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INTRODUCCIÓN
El bosque mesófilo de montaña (BMM), también conocido como bosque de neblina o bosque húmedo de montaña, ocupa menos de 1% del territorio nacional pero alberga en su cobertura, el 82% de las familias, 52% de los géneros y 10% de las especies de flora vascular de México (Villaseñor 2010). Se desarrolla en regiones con altitudes entre 500 y 2 800 msnm, precipitaciones entre 1 000 y 3 000 mm año-1, y temperaturas de 12 a 23 °C (García-De la Cruz et al. 2013). La región Huasteca (límites entre Puebla, Hidalgo y Veracruz) ocupa una extensión que corresponde al 11.78% del territorio nacional (INEGI 2016).
El BMM es uno de los ecosistemas más importantes por la gran diversidad biológica que posee y los múltiples servicios ecosistémicos que produce como almacenamiento y captura de carbono, regulación de la fertilidad del suelo, control de la erosión, regulación del balance hídrico y escurrimiento hídrico superficial, además del suministro de agua para las ciudades (Álvarez-Zúñiga et al. 2012, Gamfeldt et al. 2013). Por su naturaleza, el principal servicio ecosistémico que proporciona es la captación de agua (Galicia y Zarco-Arista 2013), ya que por la presencia de niebla sobre la vegetación, tiene la propiedad de extraer una cantidad de agua adicional a la que llega en forma de lluvia, de tal manera que, aún en época de estiaje, estos bosques proveen un aporte de agua importante a la hidrología local y regional (CONABIO 2010).
Las evidencias sobre la captura de agua por ecosistemas forestales en Siria (Ungar et al. 2013), Indonesia (Suryatmojo et al. 2013) y España (Del Campo et al. 2014) indican que mejora el balance hídrico. En México Zavaleta et al. (2012) reportan que las áreas forestales regulan el ciclo hidrológico y mejoran la cantidad y calidad de agua que se infiltra a los mantos acuíferos. Pero los BMM, son ecosistemas poco estudiados, por su complejo funcionamiento (Álvarez-Zúñiga et al. 2012). Al respecto, los estudios recientes tratan sobre su dinámica y diversidad (Williams-Linera y Vizcaíno-Bravo 2016, Gual-Díaz y Rendón-Correa 2017), importancia de conservación (Álvarez-Aquino et al. 2004, Cayuela et al. 2006, González-Espinosa et al. 2012), efectos de las actividades antropogénicas sobre sus funciones (Williams-Linera et al. 2002, Bautista-Cruz y Del Castillo 2005, Williams-Linera 2007), y resiliencia del ecosistema ante el cambio climático (Foster 2001, Monterroso-Rivas et al. 2013). Pero son pocos los estudios que tratan sobre la dinámica de captación de agua (Manson 2004, Martínez et al. 2009, Muñoz-Villers y McDonnell 2012).
La metodología del Balance Hídrico Climático (BHC), es una herramienta útil para determinar la cantidad de agua que la vegetación dispone, pero también sirve para relacionar la influencia de la vegetación en la captación de agua, al permitir comparar recursos hídricos específicos en un sistema, en diferentes períodos de tiempo (Ruíz-Álvarez et al. 2012). El cálculo de BHC incluye variables de precipitación, temperatura, y propiedades del suelo; y permite conocer la evapotranspiración potencial, exceso y déficit hídrico a lo largo del tiempo (Sentelhas et al. 2008). De acuerdo con Malamos et al. (2015), dentro de los métodos para determinar el BHC, el de más simple cálculo es el propuesto por Thornthwaite y Mather al requerir solo datos de temperatura, precipitación y capacidad de almacenamiento de agua del suelo. Bajo este contexto el objetivo de este estudio fue asociar la evolución temporal del índice de humedad (1979-2015) de las áreas donde existe bosque mesófilo de montaña de la región Huasteca, con los cambios en su cobertura de 1997 a 2016 para determinar la influencia que la cobertura del ecosistema tiene en la captación de agua.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
De la serie VI de uso de suelo y vegetación el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI 2016) se seleccionaron, mediante herramientas de sistemas de información geográfica, las áreas con bosque mesófilo de montaña del norte de Puebla, noroeste de Hidalgo y Norte de Veracruz, ubicadas dentro de la región Huasteca (Figura 1). La región tiene temperaturas entre los 18 y 25 °C, altitudes superiores a los 1 500 msnm, con precipitación entre 1 000 y 2 500 mm año-1, y rangos de humedad del 60 al 80%, climas de templados a cálidos en suelos vertisoles; factores que hacen posible el desarrollo de pastizales, selvas y bosques, entre los que se encuentra el bosque mesófilo de montaña. Además de actividades agropecuarias como la ganadería extensiva y el cultivo de naranja, caña de azúcar, tabaco, maíz y frijol (INEGI 2016).
