Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
Universidad de Los Andes, Bogotá.
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El camino subía y bajaba: “Sube o baja
según se va o se viene. Para el que va sube;
para el que viene, baja.”
Juan Rulfo, Pedro Páramo.
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Universidad de Los Andes, Bogotá.
Universidad de Los Andes
Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental
Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de unecosistema de páramo
Elaborado por:Tatiana Suárez López
Asesor:Mario Díaz-Granados Ortiz
Bogotá, 2005
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CONTENIDO
1. Introducción.............................................................................................................4
2. Justificación.............................................................................................................5
3. Objetivos.................................................................................................................6
4. Definición de los ecosistemas de páramo.........................................................................7
4.1 Clima ....................................................................................................................8
4.2 Suelos ..................................................................................................................10
4.3 Vegetación............................................................................................................11
4.3.1 Adaptaciones.......................................................................................................14
4.4 Funciones..............................................................................................................17
5. Definición de la problemática......................................................................................19
5.1 Procesos de ocupación de los páramos...........................................................................19
5.2 Amenazas a los ecosistemas de páramo.........................................................................20
5.3 La precipitación horizontal.........................................................................................22
5.4 Manejo de los ecosistemas de páramo. Marco jurídico colombiano.........................................24
6. Modelo de hidrología de páramos.................................................................................29
6.1 Descripción del modelo AvSWAT..................................................................................30
6.2 Descripción del modelo de precipitación horizontal...........................................................36
7. Caso de estudio. Cuenca del Río Blanco.........................................................................40
7.1 Escenarios de manejo...............................................................................................44
7.2 Modelación y análisis de resultados...............................................................................46
8. Conclusiones y recomendaciones.................................................................................54
9. Bibliografía.............................................................................................................55
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1. INTRODUCCIÓN
En los últimos años, los ecosistemas de alta montaña han sido receptores de fuerte atención
debido a que han sido reconocidos mundialmente como ecosistemas que son a la vez importantes en
cuanto a sus funciones ecológicas y sensibles a los cambios y a las intervenciones.
Las preocupaciones que surgen alrededor de la conservación de los ecosistemas de páramo
tienen que ver con su función de abastecimiento y regulación hídrica, su alto endemismo de especies
por constituir islas biogeográficas dadas sus especiales características climáticas, y por ser ecosistemas
sensibles que sirven de indicador de los impactos de los cambios impuestos sobre los ecosistemas.
A partir de estas consideraciones, se tiene la necesidad de establecer las relaciones entre el
ambiente y las actividades humanas, así como de avanzar en el entendimiento de las interacciones
entre el clima y las especies vivas. Se busca profundizar y ampliar el conocimiento que se tiene sobre el
funcionamiento de los ecosistemas, para de este modo revisar y modificar las regulaciones, políticas y
planes de manejo existentes, y formular nuevas; todo con el objeto de acercarse a una situación del
mejor aprovechamiento posible de los recursos del páramo manteniendo las condiciones de
conservación y recuperación.
Las amenazas antrópicas directas a las cuales están sometidos los páramos son principalmente la
extensión de la frontera agrícola para el cultivo de papa y otros vegetales, el sobrepastoreo, la tala
indiscriminada para aprovechar la madera como combustible y material de construcción y en algunos
casos, la invasión por cultivos ilícitos, en particular de amapola durante los años 90 (IDEAM, 2002). El
remplazo del uso del suelo por las actividades agrícolas, trae como consecuencia la pérdida de
biodiversidad, impactos sobre la estabilidad del ecosistema, posible erosión e incremento en la
producción de CO2. Del mismo modo se puede presentar contaminación en las aguas superficiales y
subterráneas y en los suelos, a partir del uso de insecticidas y fertilizantes. Otra amenaza igualmente
real, la constituye el fenómeno de cambio climático global debido al aumento de las concentraciones
atmosféricas de los gases de efecto invernadero; este elemento traería un cambio en las condiciones de
humedad y temperatura que muy probablemente haría cambiar la estructura poblacional de los páramos
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por un retroceso de los pisos térmicos correspondientes, hacia alturas mayores y por tanto, áreas cada
vez menores (IDEAM, 2002).
Entre las opciones de conservación y recuperación que se han propuesto, está el establecimiento
de áreas protegidas, la repoblación vegetal, la incorporación de corredores biológicos que permitan la
migración de especies hacia sitios degradados y la gestión de uso de tierras (IDEAM, 2002).
Entre los primeros botánicos interesados en los páramos se conocen José Celestino Mutis (1700s)
y Alexander von Humbolt (1810s). En el siglo XX, uno de los primeros estudiosos de los páramos fue
Cuatrecasas en los años 30-40s. Desde entonces se ha tenido la preocupación de comprender mejor el
funcionamiento de los ecosistemas de páramo. En continuados estudios se ha llegado a las mismas
inquietudes o conclusiones que deben ser profundizadas, en cuanto a su importancia como hot-spot de
biodiversidad, su función ecológica y su vulnerabilidad.
2. JUSTIFICACIÓN
Ciertas características de los páramos de los Andes, como el hecho de ser contenedores de
biodiversidad altamente endémica, y el proveer servicios ambientales como el de generador y regulador
del recurso hídrico, le confieren un especial interés para los estudiosos de las ciencias biológicas y
ambientales. Adicionalmente constituyen regiones de un gran valor paisajístico que no se compara con
ningún otro.
Los páramos se encuentran localizados en América, África y las Islas del Pacífico. Colombia es el
país que posee la mayor cantidad de estos ecosistemas, pues tiene 30 páramos En el sur del continente
estos ecosistemas fueron colonizados en tiempos prehispánicos, pero en Colombia las amenazas que se
le imponen a éstos son más recientes (Balslev y Luteyn, 1992) y significan una creciente necesidad de
llevar a cabo propuestas de conservación dada la importancia hidrológica y ecológica que ellos
representan. Las amenazas consisten fundamentalmente en la elevación de la frontera de cultivos y en
la quema para producir pastos que sostengan la actividad de pastoreo.
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La calificación de los impactos debe estar especificada relativamente a la calidad o usos que se
de a un recurso o a un servicio ambiental, por tanto, es necesario obtener mayor conocimiento de los
sistemas bio-físicos para obtener una base sobre la cual comparar el estado después de las
intervenciones con su tipo, intensidad y duración.
La evidencia experimental muestra que se deben tomar medidas para controlar o limitar las
intervenciones para preservar la función hídrica (el objetivo de este estudio) o ecológica.
