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PATRONES DE VEGETACIÓN DISTINTIVOS DE UN ECOSISTEMA
DEPENDIENTE DE AGUA SUBTERRÁNEA EN MORELOS: CARACTERIZACIÓN
ECO-HIDROGEOLÓGICA
1Elisabet V. Wehncke, 1Alejandra de León, 1Josué Reyes-Amaya, 2Néstor Mariano, 3Eric Morales-Casique
1Centro de Investigación en Biodiversidad y Conservación,UAEM Cuernavaca, México.2Instituto de Ambiente de Montaña y Regiones Áridas,Universidad Nacional de Chilecito, La Rioja, Argentina.3Instituto de Geología, UNAM, México.
Puebla de Zaragoza, octubre de 2017
Requieren agua subterránea permanente o intermitentemente de manera de poder alcanzar todos o algunos de sus requerimientos para mantener sus comunidades de plantas y animales, los procesos ecológicos y los servicios ecosistémicos.
Proveen servicios ecosistémicos y beneficios a la sociedad.
Esta dependencia puede variar temporal y espacialmentedependiendo de su ubicación regional y en el paisaje
Ecosistemas Dependientes de Agua Subterránea (SEDAS)
Grupo biológicamente rico en especies que mantienen propiedades del agua y funciones ecológicas particulares
MARCO CONCEPTUAL ECOHIDROGEOLOGICO (Tomlinson y Boulton 2010)
Intenta incorporar y entender las implicaciones del disturbio antropogénico sobre los ECOSISTEMAS DEPENDIENTES DE AGUA SUBTERRANEA.
Sistemas conectados entre sí a través de ecotonos, con ecosistemas acuáticos (ríos y humedales), con ecosistemas riparios y terrestres, marinos y de estuarios.
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PUBLICACIÓNES POR AÑO
370 Publicaciones
Web of Science:“Ecosistemas Dependientes de Agua Subterranea”
Publicaciones sobre EDAS en el tiempo
Publicaciones sobre EDAS por región
Muchos de los servicios ecosistémicos dependen de CONEXIONES HIDROLÓGICAS y ECOLÓGICAS
Necesitamos conocer y entender estas CONEXIONES, cómo funcionan, cuál es su relevancia
?MANANTIALES DEL TRIBUTARIO AGUA SALADA
PATRONES DE LA VEGETACION RIPARIA
OBJETIVO
Explorar patrones en la dinámica de la vegetación riparia en tributarios temporarios y perennes al río Amacuzac, Morelos.
Investigar si existe algún efecto de factores y variables ambientales clave sobre
ciertos atributos de importancia de la vegetación en pie (SV) y del banco de
semillas del suelo (SSB) de las comunidades de plantas en los corredores riparios
Bosque Seco Tropical
Extensos (>14% Mexico, 266 000 km2 ) Marcada estacionalidad Diversidad florística y Endemismos Ecosistema tropical con mayor
deforestación a nivel global
Corredores riparios
Dinámica ecológica particular - ecotonos Procesos físicos, bióticos y abióticos cambiantes Afectan la estabilidad y calidad de las tierras circundantes Asentamientos humanos: recursos, recreación, espiritualidad
VEGETACION RIPARIA
Evitan erosión Regulan velocidad y magnitud de flujos Regulan escorrentía y carga de sedimentos Incrementan recarga de acuíferos e infiltración
Captación de la precipitación Retención de la humedad del suelo Implicancia en calidad del agua dulce Retención de un banco de semillas del suelo
Proveen servicios ecológicos críticos que pueden mitigar diversos impactos
Algunos de los procesos que subyacen ciertas funciones ripariasNO SON BIEN ENTENDIDOS AUN, en particular aquellos relacionadosa dinámicas de la VEGETACIÓN y el valor de conservación de ríosTEMPORARIOS y PERENNES
CONTROVERSIA(Warren & Anderson 1985, Fritz et al. 2006, Lite & Stromberg 2005, Stromberg et al. 2005, 2007, 2009, Salinas & Casas 2007, McDonough et al.
