcita de las rocas subsuperficiales está asociada con la proporción de las especies químicas carbonatadas (H2CO3, HCO3 -, CO3 =) que se encuentran disueltas en el agua del acuífero (Butler, 1991) (figura 2); esta proporción determina en gran medida el pH del agua. El pH del agua de los pozos y cenotes cerrados de Yucatán tiene valores de entre 6.53 (Samahil) y 7.56 (Homún) con un promedio de 6.88 (Perry, Paytan, Pedersen & Velazquez-Oliman, 2009), lo que indica que la especie química dominante es el ion bicarbonato (HCO3 -).
Fuente: Elaboración propia calculada a partir de balance de masas y las ecuaciones de equilibrio tomadas de Butler (1991). Los valores para calcular el promedio y el intervalo de pH se obtuvieron de Perry, Velazquez-Oliman & Marín (2002).
Figura 2 Distribución de las especies carbonatadas en solución en función del pH.
Morfología del karst de Yucatán
Formas kársticas
Además de la composición de la roca caliza y las condiciones ambientales, la evolución del karst de Yucatán se encuentra relacionada también con la neotectónica y las glaciaciones (Lugo-Hubp et al., 1992). La evolución del karst se puede observar a través de las diferentes formas del relieve que se van formando a través del tiempo. Jovan Cvijic identificó en 1919 la existencia de cuatro estados de evolución del Karst: juvenil, maduro, maduro tardío y viejo (Bharatdwaj, 2006). El estado juvenil es cuando la roca caliza queda expuesta, el drenaje superficial se pierde y se desarrolla el subterráneo; el estado maduro es cuando se observa un drenaje subterráneo bien desarrollado y una cantidad máxima de cenotes y cavernas; el estado maduro tardío se caracteriza por la desaparición de los cenotes y la aparición de los poljés y las uvalas; y el estado viejo es cuando los escurrimientos superficiales vuelven a aparecer (Bharatdwaj, 2006; Sanders, 1921). Alexander Klimchouk realizó luego una definición más completa basada en la evolución geológica del karst (Klimchouk & Ford, 2000). En la península de Yucatán hubo dos etapas de formación de karst, una antigua, paleogénica, en una superficie elevada, con formaciones características de climas tropicales (conos cársticos); y otra reciente, en la planicie, de hasta 20 cm-30 cm de altura (Gerstenhauer [1972], citado en Lugo-Hubp et al. [1992]). Las tres formas predominantes del terreno en el karst Yucateco son las depresiones cerradas conocidas como dolinas, uvalas y poljés (Aguilar, Bautista, Mendoza, Frausto & Ihl, 2016). En general, se acepta que las dolinas son de forma circular a subcircular y varían en diámetro de unos cuantos metros hasta 1 km; las uvalas son grandes depresiones (mayores de 1 km) de formas irregulares o alargadas; y los poljés son depresiones largas, con el fondo cubierto con sedimentos y situados muy cerca del nivel freático (Ćalić, 2011). Recientemente, Aguilar et al. (2016) identificaron 6717 depresiones en el estado de Yucatán, de las cuales 4620 fueron clasificadas como dolinas (cenotes), 2021 como uvalas y 76 como poljés. El paisaje kárstico de Yucatán se caracteriza por un relieve ondulado compuesto por planicies estructurales y lomeríos (Lugo-Hubp et al., 1992), con depresiones y cavernas cuyas dimensiones se van ampliando hacia el sur del estado (Duch, 1988). Duch (1991) estudió los patrones de asociación de las topoformas (forma, tamaño y predominancia), reconociendo 20 zonas fisiográficas. Finch (1965) identificó tres zonas kársticas en el estado: el karst de la costa, el karst central y el karst de las colinas. Los cenotes, del Maya dzonot (De Ciudad & Acuña, 1984) están localizados, principalmente, en la zona de karst central, alrededor del cráter de Chicxulub formando el conocido anillo de cenotes, con un diámetro aproximado de 160 km. Este cráter se formó por el impacto de un meteorito hace aproximadamente 65 millones de años (figura 3) (Connors et al., 1996; Perry, Marín, McClain & Velazquez, 1995). Al sur-oeste de la ciudad de Mérida se encuentra un relieve de planicies y lomeríos de gran tamaño, destacando la sierrita de Ticul. En esta zona no hay cenotes, las formas cársticas están limitadas a numerosas cavernas de varios tamaños (Lugo-Hubp et al., 1992).