3. OBJETIVOS
Objetivo general
• Utilizar un modelo computacional basado en un sistema de información geográfica, para predecir el
impacto del cambio del uso del suelo en la respuesta hidrológica de un sistema de páramo.
Objetivos específicos
• Describir las generalidades sobre los ecosistemas de páramo para poder plantear una aproximación al
problema que sea específica y acorde a sus características.
• Realizar una investigación sobre las figuras legislativas de conservación que existen en el marco
jurídico colombiano, para definir cuales de ellas se pueden aplicar a las necesidades particulares de
los páramos, dadas sus condiciones físicas y ecológicas, las actividades que se realizan en estas zonas
y los intereses específicos de preservación.
• Plantear escenarios de manejo basados en las estrategias de conservación disponibles, para modelar
la respuesta del sistema ante iniciativas de mitigación, prevención y recuperación.
• Plantear escenarios de manejo basados en los procesos conocidos de deterioro de los ecosistemas de
páramo, relacionados con los procesos de ocupación y aprovechamiento de los recursos, para
modelar la respuesta del sistema frente a este tipo de intervenciones.
• Realizar análisis de sensibilidad que permitan reconocer las variables frente a las cuales el sistema
presenta una respuesta más dramática en los diferentes escenarios que se presentarán.
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4. DEFINICIÓN DE LOS ECOSISTEMAS DE PÁRAMO
Los páramos se ubican entre las latitudes 11°N y 8°S en el continente americano; en las islas del
Pacífico y en África ocurren ecosistemas similares que reciben el nombre de bosques alpinos-tropicales
por tratarse de sistemas de montaña. Las especies encontradas en las diferentes zonas no son
necesariamente las mismas, aunque se presentan muchas adaptaciones similares dando evidencia de
evolución convergente (Luteyn, 1999).
Los páramos americanos se encuentran esparcidos discontinuamente, con una mayor
concentración en Colombia, Ecuador y Venezuela. Se tienen también en el norte de Perú, Panamá y
Costa Rica (Luteyn, 1999).
La especial conformación biológica de los páramos es obra de las condiciones altitudinales
superiores a los 3000msnm, la localización geográfica en cuanto a la influencia en la incidencia de la
radiación solar, las condiciones específicas de humedad y de precipitación, y la condición de estar
ubicados en un punto neurálgico de intercambio genético entre la parte norte y la parte sur del
continente (IDEAM, 2002). Algunas aspectos importantes que han surgido de las adaptaciones de las
especies a este conjunto de condiciones, son la alta sensibilidad a las variaciones climáticas por tratarse
de organismos altamente especializados, y la restricción en la extensión de la población debido a que
los ecosistemas de alta montaña constituyen regiones aisladas por cinturones con condiciones climáticas
diferentes.
Los páramos se encuentran en los pisos térmicos altos en las regiones intertropicales. Se ubican
por encima del bosque de copa cerrada y por debajo de las nieves perpetuas. Debido a su localización
en las regiones tropicales, la estacionalidad se da en forma diurna, registrando datos de temperatura
sensiblemente diferentes en el intervalo de un día. Las noches son frías con temperaturas de
congelamiento en algunas ocasiones y los días pueden sentir temperaturas elevadas hasta 30°C (Luteyn,
1999), debido a la fuerte radiación solar. Dichos patrones generan un ciclo de congelación y
descongelación diarios.
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La formación de estos ecosistemas se puede llevar hasta los procesos orogénicos que crearon la
cordillera de Los Andes, y con esto la formación de los perfiles climáticos altitudinales y las condiciones
meteorológicas específicas asociadas a la orografía. Otro evento que ayudó a dar forma a los páramos,
ha sido la glaciación; el retroceso de los glaciares ha dejado un paisaje de líneas suavizadas como
consecuencia. Los Andes comenzaron a formarse durante el Paleoceno hasta una altura máxima
aproximada de 1000msnm; después, a inicios del Plioceno se elevaron hasta las alturas actuales.
Durante el Plio-Pleistoceno, ocurrió una intensa actividad volcánica, factor que permitió la llegada de
los bosques hasta alturas de aproximadamente 3500msnm. Se estima que los páramos han
experimentado alternancias en su cobertura vegetal entre bosque y la actual vegetación paramuna unas
15 a 20 veces, debido a los cambios climáticos entre los periodos glaciales e interglaciales (Luteyn,
1999).
Los ecosistemas de páramo pueden ser clasificados bajo diferentes perspectivas, por ejemplo
según la flora que esté presente. Sin embargo la definición de bosque de niebla es la más conveniente si
se centra en el estudio de su función hídrica; los bosques de niebla se caracterizan por contar con una
alta permanencia de neblina que combinada con bajas tasas de evapotranspiración produce un balance
neto positivo de agua. La neblina puede ser permanente, frecuente o estacional; ésta produce una
disminución en la radiación recibida en la superficie y en la transpiración de las plantas. La escorrentía
es superior a las contribuciones de la precipitación por la acción del fenómeno de precipitación
horizontal o captación de agua de niebla (IDEAM, 2002).
4.1 Clima
El territorio colombiano se encuentra en la zona intertropical, y por tanto su clima se rige por
las variaciones altimétricas. Se estima que la temperatura disminuye a una tasa de 1°C cada 187 m
aproximadamente, o lo que es lo mismo decir, disminuye 0.53°C cada cien metros. De este modo, se
encuentra la isoterma de 0°C a una altura estimada de 4700msnm. Los pisos térmicos constituyen
ecotonos que representan un continuo vertical en las regiones andinas. Se tienen bosques tropicales
desde los 0 hasta los 1000msnm, seguidos por los bosques tropicales andinos desde los 1000 hasta los
2300msnm. Los bosques tropicales andinos superiores se ubican en una franja que abarca desde los 2300
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hasta los 3200-3900msnm; los bosques alto andinos se ubican entre los 3000-3500 y 3900msnm, los
páramos siguen consecuentemente ocupando alturas entre los 3200-3900 y los límites inferiores de las
nieves perpetuas, aproximadamente a 4700msnm (IDEAM, 2002).
El clima de los páramos, está influenciado adicionalmente por la orografía con mayor presencia
de lluvias en la cara barlovento de la cordillera, y una menor precipitación relativa en la vertiente de
sotavento. Las masas húmedas de aire que llegan desde el Amazonas hacia el norte y el occidente, son
elevadas por la presencia de la cordillera de los Andes y descargan buena parte del agua transportada
en los flancos orientales de la cordillera. Otro factor adicional que afecta la precipitación es la
influencia de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), franja a la que llegan las corrientes de aire
cálido y húmedo provenientes de los cinturones de alta presión ubicados en la región subtropical de los
hemisferios norte y sur (IDEAM, 2002).