2011, Steward et al. 2012, Greet et al. 2012)
DIFICULTAD PARA ENCONTRAR PATRONES EN LOS FACTORESQUE AFECTAN LA COMPOSICION Y DIVERSIDAD DE LA COMUNIDAD DEL BOSQUE RIPARIO
Dinámicas ecológicas particulares en espacio y tiempo
CUENCA RÍO BALSAS
Morelos es parte de la entidad del alto Balsas, siendo la subcuenca rioAmacuzac de las mas relevantes para Morelos, con una superficie aproximadade 4,121km².
VEGETACIÓN EN PIE: árboles y arbustos >1m altura. Identificamos y medimos DAP, cobertura y altura
BANCO DE SEMILLAS DEL SUELO: Comunidad de herbáceas y árbolesEn todos los transectos: Colección 5 muestras de suelo/transecto (n=720 muestras, 2 seca y 2 lluviosa), a 10, 20, 30, 40 and 50 m del río, que pusimos a germinar e identificamos las especies.
Vegetacionnatural
Cultivos
Año 2015 y 2016: 2 temporadas (seca, lluvia) Métodos
VEGETACIÓN EN PIEevaluamos los efectos de factores: estacionalidad del flujo del rio (perenne, temporario), sitios(6 tributarios) y variables ambientales (pendiente, nivel máximo del rio, suelos, NDVI) en atributos de importancia de las especies vegetales (abundancia, DBH, cobertura).
BANCO DE SEMILLAS DEL SUELOHIERBAS y ARBOLES por separadoEvaluamos diferencias entre sitios con distinto uso de suelo (cultivos vs. vegetación natural), temporadas (seca, lluviosa), estacionalidad del flujo del rio (perenne, temporario), y sitios, en medidas de diversidad y abundancia
Métodos
Medimos: pendiente transectos, nivel maximo del rio
Calculamos: NDVI (differential index of normalized vegetation), Landsat 7 Images (Image Assessment System), de
Septiembre 1999 y 2015
Medida indirecta del uso de suelo
Caracterizacion suelos (2015 actualization of the Global
Reference Base Soil Resource (IUSS Working Group WRB 2015)
Sites NDVI Soil types Slope Maximum riverlevel (m)
Agua salada 0.37 Calcaric Regosols 21.6 4
Nexpa 0.12 Calcic Haplic 9.6 3
Apatlaco 0.28 Masic Pelic Vertisols 0 4
Río seco 0.29 Eutric Fluvisols 1.3 0.9
Casahuatlan 0.39 Leptic Phaeozems 10.6 2.6
Zoofari 0.26 Haplic Calcisols 2.2 2
Métodos
Resultados
Indices Temporary Perennial
Number of species 36 32
Number of Individuals 146 124
Dominance (D) 0.08 0.06
Simpson (1-D) 0.92 0.94
Shannon_(H’) 2.97 3.10
Margalef (I) 7.02 6.43
Equitability (J) 0.83 0.90
Sorensen (Is) 0.33
15 especies estan en ambos tipos de rios
DBH medio: Perenne > DBH medio Temporariomean DBHperennial = 116 cm, mean DBHtemporary = 87 cm
Altura media y Cobertura: Perenne ~ Temporariomean heightperennial = 7.4 m, mean heighttemporary = 7.8 m; mean coverageperennial = 7.4 m, mean coveragetemporary = 7.1 m
Comunidad especies (Vi): Perenne ≠ TemporarioFicus involuta Acacia cochliacanthaSalix humboldtiana Annona squamosalPithecellobium dulce Astianthus viminalis…. ….