Modificado: National Aeronautics and Space Administration (NASA), 2003.
Figura 3 Representación esquemática del cráter de Chicxulub y anillo de cenotes del estado de Yucatán.
En cuanto a su morfología, la Península de Yucatán presenta dos unidades morfológicas principales, una en el norte donde predominan las planicies y rocas sedimentarias neogénicas y la segunda al sur donde se alternan planicies con lomeríos de hasta 400 msnm en rocas sedimentarias oligocénicas (Lugo-Hubp et al., 1992). En el estado de Yucatán existen dos principales formas de relieve: planicies y montículos; sin embargo, también existen otras formaciones como las planicies inclinadas, planicies onduladas y planicies escalonadas de geometría diversa (Lugo & García, 1999). En Yucatán el karst se considera, en general, maduro (Steinich & Marín, 1997), pero con menor evolución en la zona centro-norte cerca del anillo de cenotes (Marín, Perry, Essaid & Steinich, 2001) y un grado de madurez tardío hacia el denominado cono sur. Bosák (2008) realizó una clasificación y caracterización de los tipos de karst, considerando el tiempo de exposición de la roca, la geología y geografía, identificando a las zonas de karst del caribe como cuencas de sedimentación, con un tiempo corto de exposición de la roca, por lo que evolutivamente se encuentran entre los más recientes del mundo. El karst del estado de Yucatán, por sus características, puede incluirse dentro de esta clasificación.
Suelos
Aunque los suelos dominantes en el estado de Yucatán son los Leptosols, se pueden encontrar también Arenosols, Regosols, Solonchaks, Gleysols e Histosols (cerca de la línea de costa) y Luvisols, Vertisols y Stagnosols en el resto del estado (Bautista, Frausto, Ihl & Aguilar, 2015).
Aunque la roca caliza es el material que subyace a estos suelos, no es el principal material parental; los principales materiales parentales son los sedimentos marinos, residuos volcánicos ricos en ilita, caolinita, esmectita, montmorillonita y clorita y, polvos transportados por el viento desde África que aportan entre 33 g y 75 g de fósforo/ha/año (Cabadas et al., 2010; Das, Evan & Lawrence, 2013); siendo los principales factores formadores de suelos la edad superficial y el clima (principalmente la precipitación),los cuales contribuyen en la disolución de la roca caliza y disminución de los carbonatos del suelo (Bautista, Palacio-Aponte, Quintana & Zinck, 2011).
Específicamente, los materiales parentales de los suelos rojos arcillosos profundos (Luvisols) son una mezcla de materiales volcánicos y componentes metamórficos y graníticos transportados por el viento (Cabadas et al., 2010; Solleiro-Rebolledo & Cabadas, 2011), combinados con los residuos de la roca caliza (Perry et al., 2003). Los suelos que se desarrollan en la parte superior del microrelieve no presentan carbonatos pedogénicos secundarios, mientras que los suelos desarrollados en las partes bajas sí lo hacen (Krasilnikov et al., 2013). Los suelos someros del norte de Yucatán presentan principalmente caolinita y los profundos del sur presentan montmorillonita, sobre todo aquellos que no tienen buen drenaje (Isphording, 1976). En general, los suelos de Yucatán tienen valores altos de carbono orgánico (entre 3.8% y 31.7%) (Delgado-Carranza, Bautista-Zúñiga, Calvo-Irabien, Aguilar-Duarte & Martínez-Tellez, 2017), siendo los suelos de los humedales (Herrera et al., 2016) y de las partes altas del microrelieve (Bautista-Zúñiga, Jiménez-Osorio, Navarro-Alberto, Manu & Lozano, 2003) los que presentan los valores más altos; sin embargo, estos últimos poseen menor cantidad de tierra fina y altos porcentajes de pedregosidad y rocosidad (Delgado-Carranza et al., 2017). Las condiciones kársticas de Yucatán han dado lugar a cuatro tipos generales de suelo, los suelos arenosos (presentes en la costa), los suelos orgánicos (asociados a humedales) y dos tipos más en el interior del estado, los de planicie (rojos) y los de montículo (negros). Una diferencia muy marcada entre estos dos últimos tipos de suelos es que el contenido de carbonatos promedio de carbonatos es de 45% en suelos negros y 5% en suelos rojos (Estrada-Medina, Canto-Caché, De los Santos-Briones & O’Connor-Sánchez, 2016). En general, la fertilidad química de suelos negros es mejor que la de los suelos rojos (Aguila, 2007), aunque los suelos rojos presentan mejores propiedades físicas que permiten una mayor facilidad para realizar actividades agrícolas.