La alta radiación solar a la que están expuestos los ecosistemas de alta montaña, en conjunto
con la pérdida rápida de calor debida a que están cubiertos por una atmósfera más delgada, produce el
fenómeno de variación térmica diaria. Se presentan variaciones considerables de temperatura entre la
noche y el día (algunas veces se refiere a esta característica como estacionalidad diaria), en tanto que
la variación térmica anual es despreciable por hallarse en la zona ecuatorial. La media anual de
temperatura es de 10 +- 1°C. Las fluctuaciones diurnas pueden ser del orden de los 20 o 40°C (IDEAM,
2002). Los cambios son bastante rápidos en cualquier día del año, se puede alternar entre neblina, lluvia
y un cielo despejado en periodos relativamente cortos.
La baja temperatura media de los páramos causa que la descomposición de la materia orgánica
se haga de manera lenta. La acumulación de la materia en descomposición hace que los suelos
paramunos tengan un color negro o marrón oscuro, al mismo tiempo que incrementa la capacidad de
retención de agua del mismo, debido a las propiedades de carga eléctrica de las partículas. La materia
orgánica muerta aumenta la capacidad de adsorción y el punto de saturación de los suelos (Balslev y
Luteyn, 1992).
La intercepción del agua atmosférica por parte de las plantas y otras superficies en los páramos,
gracias a las condiciones de alta nubosidad, componen el fenómeno de precipitación horizontal que
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puede llegar a conformar una parte porcentual importante de la precipitación vertical. Este fenómeno
es tanto más relevante en las zonas con un bajo índice de precipitación (Balslev y Luteyn, 1992).
4.2 Suelos
Los suelos de los páramos son poco evolucionados con perfil poco diferenciado en horizontes.
Por otra parte, presenta alto contenido de humus además de bajo contenido de nutrientes.
Entre las características químicas de los suelos se encuentra la marcada acidez, bajo contenido de
fósforo soluble y alto contenido de carbono orgánico.
En términos generales se puede hablar de ciertos tipos dominantes de suelos según el material parental,
como se describe a continuación.
Histosoles: Los suelos orgánicos que comúnmente se encuentran en sitios húmedos como lodazales y
pantanos.
Andisoles: Suelos minerales heredados de cenizas volcánicas, que presentan bajo contenido de bases,
hierro y aluminio. Son moderadamente meteorizados.
Entisoles: Se caracterizan por ser poco desarrollados (ausencia de horizontes) y se encuentran
normalmente cerca a la línea de nieves.
Inceptisoles: Provenientes de materiales sedimentarios y metamórficos.
Mineralógicamente se encuentra que en la fracción de los suelos que provienen de los
materiales piroclásticos existe predominancia de feldespato y vidrio volcánico; en las arenas se
encuentra mayoritariamente cuarzo.
En las partes más altas (superpáramo), se encuentran materiales de grano grueso con alto
porcentaje de rocas y arena. Hay muy baja producción de materia orgánica y por tanto existe baja
formación de suelo y baja capacidad de retención de agua y de cationes intercambiables. Se presentan
fenómenos de movimiento de masas asociados con los ciclos de congelamiento y descongelamiento
(IDEAM, 2002).
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En las partes intermedias (páramo propiamente dicho), los suelos son acídicos con pH entre 3.7
a 5.5 (Luteyn, 1999). Tienen color oscuro, marrón o negro, dada la cantidad de materia orgánica que
contienen. Son húmedos o incluso saturados dada la presencia diaria de niebla y su alta capacidad de
retención de agua.
En las partes más bajas (subpáramo) se tienen suelos de color oscuro con alto contenido de
materia orgánica, alta capacidad de retención de agua y pH moderado. Presentan bajo contenido de
fósforo soluble disponible para las plantas así como de calcio; las concentraciones de nitrógeno y
potasio son relativamente mayores (IDEAM, 2002).
4.3 Vegetación
La vegetación de los páramos puede ser dividida en tres ecotonos (Luteyn, 1999). Esta
clasificación se basa en la gradación de la vegetación (especies y población) con la altura. A la más baja
altura se encuentra el subpáramo, seguido por el páramo y el superpáramo.
Subpáramo
Esta es una zona de transición poblada por arbustos combinados con arboles de bajo tamaño. Esta
vegetación se vuelve más escasa y de menor tamaño cuando la altura aumenta. Es posible afirmar que
muchas veces el subpáramo consiste de vegetación secundaria llegada después de alguna intervención
antrópica, especialmente la tala, quema y el pastoreo (Luteyn, 1999). Las regiones de subpáramo se
conocen también como chaparral o matorral. En esta zona se encuentra la mayor variedad de
angiospermas de vistosos colores.
Plantas con flores. Fuente: Autor
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Ilustración 1 Ilustración 2 Ilustración 3
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Páramo
También conocida como frailejonal, ya que es la zona que alberga al genero Espeletia. Está compuesto
por pastos que guardan una buena cantidad de materia orgánica muerta dado que las tasas de
descomposición en las bajas temperaturas promedio de estas zonas generan una acumulación de dicha
necromasa; esto le da a este ambiente una coloración amarillenta. En esta zona dominan los pastizales
altos y bajos con presencia de algunas especies leñosas. Los suelos en esta franja son relativamente
gruesos en comparación con los suelos menos desarrollados de los superpáramos, son suelos con gran
contenido de materia orgánica y por tanto de color negro o marrón. Tienen rangos de pH entre 3.5 a
5.5; son ricos en agua o inclusive pueden estar saturados. Se reconocen los siguientes tipos de
vegetación en los páramos.
• Frailejonales
La zona con presencia de frailejones recibe esta clasificación. Se encuentra Espeletia
argentea con hojas de coloración platedada, Espeletia grandiflora con sus características
flores amarillas, Espeletia uribei de gran estatura, Espeletia hartwegiana de porte más
robusto, entre otras.
FrailejonalesFuente:Izquierda y centro: Autor; derecha:Parques Nacionales de Colombia.
• Pajonales
Corresponden a las coberturas herbáceas que se encuentran generalmente por encima de los
3000 msnm (IDEAM, 2002). Están conformados por diferentes especies de gramíneas que
pueden alcanzar alturas de 60 cm. Se encuentra la “paja de páramo”, Calamagrostis effusa,
y otras gramíneas pertenecientes a Agrostis sp. y Festuca sp.