Balance hídrico climático e índice de humedad
De la base de datos Climatológica Nacional (CLICOM 2018) se seleccionaron las estaciones meteorológicas que estuvieron dentro de las áreas con bosque mesófilo de montaña de la Huasteca y que reportaron información continua de 1979 a 2015. En total se analizaron 31 estaciones meteorológicas: Puebla (8), Hidalgo (17) y Veracruz (6) (Figura 1). De cada estación meteorológica se obtuvo para cada año el promedio mensual de temperatura (°C), precipitación (mm) y evaporación (mm). Esta información sirvió de base para el cálculo regional del Balance Hídrico Climático (BHC) por mes, e índice de humedad por año (IH) con las siguientes metodologías.
Para determinar el BHC se empleó el propuesto por Thornthwaite y Mather, debido a que para su cálculo solo se requieren valores de temperatura, precipitación y Capacidad de Almacenamiento de agua del Suelo (CAS). De acuerdo con Rolim et al. (1998) se promediaron los valores de temperatura y precipitación por mes de las 31 estaciones meteorológicas para la serie 1979-2015 y se empleó un CAS de 200 mm (Santillán et al. 2013), lo que permitió estimar la evapotranspiración potencial (PET), el exceso hídrico (EH) y el déficit hídrico (DH) mensuales de la región Huasteca. Para el cálculo del IH por año expresado en %, se promediaron por año los valores mensuales de PET, EH y DH, mientras que el IH se calculó con la fórmula propuesta por Ruíz-Álvarez et al. (2012):
Índice de humedad y su relación con la cobertura de BMM
Por su naturaleza los BMM son buenos captadores de agua (CONABIO 2010). Por este motivo, se consideró de manera especial el IH, ya que su cálculo considera la precipitación, temperatura media, evapotranspiración potencial, déficit hídrico y exceso hídrico. Aunque el IH puede verse afectado por eventos aislados como sequias o huracanes, en general expresa la incidencia que la vegetación tiene en la captación de agua (Sentelhas et al. 2008). En virtud de ello, la evolución temporal del IH se asoció con las precipitaciones de 1979 a 2015 y con los cambios en la cobertura del BMM de 1997 a 2016, calculados a partir de las superficies que reportaron las series de uso de suelo y vegetación I, II, III, IV, V y VI del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INE-INEGI 1997, INEGI 2001 2005 2009 2013 y 2016). Los indicadores estadísticos utilizados fueron la Tasa Media de Crecimiento Anual (TMCA), coeficiente de correlación y una prueba de medias por Tukey.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Balance hídrico climático
En la región Huasteca con BMM la precipitación es mayor al potencial de evapotranspiración, lo que provoca que el periodo de estiaje sea mínimo y solo se presente en los meses de febrero a abril, con amplia disponibilidad de agua para la vegetación de mayo a enero (Figura 2). Este hecho contrasta con lo que ocurre en zonas cañeras de la misma región Huasteca, donde de acuerdo con Santillan-Fernández et al. (2016) el déficit hídrico es más prolongado y se presenta de noviembre a junio, por lo que la producción cañera se mantiene gracias al uso de riego. La propiedad de buenos captadores de agua que poseen los BMM ha sido ampliamente documentada por CONABIO (2010), González-Espinosa et al. (2012), Muñoz-Villers et al. (2012), Galicia y Gamfeldt et al. (2013) y Galicia y Zarco-Arista (2013). Pero ninguno de estos autores relaciona la cobertura de BMM con la capacidad de captación de agua en una región, en lo que sí coinciden es en que la conservación del BMM es importante para mejorar la cantidad y calidad del agua de las regiones aledañas a los BMM.
Índice de humedad y su relación con la cobertura de BMM
La media del IH de 1979 a 2015 para las zonas de BMM de la región Huasteca fue de 103.51%, de acuerdo a la clasificación de climas propuestos por Thornthwaite corresponde a un Clima A Perhúmedo (Ruíz-Álvarez et al. 2012). Pero como se observa en la Figura 3, el IH presentó valores menores o iguales al 100% en 16 de los 37 años analizados, con una TMCA negativa (-2.97%) de 1979 a 2004 y un valor extremo en 2002 de -6.53% que correspondió a un año seco subhúmedo como resultado de la sequía extrema que se presentó ese año en la región (CONAGUA 2018). Estos resultados ayudan a explicar el por qué CONABIO (2017) clasifica a la región de BMM en la Huasteca como una zona de transición entre los climas templado húmedo y semicálido húmedo, altamente vulnerable a los efectos del cambio climático por la inestabilidad en las precipitaciones (Monterroso-Rivas et al. 2013).