Hidrología del karst
Debido a sus características, el karst del estado de Yucatán es del tipo holokarst, ya que este hace referencia al paisaje kárstico donde toda el agua es drenada al subsuelo (Ford et al., 1988); esto es debido al alto nivel de fracturación de la roca superficial y la porosidad de las rocas subsuperficiales (Lesser & Weidie, 1988). Este holokarst ha permitido la formación de un gran acuífero, el cual es la única fuente de agua potable en el estado y está conformado por un lente de agua dulce flotando sobre agua salada (Marín, Pacheco & Méndez, 2004), con intrusión salina reportada en la zona sur del anillo de cenotes y hacia el nororiente de la sierrita de Ticul (Perry et al., 2009). El flujo hidrológico es completamente subterráneo y fundamentalmente radial que va de sur a norte, hacia las zonas de costa (Bauer-Gottwein et al., 2011). Una de las principales características de la hidrología de Yucatán es la presencia de cenotes, cuerpos de agua formados por disolución y colapso de la roca caliza (Gaona-Vyzcaino, Gordillo-de Anda & Villasuso-Pino, 1980). Se estima que en el estado de Yucatán existan aproximadamente entre 7000 y 8000 cenotes (Beddows et al., 2007). El proceso de disolución también promueve la formación de depresiones circulares en la roca caliza dura, denominadas sartenejas o haltunes (del Maya ha, que significa agua, y tun, que significa piedra) las cuales acumulan agua de lluvia, variando su tamaño de unos cuantos centímetros hasta varios metros (De Ciudad & Acuña, 1984; Finch, 1965; Flores, 2010; Wilson, 1980). En el sur del estado donde los afloramientos son escasos y los suelos son más profundos, se forman las aguadas, también conocidas como ollas de agua, jagüeyes o aljibes, las cuales son depresiones sobre suelos no permeables, donde se acumula el agua de escurrimientos superficiales (Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación [Sagarpa, s.f.). Estas pueden ser naturales o construidas por el hombre. También existen otras depresiones llamadas rejolladas, cenotes colapsados cuya base se encuentra sobre el nivel del manto freático, en las que el agua arrastra materiales superficiales que se depositan en el fondo, pero el agua no se acumula; generando microambientes con suelos más profundos y húmedos, mayor humedad relativa y temperaturas más moderadas con respecto a las áreas circundantes (Duch, 1991; Munro-Stasiuk, Manahan, Stockton & Arden, 2014).
Biología del karst en Yucatán
Bacterias y hongos inferiores
Existen pocos estudios acerca de la biodiversidad de estos grupos de microorganismos en el estado de Yucatán, su estudio puede ayudar a entender procesos ecológicos y humanos y proveer soluciones biotecnológicas para la salud, la industria y otros sectores (Rojas-Herrera, Zamudio-Maya, Arena-Ortíz, Pless & O’Connor-Sánchez, 2011). Gamboa, Heredia, Reyes & de la Rosa (2010) realizaron un estudio de la diversidad de bacterias y hongos en cenotes y la selva de Yucatán, encontrando 278 especies de bacterias y 133 de hongos microscópicos, la mayor parte de ellos no pudieron ser identificados a nivel de especie. Estrada-Medina et al. (2016) encontraron que en los suelos rojos dominan las acidobacterias, mientras que en los suelos negros dominan las actinobacterias, acidobacterias y proteobacterias. Bala, Murphy & Giller (2003) encontraron que las leguminosas Calliandra calothyrsus, Gliricidia sepium y Leucaena leucocephala de Yucatán estuvieron asociadas a un mayor número de bacterias que los individuos de las mismas especies en otras seis localidades de cinco países tropicales.