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Ilustración 5 Ilustración 6. Ilustración 4
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• Pastizales
Poblado por diversas especies de gramíneas, tanto naturales como traídas por el hombre
para fines de pastoreo. Se diferencian de los pajonales por la mayor diversidad y por el
hecho de ser una región intervenida.
• Puyales. Poblaciones de bromeliáceas arrosetadas que presentan aguijones en los bordes de
las hojas.
• Turberas. Corresponden a las zonas de cuerpos de agua o en proceso de colmatación,
presentan aspecto pantanoso. Se encuentran musgos (Sphagnum sp.) y pequeñas plantas
arrosetadas que pertenecen a Plantago sp.. (IDEAM, p. 214)
• Chuscales. Comunidades compuestas por gramíneas agregadas con tallo lignificado y hueco.
• Chitales. Conjuntos de arbustos de hasta 3 m de altura, generalmente pertenecientes a
Hypericum sp..
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Ilustración 7. PuyalesFuente: Parques Nacionales de Colombia.
Ilustración 8. TurberasFuente: Autor
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• Uverales. Conformados por grupos de ericáceas.
Superpáramo
Esta zona corresponde a las mayores elevaciones. Los suelos son muy delgados con fuerte presencia de
rocas y arena. Estas regiones soportan muy poca vegetación y por tanto no hay materia que se
descomponga y forme los suelos. La poca vegetación existente, corresponde a rosetas de plantas
aisladas, prados y herbazales de baja estatura que se pueden encontrar aislados o en agregaciones. Los
superpáramos tienen muy poca capacidad de retención de agua, debido a la delgada cobertura edáfica;
allí se presentan condiciones extremas de vientos, precipitación y temperatura.
4.3.1 Adaptaciones
Las condiciones climáticas particulares de las zonas de páramos, en especial la estacionalidad
diaria, es determinante de los comportamientos fisiológicos y adaptativos por parte de las especies de
fauna y flora que los hacen muy particulares, pero al mismo tiempo muy susceptibles a las condiciones
climáticas y medio ambientales (IDEAM,2002). La vegetación de los páramos ha desarrollado
adaptaciones para enfrentar las características físicas de estas regiones (Luteyn, 1992). Los principales
factores estresantes son:
• Altura. La baja presión atmosférica produce un decremento en en contenido de gases como O2 y CO2
en el aire.
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Ilustración 9. SuperpáramoFuente: Parques Nacionales de Colombia.
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• Elevada radiación ultravioleta debido a que la atmósfera es más delgada y por tanto menos capaz de
absorber este tipo de radiación dañina para la vida.
• Temperaturas bajas. Las plantas desarrollan adaptaciones para evitar o soportar el congelamiento
que ocurre durante las noches. En los páramos la tasa de cambio de la temperatura en la sombra
decrece con la altura (6°C/100m); mientras que la tasa de cambio de la temperatura al sol con
respecto a la altura es positiva, de nuevo debido a la menor capacidad de la atmósfera de absorber
la radiación solar.
• Fuertes vientos que aceleran la desecación.
• Alta acidez del suelo y elevada presión osmótica que dificultan la absorción de agua por parte de las
plantas.
• Rápidos cambios en la temperatura que ocasionan transferencia rápida de calor entre los organismos
y el ambiente.
Las adaptaciones de algunas plantas como la Braba chionophila incluyen la tolerancia al
congelamiento, el daño solamente ocurre cuando se congela el agua extracelular; en otros casos se
presenta supercongelamiento, una adaptación según la cual el agua en las plantas se congela a una
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Ilustración 10. Estructuras de Crecimiento.Fuente: Physiological Ecology of Tropical Plants.
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temperatura ligeramente menor que el punto de congelación en el ambiente . El aislamiento térmico
por medio de la pubescencia (presencia de pelos en las hojas) es efectivo tanto contra el congelamiento
como para retrasar la transpiración. La producción de sustancias mucilaginosas por parte de las bases de
las hojas, protege los nodos del tallo del congelamiento. Los movimientos nocturnos de las hojas
ocurren cuando éstas se cierran para proteger los nodos durante las bajas temperaturas que se registran
en esas horas; la acumulación de necromasa alrededor de los tallos también tiene el efecto de
aislamiento térmico (Ilustración 11). La formación de tallos altos, protegen los nodos de crecimiento de
las menores temperaturas que ocurren al nivel del suelo.
La estructura de crecimiento de bulbo permite el almacenamiento de agua para que en los
momentos en donde la radiación es propicia para llevar a cabo la fotosíntesis, no se cierren los estomas
para evitar las pérdidas excesivas de agua ya que frecuentemente en los momentos de mayor radiación
se produce un decremento en el contenido de humedad. De acuerdo con algunos autores (Meinzer y
Goldstein, 1885), la pubescencia foliar que se tiene para producir un aislamiento térmico no incrementa
sino que disminuye la tasa de transpiración.
La alta capacidad de retención de agua permite amortiguar el estrés hídrico que se puede
presentar cuando el agua del suelo esta por debajo del punto de congelamiento. En general las plantas
de páramo presentan tallos gruesos.
Algunas especies tienen el bulbo, raíz, tubérculo o rizoma enterrado lo cual las protege en
eventos extremos de congelación y fuego. Los arbustos enanos o postrados se ramifican horizontalmente
muy cerca del suelo, o bien tienen gran parte de su sistema enterrado (Ilustración 10).
Las hojas gruesas son una característica común a varias especies.Esta adaptación las
protege de la desecación pero también permite que los tejidos internos mantengan una temperatura
más favorable que la exterior. La acumulación de necromasa es común en las Espeletia para la
regulación térmica. Esta característica le sirve a las plantas cojines además como depósito de agua.
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La estructura cojín es formada por diferentes especies; consisten en una
formación hemisférica resultante de la radiación de numerosas ramas a
partir del nodo de crecimiento. Al final de cada una de estas ramas se
encuentra una roseta de hojas, las cuales son las únicas verdes y vivas de
toda la planta. En el interior de la estructura de cojín se acumulan hojas
muertas, humus, suelo, polvo y agua; todo para proteger a la planta contra
la desecación y la depredación, además de proveer un reservorio de agua y
nutrientes. Las plantas cojín se encuentran más probablemente en las zonas
húmedas.