VEGETACION EN PIE: 53 especies, 270 individuos (Mean per transect = 15 ± 1.2, n = 18)
distribuidos en 1,800 m2, corresponde aprox. 1,500 individuos/ha.Del total de especies, 77% árboles y 23% arbustos
Resultados BANCO DE SEMILLAS: 182 especies, 10,033 individuos89% Hierbas, 4.4% arbustos, 6.6% árboles
> Divesidad de especies: temporadas secas, ríos temporarios y áreas de vegetación natural
Indices Rainy Dry Temporary Perennial Natural
vegetation
Crop
areas
Number of species 11 16 15 13 15 11
Number of individuals 142 371 245 268 255 163
Dominance (D) 0.27 0.28 0.22 0.21 0.16 0.25
Simpson (1-D) 0.73 0.72 0.78 0.79 0.84 0.75
Shannon (H’) 1.62 1.78 1.91 1.80 2.14 1.73
Margalef (I) 2.02 2.54 2.55 2.15 2.53 1.96
Equitability (J) 0.67 0.64 0.70 0.70 0.79 0.72
Sorensen (Is)
0.81
0.89
0.77
2. Efectos de factores y variables sobre el NMDSprocedimiento ‘envfit’ (R)
Resultados Vegetación en pie
1. Análisis de la comunidad de la vegetacion en pieOrdenamiento NMDS (package Vegan, R)
Los números representan sitio x temporada
3. NMDS: se usaron 3 matrices de importancia de especies por transecto (abundancia, DBH,y cobertura)
Heterogeneidad espacial
Encontramos una gran heterogeneidad espacial en la comunidad de árboles, expresada por una diferencia significativa entre sitios para las tres mediciones de importancia de la comunidad de plantas en pie (abundancia vs. sitio: r2=0.85, p<0.001; DBH vs. sitio: r2=0.82, p<0.001; cobertura vs. sitio: r2=0.87, p<0.001).
Species importance
parameters
Abundance DBH Coverage
Variables r2 P r2 P r2 P
Slope 0.39 0.015 0.32 0.061 0.29 0.079
Maximum river
level
0.19 0.200 0.21 0.173 0.28 0.090
Soil suitability 0.18 0.220 0.11 0.414 0.05 0.667
NDVI 0.32 0.061 0.33 0.049 0.32 0.055
Factors
Flow seasonality
(temporary vs.
perennial)
0.04 0.551 0.03 0.632 0.06 0.386
Site 0.85 <0.001 0.82 <0.001 0.87 <0.001
Resultados Vegetación en pie
Resultados Vegetación en pie
La pendiente tuvo un efecto significativoen la abundancia de árboles
Los números representan sitio x temporadaLa dirección de la flecha indica la dirección en la tendencia de los valores (mayor a menor)
Resultados Banco de semillas del sueloComponente comunidad de árboles
Diferencias significativas entre sitios (r2 = 0.50, P = 0.013) y entre temporadas (r2 = 0.26, P = 0.006)
No hubieron diferencias significativas entre sitios cultivados y con vegetación natural (r2 = 0.01, P = 0.8),Ni entre sitios de ríos perennes y temporarios (r2 = 0.03, P = 0.6).
Sitios Temporadas
Resultados Banco de semillas del sueloComponente comunidad de herbáceas
Diferencias significativas entre sitios (r2 = 0.59, P <0.001), entre vegetación natural y cultivos (r2 = 0.16, P = 0.016),y entre ríos temporarios y perennes (r2 = 0.18, P = 0.010).
No hay diferencias entre temporadas (r2 = 0.04, P = 0.41).