Flora
La vegetación en condiciones kársticas está restringida por la profundidad del suelo, su contenido de agua, disponibilidad de nutrientes, déficit hídrico, fracturas y porosidad de las rocas y volumen de fragmentos rocosos (Estrada-Medina et al., 2010; Kang et al., 2014; Luna-Flores, Estrada-Medina, Jiménez-Osornio & Pinzón-López, 2012). Las leguminosas representan la familia de plantas más diversa en el estado con 174 especies, estas plantas están bien adaptadas a las diferentes condiciones kársticas, pues se encuentran distribuidas desde la duna costera hasta las selvas bajas y medianas y en la vegetación secundaria (Flores, 2010). Los mecanismos de adaptación aún se mantienen desconocidos, pero es posible que uno de ellos sea la capacidad de las leguminosas de fijar nitrógeno, lo que les da una ventaja competitiva (Leirana-Alcocer, Hernández-Betancourt, Salinas-Peba & Guerrero-González, 2009). El huaxín (Leucaena leucocephala) es una de las especies de leguminosas más común en el estado de Yucatán, por su uso como especie forrajera y porque suele dominar en los primeros estados de sucesión de la vegetación. Las raíces de algunas especies han evolucionado para poder crecer a través de las fisuras de la roca e incluso solubilizándolas en búsqueda de humedad. Este es, al parecer, el caso del álamo (Ficus cotilefonia), una especie arbórea rupícola que se considera indicadora de cenotes, ya que se encuentra frecuentemente asociada a los cenotes y sus raíces suelen colgar de los techos de las bóvedas de estos (Flores, 2010). También es muy común encontrarla sobre las paredes y techos de casas abandonadas, construidas de piedra caliza. Del mismo modo, en las rejolladas existen especies de árboles que normalmente no se encuentran en la vegetación circundante, pero se encuentran en otras latitudes donde la humedad es más alta, tales como el cacao (Theobroma cacao), la huaya (Melicoccus bijugatus), el mamey (Pouteria sapota), el mango (Manguifera indica); además, se pueden encontrar también helechos, musgos y selaginelas (Flores, 2010). En los cenotes se pueden encontrar especies lacustres como el carrizo (Phragmites australis), flotantes como la lenteja de agua (Lemna minor) y la flor de agua (Nymphaea ampla), y sumergidas como la elodea (Egeria densa) y la Vallisneria americana (Flores & Espejel, 1994).
Fauna
En cuanto a la fauna, existen organismos pertenecientes a varios grupos: peces, crustáceos, gasterópodos, anfibios y reptiles y murciélagos que se han especializado para sacar provecho de las condiciones específicas del karst. El grupo de los peces de Yucatán cuenta con componentes endémicos con características morfológicas únicas (Schmitter-Soto et al., 2002), como es el caso de los peces ciegos (Typhlias pearsei y Ophisternon infernale), que son animales que han evolucionado perdiendo los ojos para adaptarse a las condiciones de poca luz de las cavernas subacuáticas (Niven, 2008). En cuanto a los crustáceos (decápodos, copépodos y cladóceros), estos se relacionan a sitios donde existe mezcla de agua dulce y salada (ambientes anquihalinos), como los que se presentan en los cenotes (Álvarez, Iliffe, Benitez, Brankovits & Villalobos, 2015). Los gasterópodos (por ejemplo., caracoles y babosas) suelen ser abundantes cerca de los cuerpos de agua intermitentes y de los suelos pedregosos (principalmente en la época de lluvias). La humedad promueve la liberación de calcio de la roca y del suelo, materia prima para construir las conchas de los caracoles (Fournié & Chétail, 1984), lo que ha sido positivamente correlacionado con su abundancia y diversidad (Hotopp, 2002; Skeldon, Vadeboncoeur, Hamburg & Blum, 2007). Bautista-Zúñiga, Delgado-Carranza & Estrada-Medina (2008) demostraron que en Yucatán la densidad de caracoles es mayor que la de lombrices de tierra. Se han contabilizado 60 especies de gasterópodos asociadas a cenotes y aguadas (Bequaert & Clench, 1936) y 46 especies terrestres (Naranjo-García, 2014). Existen 18 especies de anfibios en Yucatán, esto representa solo el 5% del total nacional (Chablé, 2010). Estas especies han evolucionado para aprovechar las aguadas y sartenejas para depositar sus huevos, como la rana nativa, Craugastor yucatanensis (rana ladradora yucateca) (Charruau, Cadeño-Vázquez & Köhler, 2015). Finalmente, para los murciélagos las cuevas y cenotes resultan ambientes sumamente importantes para su conservación, especialmente para especies como Chrotopterus auritus, Eptesicus furinalis y Micronycteris microtis (MacSwiney, Vilchis, Clarke & Racey, 2007); así mismo, MacSwiney, Clarke & Racey (2004) encontraron que la diversidad de los quirópteros se incrementa en los lugares donde hay cenotes.