Con el aumento de la altura, ocurre generalmente un cambio en la
estructura de crecimiento de la vegetación. La estatura de la planta y el
tamaño de las hojas disminuye; las hojas tienden a volverse más gruesas y adquieren una capa cerosa
que las protege de la secación. Esta adaptación es conocida como xeromorfismo y ocurre
predominantemente en las regiones desérticas.
4.4 Funciones
El páramo cumple funciones de captación, almacenamiento y regulación del sistema hidrológico.
Estos ecosistemas actúan como una esponja en donde el agua es reciclada constantemente hacia las
regiones de menor elevación; esto es especialmente importante en las estaciones secas. Los bosques de
niebla que se encuentran en pendientes muy pronunciadas protegen la cuenca al almacenar en el suelo
el agua de precipitación, de modo que la escorrentía es amortiguada en el tiempo, manteniendo
caudales más estables y del mismo modo evitando eventos torrenciales e inundaciones. Stadtmüller
(1987), propone el rol adicional de estos ecosistemas de alta montaña de captar agua como
precipitación horizontal, añadiendo una entrada al balance hídrico. La evaporación y evapotranspiración
son menores, y cerca al límite de los bosques se forma una zona de condensación en la que el fenómeno
de niebla es frecuente (ver ilustraciones 12 y 13); esta entrada adicional de agua mediante precipitación
horizontal puede contribuir a la formación de los caudales de manera significativa con respecto a la
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Ilustración 11Acumulación denecromasa. Fuente: Autor
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entrada por lluvia, dependiendo de la magnitud de esta última, ya que la precipitación horizontal puede
cobrar mayor relevancia en los periodos de menor precipitación.
La evolución de las especies con las adaptaciones especiales que las protegen de la desecación,
el congelamiento y la alta radiación, tienen un potencial de contribuir a la investigación en agricultura.
Se ha notado que los páramos son ecosistemas muy sensibles y por tanto pueden servir como
laboratorio en estudios ambientales o biológicos, cuando se quiera estudiar la respuesta del sistema
frente a algún fenómeno o bien estudiar las distribución y adaptación de las especies (Luteyn, 1999).
Los páramos son ecosistemas que constituyen islas biogeográficas en las que se presenta
endemismo de especies. En los páramos colombianos se encuentran 23 géneros endémicos (Luteyn,
1999) que pueden contribuir a la investigación de los procesos evolucionarios como la evolución
convergente, la especiación patrilocal, la migración y las adaptaciones de especies de otras zonas.
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Ilustración 12 Fenómeno deniebla. Fuente: Autor
Ilustración 13
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5. DEFINICIÓN DE LA PROBLEMÁTICA
5.1 Proceso de ocupación de los páramos
Existen diferentes teorías sobre la intensidad de la influencia humana sobre la transformación y
la formación misma de los páramos. Se ha sugerido que estos ecosistemas han sido transformados a
partir de bosques nativos en lo que son ahora, mediante procesos de origen antrópico que han recibido
conjuntamente el nombre de paramización. Según esta teoría, los bosques bajos, pastizales y arbustales
que dominan los páramos en la actualidad son el resultado de la influencia del hombre con sus
actividades económicas, en particular la quema para obtener pastos para la ganadería. Otros
investigadores (Van der Hammen y Cleef, 1986; Lauer, 1981; Troll, 1959; Walter y Medina, 1969 citados
en Luteyn, 1999), sostienen que las formas de vida de los páramos han existido siempre,
experimentando contracciones y expansiones según los cambios climáticos globales. Horn y Sanford
(1992, citado en Luteyn 1999), concluyen a partir de análisis de polen de los sedimentos de páramos
costarricences, correlacionados con eventos históricos de fuego, que las comunidades de páramo han
sido fundamentalmente las mismas desde la deglaciación; es decir que son formas de vida nativas y no
transformadas a partir de bosques.
En la época prehispánica, los páramos colombianos eran lugares de paso para los indígenas que
incorporaban sus recursos y sus paisajes en su visión cosmológica; los páramos constituían
primordialmente lugares sagrados aunque también eran utilizados como sitios de paso o lugares de
almacenamiento de sus productos aprovechando las menores tasas de descomposición (Reichel
Dolmatoff, 1982 citado en Luteyn, 1999).
Los primeros colonizadores introdujeron nuevas especies vegetales y animales. Entre las
especies vegetales que se cultivaron en las tierras altas se encuentran el trigo, cebada, fríjoles,
lentejas, alverjas, zanahorias, rábanos, cebolla y ajo, las cuales se sumaron a especies nativas como la
papa. Del mismo modo se introdujeron los animales que empezaron a pastar en estas áreas y por tanto
se empezó a implementar la práctica de la quema. A partir de este periodo, la extensión de la
influencia humana sobre los páramos, ha sido función del crecimiento de la población y de la
consecuente necesidad de colonizar nuevas áreas para las actividades agropecuarias.
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5.2 Amenazas a los ecosistemas de páramo
Schetter et al. (1976), concluyeron que la vegetación natural de páramo retiene hasta 12 veces
más agua que una comunidad alterada. Cañadas Cruz (1983) demostró que la retención de agua en el
suelo puede ser hasta de 200% del peso seco.
La intrusión de las fronteras agrícolas mediante la quema y la tala, traen diferentes
consecuencias. La primera de ellas es la desecación de pantanos y turberas, disminuyendo la capacidad
de retención de agua y acelerando los procesos de erosión eólica y solifluxión. Consecuentemente, los
sedimentos liberados, alteran la calidad del agua producida en los páramos, naturalmente de excelentes
propiedades. Otra consecuencia es el remplazo de las especies vegetales por otras que son
artificialmente plantadas o que llegan por sucesión. La disminución de la capa de suelo, altera los
microhábitats y por ende, los ciclos de nutrientes que mantienen el equilibrio del sistema.
Hofstede (1995) demostró los resultados de las prácticas de pastoreo y quema en la
disponibilidad de nutrientes en el suelo. La quema produce una descomposición rápida de la materia
orgánica (viva y muerta) que se encuentra en la zona y por tanto ocurre la mineralización, y los
nutrientes quedan inmediatamente disponibles para la toma por parte de las plantas. La quema busca
reemplazar los pastos secos característicos de los páramos por otros más beneficiosos para los animales,
los suelos son rápidamente desprovistos de los nutrientes, el nitrógeno es lavado, el fósforo queda
inmovilizado en el nuevo sumidero que constituyen los animales, el sulfuro es volatilizado. En términos
generales las prácticas de quema producen una disponibilidad inmediata de nutrientes para las plantas a
partir de la necromasa que se había acumulado a lo largo del tiempo, pero en el largo plazo el suelo
queda pobre de nutrientes con la consecuente producción de plantas menos sustanciosas para el
ganado. El ciclaje de los nutrientes en estas zonas de todos modos continúa siendo mucho más lento que
para las zonas más bajas en donde las tasas de crecimiento y descomposición permiten una permanente
reposición de los nutrientes del suelo.