Sitios Uso de suelo Estacionalidad flujo
Puntos extremos en el NMDS Agua Salada y Vegetación Natural
Resultados Banco de semillas del sueloComponente comunidad de herbáceas
Se corrió un Nuevo Análisis excluyendo Agua Salada y mostró: resultados significativos para el efecto de la temporada (r2 = 0.25, P = 0.005), la ausencia de diferencias entre sitios de ríos temporarios y perennes (r2 = 0.06, P = 0.299) el efecto de sitio fue solo marginalmente significativo (r2 = 0.35, P = 0.072) Se mantiene diferencia significativa entre cultivos y vegetación natural (r2 = 0.17, P = 0.034)
Sitio Agua Salada tiene condiciones particulares
Condition Species Statisti
c
P
Natural vegetation area
Polygonum tomentosum 0.788 0.01
Commelina diffusa 0.853 0.029
Desmodium
sericophyllum 0.729 0.044
Perennial rivers
Cyperus aggregatus 0.997 0.001
Cyperus iria 0.979 0.001
Portenum hysterophorus 0.912 0.001
Conyza filaginoides 0.905 0.001
Amaranthus espinosus 0.848 0.034
Polygonum acuminatum 0.816 0.002
Plantago major 0.774 0.011
Samoluse bracteatus 0.764 0.007
Verbena carolina 0.763 0.005
Polygonum tomentosum 0.75 0.025
Chenopodium
ambrosioides 0.728 0.014
Mecardonia
procumbens 0.722 0.028
Diplotaxis muralis 0.699 0.034
Eclipta prostata 0.682 0.031
Solanum americana 0.655 0.044
Conyza aggregatus 0.645 0.036
Lista de especies representativas resultado del Analisis de Especies Indicadoras, aplicado a las especies que germinaron del SSB, para la comparaciónentre áreas de vegetación natural vs. cultivos y ríosperennes vs. temporarios.
Resultados Banco de semillas del suelo-Analisis especies indicadoras
Determinamos las especies que corresponden a unacondición ambiental particular que significativamente explique el ordenamiento NMDS (procedimiento ‘multipatt’, package ‘indicspecies’ R).
Comunidad de herbáceas y arboles del SSB
Conclusiones
Excluyendo Agua Salada de los análisis: aparece efecto Temporada, permanece efecto Uso de suelo (cultivo vs.vegetación natural), desaparecen efectos Estacionalidad de flujo y Sitio
Las condiciones ambientales locales son aspectos críticos a considerar en cualquier estrategias de manejo a ser Implementada en los corredores riparios
La comunidades de los corredores riparios muestran una marcada y constante diferenciación espacial (SV, BBS: árboles y herbáceas)
Tipo de suelo no fue un factor crítico que determina el tipo de comunidad que se establece (a pesar de: Miranda 1963, Fassbender & Bornemisza 1987, Rzedowski & Huerta 1994).
Lo mismo para la altura máxima del río y la estacionalidad del flujo. (Otras fuentes de agua aparte de la superficial). Pendiente sí afectó la abundancia de especies de árboles
Diferente dinámica ecológica: Vegetación en pie: refleja la historia ecológica y los procesos involucrados en crecimiento y sobrevivencia Comunidad de herbáceas: preponderancia en el estudio y en la composición del SSB.
Son mas sensibles a los cambios y factores ambientales. Valor indicador particular
Agua Salada no presentó especies indicadoras, tiene una riqueza y diversidad muy bajas
La cuenca del río Agua Salada
El afluente pertenece a lasubcuenca RH18Fa, laregión hidrológica del Balsasen el bajo Amacuzac.
INEGI, simulador de flujo de agua de cuencas hidrográficas SIATL
La cuenca del río Agua Salada
La mayor parte de la cuenca cuenta con rocas ígneas extrusiva ácida, sinembargo en la zona perene del afluente, específicamente en la zona demanantiales existe aluvión rodeada de rocas calizas sedimentarias.
Sección tomada de la Carta geológica TILZAPOTLA E-14-A-79 publicada por la Comisión de estudios del territorio nacional (CETENAL)
La cuenca del río Agua Salada
la mayor parte de la cuenca es de suelo Feozem calcárico, mientras que en el afluente perene predomina el Regosol calcárico rodeado de Rendzina.