Riesgos y problemas ambientales en condiciones de karst
Contaminación del acuífero
Es bien conocido que los sistemas kársticos son muy frágiles y vulnerables por sus características hidrológicas (Day, 2010; LeGrand, 1973). Incluso el entendimiento de cómo debe definirse un acuífero kárstico aún está siendo discutido (Worthington, Jeannin, Alexander, Davis & Schindel, 2017). El acuífero kárstico de Yucatán tiene un balance positivo, pues la cantidad de agua que se extrae no sobrepasa la recarga natural (Diario Oficial de la Federación [DOF], 2015); el único balance hidrológico realizado a nivel estatal reporta 44 877 Mm3 de precipitación total anual, 35 902 Mm3 de evapotranspiración, recarga neta de 8975 Mm3, extracción de 547.01 Mm3 y una disponibilidad de 8427.99 Mm3 anuales (Instituto Nacional de Estadística y Geografía [INEGI], 2002). Sin embargo, este volumen no considera la descarga natural comprometida, para la cual no se cuenta con un registro oficial. Tomando en cuenta esta información, se considera que el acuífero del estado de Yucatán está subexplotado (Cervantes-Martínez, 2007; INEGI; 2002). Los efectos de la extracción de agua son rápidamente dispersados, gracias a la rápida conductividad hidráulica del acuífero (González-Herrera, Sánchez-y-Pinto & Gamboa-Vargas, 2002); no obstante, la vulnerabilidad a la contaminación del acuífero es muy elevada, sobre todo en aquellas áreas donde el acuífero es muy superficial o los suelos son muy someros (Escolero et al., 2002; González-Herrera, Martínez-Santibañez, Pacheco-Ávila & Cabrera-Sansores, 2014; Marín et al., 2000). En un trabajo más reciente, Aguilar et al. (2014; 2016) identifican las zonas de extrema vulnerabilidad de acuerdo con atributos de relieve, suelo y clima, destacando el anillo de cenotes y otras áreas al oriente del estado como campos de dolinas. Los suelos son un primer filtro para los contaminantes que se infiltran con la lluvia, teniendo cada tipo de suelo (dependiendo de sus características) diferentes capacidades de retención de contaminantes (Aguilar et al., 2011). En áreas donde existe sascab, este podría estar también actuando como un filtro; no obstante, aún no existen estudios al respecto. Los principales contaminantes del acuífero de Yucatán provienen de la porcicultura, la avicultura, así como la nixtamalización del maíz, los residuos de fertilizantes y los pesticidas, los tiraderos a cielo abierto y las fosas sépticas (Batllori, 2016). Rendón (2016) encontró ocho diferentes plaguicidas organoclorados en el agua de cenotes de Yucatán, incluyendo Dicloro Difenil Tricloroetano (DDT), un plaguicida que se supone no se usa desde los años setentas, por lo que se presume que puede ser residual. Debido a que el estado de Yucatán cuenta con un acuífero libre, cuyo flujo va hacia la costa y Golfo de México (Villasuso & Ramos, 2000). Es importante realizar un manejo adecuado de fertilizantes y plaguicidas en el interior del estado para evitar la contaminación de los ecosistemas costeros y el Golfo de México (Delgado et al., 2010).
Inundaciones
Los riegos de inundaciones prolongadas en el estado de Yucatán son mínimas, pues por un lado la fracturación de la roca superficial y la alta porosidad de la roca subsuperficial permiten una rápida filtración del agua (Estrada-Medina et al., 2013) y, por el otro, las altas temperaturas promedio evaporan rápidamente el agua superficial (Orellana, 1999). Las inundaciones más persistentes se presentan en las partes cercanas a la costa donde la roca caliza expuesta está poco fracturada o en el sur del estado donde existen suelos arcillosos poco permeables (Duch, 1988, 1991).