El fuego, sin embargo, pudo haber sido un elemento participante en la formación de las
comunidades de páramo, pero el mensaje es que la ganadería no es sostenible en estos sistemas dada
la baja productividad primaria debida a las bajas temperaturas.
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La concentración generalizada de la propiedad de la tierra en el territorio colombiano, trae
como consecuencia el desplazamiento de frentes de colonización que avanzan hacia las regiones menos
fértiles imponiéndoles una mayor presión en cuanto a su productividad; del mismo modo la división de
los minifundios que se reparten sucesivamente en las nuevas generaciones imponen un factor de tensión
adicional. Sin embargo, según un estudio presentado en IDEAM, 2002, la región correspondiente a la
jurisdicción de la CAR (Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca) presenta una mayor
proporción de las tierras como predios mayores a 20Ha., un 85% de las áreas de páramo en
Cundinamarca pertenecen a propiedades de más de 20Ha., lo cual implica una situación diferente del
manejo de la tierra.
El pastoreo causa la compactación del suelo, lo que representa una disminución en su capacidad
de campo que es irreversible. Este cambio en la morfología del suelo, altera sus propiedades
hidráulicas, además de causar anoxia en la capa húmica. El sobrepastoreo puede tener como
consecuencia la pérdida de la capa vegetal, con la subsecuente pérdida de suelo. Un estudio realizado
en Colombia por Hofstede en 1995, concluye que incluso una concentración moderada de ganado en un
ecosistema de páramo, causa una reducción de la biomasa y del rendimiento hídrico, efecto que se
incrementa cuando se practica la quema. La concentración de ganado se presenta en la práctica ya que
este tiende a agruparse en los sitios que ofrecen mejor forraje, además, dada la baja oferta nutricional
de las pajas presentes en los páramos, la quema es un procedimiento común ya que de este modo se
obtienen retoños con mayor contenido de nutrientes en el corto plazo. La quema permite
adicionalmente la colonización de especies más bajas (pastos), que tienen menor capacidad de
intercepción del agua atmosférica o de captar agua de precipitación vertical como rainthrough.
El cambio climático global debido al aumento en las concentraciones de gases de efecto
invernadero, puede también tener un impacto en la conformación de los ecosistemas en los gradientes
altitudinales. Las líneas que dividen los pisos térmicos pueden ser desplazadas hacia alturas mayores
como consecuencia de un aumento de la temperatura media en escala global; esto implicaría un
retroceso de las fronteras de los ecosistemas alto-andinos y por tanto una disminución en su área total
(IDEAM, 2002). Dicho aumento en la temperatura promedio, permitiría la progresiva elevación de las
fronteras agrícolas ya que las tierras se volverían más propicias para esta práctica.
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La deforestación para el aprovechamiento de los bienes maderables en una amenaza adicional,
esta es utilizada principalmente como leña por los habitantes locales o como material de construcción.
Por otra parte en ciertos páramos se presentan actividades mineras que incluyen la práctica del
descapote, esto tiene un impacto claro en su función de regulación hídrica además de producir
potencialmente inestabilidad de taludes y sedimentación en cauces.
Los monocultivos de papa se extienden en toda la cadena montañosa andina colombiana. Estos
cultivos pueden encontrarse en asociación con diferentes legumbres o en rotación con pastos. Otros
productos que se pueden encontrar son la cebolla larga, el ajo, el uyuco, las hibias y las cubias (IDEAM,
2002). El sistema de monocultivo exige la utilización de grandes cantidades de suplementos de
nutrientes, además de plaguicidas dada la uniformidad genética y fisiologica de la plantación. El uso de
estimulantes del crecimiento se incrementa por el factor de la baja temperatura en las altas cotas; se
estima que en zonas por encima de los 3000msnm, un bulto de semillas produce cerca de 12 bultos de
papa frente a 17-30 bultos que se producirían en ambientes más favorables. Adicionalmente se tiene un
periodo más extendido desde la siembra hasta la cosecha.
5.3 La precipitación horizontal
La precipitación horizontal se refiere a la transferencia de agua desde la atmósfera hacia el
suelo por medio de la condensación de contacto o por el contacto con gotas minúsculas (0.01-0.03mm)
de agua que se encuentran en la atmósfera y que forman gotas mayores al entrar en contacto con las
superficies de la vegetación. La cantidad de precipitación horizontal depende de factores de la
vegetación (Bruijnzeel y Proctor, 1994): altura, estructura, biomasa y ciertas características físicas de
las hojas y de los epifitos ; también depende de factores climáticos como el contenido de humedad, el
tamaño de las gotas, características del viento y la duración de estos eventos. El proceso de
precipitación horizontal permite a las plantas proveerse de suficiente agua para compensar las
limitaciones que experimentan en los suelos paramunos; estos suelos son ácidos a punto de impedir una
eficiente absorción radicular del agua por el proceso de ósmosis inversa (IDEAM, 2002), conformando el
fenómeno conocido como “desierto fisiológico”, según el cual los organismos vegetales se encuentran
en condiciones apropiadas de humedad pero sin tener la capacidad de aprovecharla por las
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características químicas de este agua. Los pelos y felpas de las plantas atrapan las gotas de rocío de las
nubes que pasan, las plantas cojín tienen una elevadísisma relación de superficie-volumen, lo que les
permite aumentar el área de contacto con la atmósfera y por tanto la capacidad de atrapamiento y
retención de agua; los suelos por su parte, también conforman una apropiada estructura de
almacenamiento de agua dado el alto contenido de materia húmica y en muchos casos la presencia de
cenizas volcánicas, materiales que permiten retener el agua mediante procesos eléctricos de superficie.
La precipitación horizontal es variable, se ha medido mediante colectores de neblina que puede
ser cualquier estructura con una proporción grande de superficie/volumen como por ejemplo mallas,
cables o pantallas. Frecuentemente se expresa como porcentaje de la precipitación vertical.