Figura 3 Tendencia del índice de humedad y su relación con la precipitación en la región Huasteca con bosque mesófilo de montaña construido a partir de los promedios de 31 estaciones meteorológicas para el periodo 1979-2015.
Para establecer la relación entre el IH y la cobertura de BMM de la región Huasteca, se dividió la serie 1979-2015 en tres periodos: 1979-1996, 1997-2004 y 2005-2015, en función de la tendencia del IH y las coberturas de BMM (Figura 4). En cada periodo se asociaron las variaciones del IH (%), precipitación anual (mm) y cobertura con BMM (ha) (Tabla 1). Los resultados muestran que de 1979 a 2004 el IH, precipitación y cobertura con BMM tuvieron TMCA negativas. El periodo 1997-2004 presentó los valores más bajos para la TMCA del IH con -5.36% que coincide con la pérdida en cobertura de BMM de -29.64%, por explotación principalmente maderable. La correlación entre ambas variables fue de 0.59, lo que sugiere una relación directa entre el IH y la cobertura con BMM. Este hecho ha sido documentado por Ungar et al. (2013), Suryatmojo et al. (2013) y Del Campo et al. (2014) quienes encontraron que en ecosistemas forestales a mayor cobertura mayor es el agua captada.
Figura 4 Tendencia del índice de humedad y su relación con la cobertura de bosque mesófilo de montaña en la región Huasteca para los periodos 1979-1996, 1997-2004 y 2005-2015.
Tabla 1 Prueba de medias por Tukey y tasa media de crecimiento anual (%) para las variables índice de humedad (%), precipitación (mm) y cobertura de bosque mesófilo de montaña (ha) en la región Huasteca para los periodos 1979-1996, 1997-2004 y 2005-2015
| Periodo | IH | PRE | Cobertura | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Media | TMCA | Clima | Media | TMCA | Media | TMCA | Perdida (%) | |
| 1979-1996 | 105.56 AB | -1.35 | A Perhumedo | 1306.7 A | -0.64 | Sin datos | ||
| 1997-2004 | 75.94 B | -5.36 | B3 Humedo | 1289.2 A | -2.14 | 116372 A | -3.99 | -29.64 |
| 2005-2015 | 120.21 A | 4.49 | A Perhumedo | 1379.6 A | 1.20 | 98135 B | -0.11 | -0.91 |
Medias con la misma letra por columna no son estadísticamente diferentes (Tukey, α = 0.05).
La TMCA positiva (4.49%) que presentó el IH para el periodo 2005-2015 coincidió con una tasa de deforestación de BMM inferior al 1% (-0.91%). De acuerdo con Manson (2004) la captación de agua por coberturas forestales es muy sensible a cambios drásticos en sus superficies como el que se presentó de 1997 a 2004 (-29.64%) y resilente a tasas de deforestación mínimas. Al respecto, Monterroso-Rivas et al. (2013) encontraron que la deforestación de BMM en la Huasteca, a partir de 2002 se debió principalmente al incremento de potreros para la ganadería extensiva, que reconvirtieron zonas de BMM con pastos forrajeros, catalogados como buenos retenedores de agua (Cruz-Martínez et al. 2016). Este hecho aunado a la creación de la Comisión Nacional Forestal en 2001, que dio prioridad a la restauración y conservación del BMM en la Huasteca (CONAFOR 2009), lo que puede explicar que el IH en la región presentara TMCA positivas aunque las lluvias no mostraron incrementos estadísticamente significativos en el periodo de análisis (Tabla 1).
El IH relaciona en su cálculo de manera directa: exceso hídrico, déficit hídrico y potencial de evapotranspiración en una región, y de manera indirecta precipitación y temperatura. Por esta razón se consideró como un indicador de la cantidad de agua que capta el ecosistema de BMM en la región Huasteca. Este hecho permitió determinar la importancia que la cobertura de BMM tiene en el Balance Hídrico Climático regional. Se encontró que el IH tiende a disminuir cuando las coberturas de BMM se reducen agresivamente en periodos cortos, por lo que la restauración y conservación de este ecosistema es prioritario para mejorar la cantidad de agua en la región. Una limitante de la presente investigación es que los cálculos desarrollados provienen de información disponible en fuentes oficiales, por lo que se recomienda complementar las metodologías propuestas con datos tomados in situ.