Sección tomada de la Carta edafológica TILZAPOTLA E-14-A-79 publicada por la Comisión de estudios del territorio nacional (CETENAL)
La cuenca del río Agua Salada
• La cuenca se encuentra dentro de launidad hidrogeológica HU-1 de laregionalización hidrogeológica delrío Amacuzac (Morales-Casique etal., 2016).
• Este acuífero tiene desarrollokárstico con dolinas, cuevas, pozos ymanantiales
Caudal del río Agua Salada
El caudal principal de la cuenca es el río Agua Salada, su corriente es perenne desde una serie de manantiales que alimenta el río hasta su desembocadura en el río Amacuzac, recorriendo 3.6 km.
La sección anterior es intermitente
Dirección de flujo
Secciones Distancia
entre
secciones
(m)
I y II 100
II y III 281
III y IV 133
IV y V 297.5
V y VI 789
Se calcularon los caudales (Q=Av) en 5 meses (enero, abril, junio, agosto y
noviembre, 2016), en seis puntos del ríoperenne.
En esos puntos se establecieron transectosperpendiculares al cauce y se midió velocidad de la corriente.
Se determinaron columnas de agua sucesivas separadas por 0.5m., y en cada columna se estableció la profundidad del río (tirante) y se tomó la velocidad de la corriente a 60% de la distancia de la profundidad con ayuda del flujómetroflowatch JDC.
Caudal del río Agua Salada
Caudal del río Agua Salada
Valores de caudal por secciónNo existen diferencias significativas entre las diferentes secciones (F5, 11.2 = 0.66, p= 0.661, Generalización robusta
de Welch)
Valores de caudal por mesesExisten diferencias significativas entre los diferentes meses (F4, 12.3 = 17.7, p<.0001, Generalización robusta de Welch).
La descarga base del agua subterránea es de 700 a 800 l/s, los cuales se dan en el mes de abril, agosto y noviembre. En época de lluvias, junio, el caudal aumento a 2,700 l/s.
Resultados
La cuenca del río Agua Salada
Se midieron características de un manantial denominado “la taza” el cual es un depósito a manera de pozo alimentado de agua subterránea, el cual también vierte agua al canal principal
(levelogger instalado durante 164 días)
Este depósito mantiene un nivel constante de agua a
2.3 m desde la base del mismo, a una temperatura
de 28.80◦C y una conductividad eléctrica de 2040
µS/cm, también constantes.
Resultados
Caudal del río Agua Salada
• Sistema de escurrimiento profundo
• Sistema de escurrimiento somero (aporte de agua rio arriba)
• Sistema de escurrimiento somero perturbado (agua lixiviada en las parcelas, esto debido a que no existen manantiales visibles, una sección antes ni después de las parcelas, sin embargo los caudales siguen creciendo río abajo)
• La uniformidad de la taza sugiere que el sistema de escurrimiento viene de una mayor profundidad y distancia, por lo cual los sistemas de flujo sólo se podrán describir y asumir debido a las condiciones geológicas.
Conclusiones
1. Conocer los vínculos hidrológicos entre ecosistemas y el agua subterránea Mecanismos de transferencia de agua: Identificación y cuantificación de los ritmos de movimiento del agua
2. Considerar los requerimientos de agua para tantos componentes de los EDAS como sea posible
3. Considerar efectos acumulativos de la disponibilidad reducida de AS. Determinar grado de afectación por la alteración y valor económico del SE afectado.
4. Considerar una perspectiva a largo-termino de los requerimientos de agua necesarios para mantener los valores ecológicos
5. Considerar una escala de cuenca y una perspectiva de paisaje en los vínculos entre ECOSISTEMAS y AS
PUNTOS NECESARIOS A CONSIDERAR
6. Identificar los valores ecológicos (SE) relevantes del ECOSISTEMA además de sus valores económicos.
7. Categorizar los EDAS: valores económicos de SE, valores ecológicos y de conservación por área de cobertura,abundancia de EDAS en el paisaje
Conclusiones
Conclusiones
MUCHAS GRACIAS!!!