La interpretación sin embargo es problemática, ya que no se utiliza un atrapador de niebla
estándar y las mediciones no siguen un método unificado en cuanto a la duración del ensayo o el
registro detallado de las condiciones climáticas en el momento de hacer la medición.
Si la precipitación horizontal se toma como porcentaje de la precipitación vertical, los
resultados pueden ser sorprendentes y se comprende la importancia relativa de esta entrada de agua al
sistema durante las épocas de sequía. En una medición en Hawaii (Juvik y Nullet, 1994), se encontró que
la precipitación horizontal constituía un 406% de la precipitación vertical. Adicionalmente se puede
decir que este tipo de precipitación es importante en la cara sotavento de las montañas en donde la
precipitación vertical es reducida; esta puede ser la razón de la ocurrencia de bosques verdes en la
cercanía de zonas muy secas por la baja precipitación.
Se puede afirmar que la precipitación horizontal es independiente de la vertical, más bien se
relaciona con las características climáticas como son la humedad, la temperatura y el régimen de
viento. La precipitación horizontal expresada como porcentaje de la precipitación vertical puede ser un
indicador de dudosa calidad sobre todo si se ha tomado como estudio un periodo de tiempo de solo
algunos meses o unos pocos años, y sobretodo, si se encuentra una relación, esta no se puede extrapolar
a otros espacios.
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5.4 Manejo de los Ecosistemas de Páramo. Marco jurídico colombiano.
En la actualidad no existe una política o legislación unificada con respecto al manejo integrado
de los ecosistemas de páramos. Existen sin embargo, emprendimientos para recopilar conocimiento
sobre estos ecosistemas y su respuesta frente a las intervenciones y usos que se hacen de los recursos
que contienen. Por otra parte existen diferentes tipos de normatividad que tocan al menos
tangencialmente el tema de páramos, como son los textos sobre áreas y especies protegidas, los planes
de ordenamiento territorial etc.
El Instituto de Investigaciones Biológicas Alexander von Humbolt, adelanta en la actualidad el
Proyecto Páramo Andino que pretende en sus diferentes temarios realizar un estudio de las políticas
sociales, económicas y ambientales que tienen potencialmente un impacto sobre los páramos y a partir
de éstas, explorar alternativas para su conservación. Otro objetivo de esta iniciativa es realizar
proyectos piloto en diferentes ubicaciones con el fin de caracterizar la situación del páramo,
implementar planes de manejo de tierras y medir la respuesta del sistema. La fase de capacitación y
sensibilización ambiental del mismo proyecto tiene como finalidad difundir información entre los
actores que tienen un efecto en los páramos y el público en general, para que las acciones de
conservación sean más efectivas. Por último, se adelanta una fase de investigación para estudiar los
efectos del cambio del uso de la tierra sobre la biodiversidad y los bienes y servicios ambientales que
ofrecen los páramos; en esta misma fase se busca desarrollar indicadores y protocolos para la
elaboración de la linea base (estado actual) y el monitoreo. Este es un proyecto que se encuentra en la
fase de diseño y cuya implementación se espera cumplir a lo largo de 5 años.
El programa para el manejo sostenible y restauración de ecosistemas de alta montaña
colombiana: PÁRAMOS, del Ministerio del Medio Ambiente formulado en el año 2001, pretende orientar
las acciones de los agentes del sector público, privado, la academia, los grupos de interés y la
comunidad en general sobre los principios generales de la gestión ambiental de los ecosistemas de
páramo. Esta política constituye una primera aproximación al manejo de los páramos como ecosistemas
especiales que merecen una categoría diferente a las tradicionales como son las zonas de reserva.
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Dentro de los objetivos de la política PÁRAMOS, se tiene el de generar conocimiento a través de
la investigación en cuanto a la estructura, función, modos de recuperación, el manejo ambiental y
aprovechamiento sostenible de los bienes del páramo. De igual modo se desea iniciar el desarrollo de
una normatividad específica en este tema.
En la Conferencia de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y el Desarrollo, también
conocida como cumbre de Río, se logró incluir un capítulo concerniente al manejo de los ecosistemas de
montaña: “Ordenación de ecosistemas frágiles: desarrollo sostenible de las zonas de montaña”. De este
modo se consolida este tema como asunto de gran importancia, al mismo nivel del cambio climático, la
deforestación y la desertificación.
En la actualidad se tiende a diseñar planes y estrategias basadas en el concepto ecosistémico,
en oposición al comúnmente utilizado anteriormente de recurso (agua, aire, suelo). La aproximación
ecosistémica reconoce la interacción que se da entre los factores bióticos y abióticos en el
funcionamiento de los sistemas; implica la interdependencia de los recursos con los seres vivos y
relaciona la calidad del ambiente con la estabilidad del sistema. Por esto el interés de estudiar más
profundamente la estructura y el comportamiento de los páramos; sin embargo como se ha expuesto
anteriormente, el tema se encuentra en una fase inicial de recopilación de información y no se cuenta
aún con una legislación especifica, unicamente con políticas que buscan orientar las acciones de los
diferentes agentes.
A continuación se hace un recuento de las disposiciones legales que en Colombia pueden tener relación
con la conservación y el manejo de los páramos, basado en lo encontrado en IDEAM, 2002 y en el Marco
Jurídico del Derecho Ambiental en Colombia (Minambiente y Cámara de Comercio de Bogotá, 1996).
• La ley 99 de 1993 consignó que las zonas de páramos, subpáramos nacimientos de agua y zonas de
recarga de acuíferos deben ser tratadas como zonas de protección especial. Además se hizo énfasis
en la conservación de la biodiversidad por ser esta patrimonio nacional y de interés para la
humanidad.
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En la legislación ambiental colombiana, la denominación general de Áreas de Manejo Especial,
corresponde a las zonas que se delimitan para “administración, manejo y protección del ambiente y de
los recursos naturales renovables”, cuya creación debe responder a objetivos determinados y se debe
basar en estudios ecológicos y económico-sociales (CRN, Art 308 y 309). En esta categoría marco se
encuentran otras subcategorías, a decir, Sistema de Parques Nacionales Naturales, Distrito de Manejo
Integrado, Área de Recreación, Distrito de Conservación de Suelos y Cuenca de Ordenación. Cada una de
estas tiene un régimen legal asociado y representan diferentes niveles de restricción. De estas figuras
las más utilizadas según IDEAM, 2002. son la de Parques Nacionales Naturales y la de Distritos de Manejo
Integrado; las demás han sido utilizadas de modo muy esporádico o no han sido utilizadas, por lo que no
constituyen instrumentos cuya efectividad se pueda analizar.