Hundimientos y colapsos
La karstificación de las rocas solubles puede ocasionar hundimientos en la superficie del terreno, manifestándose en la aparición de depresiones cerradas denominadas dolinas de subsidencia (Gutiérrez, 2004). La dureza de la roca dura superficial o coraza calcárea disminuye el riesgo de hundimientos, pero los colapsos podrían ocurrir en lugares donde esta capa de roca sea muy delgada, el acuífero este muy cercano a la superficie y la disolución exceda la neoformación de los carbonatos o, bien, el peso de los asentamientos humanos sea demasiado. Es en las zonas cercanas a la playa donde se tiene el menor espesor de la roca y la mayor cercanía al acuífero (Batllori-Sampedro, González-Piedra, Díaz-Sosa & Febles-Patrón, 2006), mientras que es en el sur del estado, con la mayor cantidad de lluvia (Orellana, 1999), donde el agua tiene mayor potencial de disolver la caliza.
Extracción de roca caliza
El uso de la caliza como material de construcción ha permitido el desarrollo de minas de extracción o bancos de materiales denominados localmente sascaberas. Las piedras se utilizan para cimientos, bardas y albarradas (muros sin mezcla), y para producir grava y arena la caliza es materia prima para la producción de cal, carbonato de calcio y cemento (Secretaría de Economía [SE], 2016). El número de bancos de materiales registrados en Yucatán es de aproximadamente 150 (Secretaría de Comunicaciones y Transportes [SCT], 2015). La producción de arena y grava producida en Yucatán representa el 9.4% del total nacional (INEGI, 2011). El problema con las sascaberas es que eliminan toda la vegetación y el sustrato rocoso hasta casi llegar al manto acuífero, lo que permite una entrada de contaminantes de una manera más directa al acuífero.
Conservación del karst
El karst de Yucatán es un paisaje único cuyas características lo hacen ser un ambiente de gran interés geológico, hidrológico, biológico y económico. Hasta el 2002 existían en el estado 4407 km2 de áreas de karst dentro de algún esquema de protección (Kueny & Day, 2002). En 2011 se decretó la reserva estatal biocultural del Puuc, lo cual añadió 1358.48 km2 de áreas en conservación (Diario Oficial del Estado de Yucatán [DOGEY], 2011), y en 2013 se decretó la reserva estatal geohidrológica del anillo de cenotes con una superficie de 2192.08 km2 (DOGEY, 2013). El total de la superficie bajo algún esquema de protección asciende a 7957.56 km2, lo que representa el 20.13% de la superficie estatal.
Aunado a esta política, las estrategias de conservación deben considerar como aspectos centrales la conservación de la biodiversidad y demás recursos naturales, con énfasis en el suelo y agua, a través de estrategias concretas como 1) regular la extracción de los recursos bióticos y abióticos del karst, 2) frenar el crecimiento desordenado de los asentamientos humanos y actividades productivas, 3) regular el uso de agroquímicos y el vertido de aguas residuales al suelo, cuerpos de agua y acuífero y 4) eficientizar el uso del agua en todos los sectores de la sociedad (público en general, turístico, agropecuario e industrial).
Conclusiones
El karst de Yucatán requiere estudios más profundos sobre las propiedades de la roca y la dinámica de los procesos que dieron lugar a su origen y evolución, para poder entender mejor las condiciones de este ambiente que han dado lugar a sus rasgos morfológicos característicos. El entendimiento de estos procesos permitirá realizar un manejo más sustentable de los recursos naturales, así como mejores evaluaciones de la vulnerabilidad del territorio ante eventos naturales o antropogénicos (huracanes, incendios, sequías, intrusión salina, contaminación del suelo y agua, etc.) que promuevan la conservación de este ambiente y su biodiversidad asociada.
Entre los estudios que deben ser prioritarios están la variabilidad espacial y temporal de la calidad del agua, el monitoreo de los niveles del acuífero, la identificación detallada de las rutas de las corrientes subterráneas y sus desembocaduras, las tasas de infiltración de los contaminantes normados (regulados por las normas oficiales mexicanas) y emergentes (microplásticos, hormonas, medicamentos, etc.) en el suelo y subsuelo (especialmente aquellos contenidos en las aguas residuales), los efectos de la extracción de material calcáreo, los efectos del cambio climático sobre las formas kársticas, etc.