• Legislación de áreas protegidas. En la ley 2 de 1959, se declaró que todas las zonas nevadas y sus
alrededores debían ser áreas protegidas al entrar a pertenecer al sistema de “Parques Nacionales
Naturales”. En lo consiguiente se han declarado algunas zonas de páramo bajo esta denominación.
• Las Reservas Forestales son establecidas en el título de bosques del Código de Recursos Naturales
Renovables, como zonas de propiedad pública o privada que se destinan exclusivamente al
establecimiento o mantenimiento y utilización racional de áreas forestales. Dichas reservas pueden
tener la función de ser áreas protectoras de los recursos; algunas se han establecido con el propósito
de conservar áreas de páramo. Se debe anotar que la figura de reserva forestal no cuenta con un
reglamento marco en el que se describa aspectos sobre su administración, no cuentan con personal
de vigilancia y en general no se lleva a cabo un manejo específico en estas áreas, por lo que hasta el
momento no son una herramienta de conservación eficiente.
• Territorios fáunicos. Establecidos en el título fauna del Código de Recursos Naturales renovables
como las zonas que deben establecerse con fines de conservación, investigación y manejo de la
fauna silvestre.
• Paisajes protegidos. En el decreto 1715 de 1978 se reglamentan restricciones sobre la alteración de
los elementos naturales que constituyen el paisaje a proteger.
• Parques Naturales Regionales. Bajo esta figura de la ley 99 de 1993, las Corporaciones Autónomas
Regionales pueden definir zonas de parques naturales en su jurisdicción y desarrollar la normatividad
para su manejo.
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• Los municipios tienen jurisdicción para establecer reglas sobre el manejo de áreas de interés
ecológico en su territorio por una disposición de la ley 99 de 1993. Pueden establecer figuras de
conservación diferentes a las nacionales y regionales.
• Las Reservas Naturales de la Sociedad Civil son las áreas privadas destinadas voluntariamente por sus
dueños a fines de conservación.
• El artículo 61 de la ley 99 de 1993, establece la Sabana de Bogotá, sus páramos, aguas, valles
aledaños, cerros circundantes y sistemas montañosos, como de interés ecológico nacional, cuya
destinación prioritaria será la agropecuaria y forestal. Paradojicamente en esta lista se incluyen los
páramos, y se sabe que tanto el uso agrícola como el forestal no son adecuados o posibles en estos
ecosistemas. Esta norma se debe interpretar, sin embargo, como una restricción al uso industrial,
urbano o minero en estas zonas de interés.
• Adquisición de ecosistemas estratégicos para su protección. La ley 99 de 1993 ordena a las
Corporaciones Autónomas Regionales que con el apoyo de los entes territoriales, establezcan planes
de cofinanciación para adquirir zonas de interés ecológico.
• El decreto 1541 de 1978, otorga a la autoridad ambiental la capacidad de declarar Reservas de Aguas
para establecer áreas de manejo especial, fijar programas de restauración, conservación o
preservación de la calidad del agua, su caudal, sus cauces, lechos, playas o del ambiente del que
forman parte. Una reserva de aguas implica la restricción al otorgamiento de concesiones o permisos
para la extracción, o bien, puede tratarse de la restricción de ciertas actividades en las zonas
aledañas a estas, como puede ser el vertimiento de aguas negras, el uso de fertilizantes, la
ganadería etc.
En lo que respecta a los suelos y el uso del suelo, el Código de los Recursos Naturales, establece
que los suelos son un recurso sujeto a sus disposiciones, sin embargo el tema no se desarrolló en lo
legislativo dejando esta tarea a otras normas como las agrarias, las de reforma urbana y las de
ordenamiento territorial. El código determinó que los suelos deben ser usados de acuerdo con sus
condiciones, y que su clasificación y uso potencial debe fijarse con base en estudios de los factores
físicos, ecológicos y socioeconómicos del territorio; analogamente deben aplicarse sistemas de manejo
que prevengan la degradación, pérdida, y que logren la recuperación o conservación. La reglamentación
en el código permite a la autoridad ambiental restringir el uso inadecuado de los suelos, no obstante, en
el caso de las actividades sobre los suelos no se exigen permisos ambientales.
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• En el artículo 181 se establece que la autoridad debe velar para prevenir y controlar fenómenos de
erosión, degradación, salinización o revenimiento; puede intervenir en los terrenos de propiedad
privada cuando se presenten estos casos y debe adoptar medidas de recuperación y conservación.
• En el artículo 184 se determina que la autoridad debe establecer cuáles áreas deben permanecer
bajo cobertura vegetal y cuáles son las prácticas de cultivo o conservación a las que deben sujetarse,
en base a las características físicas y topográficas de cada región.
La ley 388 de 1997 establece que el ordenamiento territorial es una función pública que tiene
entre sus fines “atender los procesos de cambio de uso de suelo, procurando su utilización racional en
armonía con la función social y ecológica de la propiedad y propendiendo por el desarrollo sostenible,
por el mejoramiento de la calidad de vida de la población y por la preservación del patrimonio natural”.
Es responsabilidad de los municipios fijar los esquemas de ordenamiento territorial en su jurisdicción,
para lo que deben clasificar los suelos en urbanos, rurales y de expansión; localizar las áreas críticas
para la prevención de desastres y las áreas con fines de recuperación y conservación paisajística; e
identificar y caracterizar los ecosistemas de relevancia ambiental del municipio para su protección y
manejo adecuado.
Entre las áreas de manejo especial mencionadas al inicio de esta sección se destaca la de
Parques Nacionales Naturales por ser al mismo tiempo la más utilizada y la más desarrollada en cuanto a
su reglamentación. Existen sin embargo, otras figuras que podrían ser de utilidad para el interés de este
estudio. En los artículos 310 y 311 del Código de los Recursos Naturales, se definen los distritos de
manejo integrado y las áreas de recreación. Estas figuras deben constituir modelos de aprovechamiento
racional basados en un estudio de los factores ambientales y socio-económicos, en los que se permiten
actividades económicas, investigativas, educativas y recreativas controladas.
En los artículos 316 al 323 del CRN, se reglamentan los principios de las cuencas hidrográficas en
ordenación. Mediante estas disposiciones, se permite a la autoridad declarar una cuenca en este estatus
cuando así lo indiquen las condiciones ecológicas, económicas y sociales. El plan de ordenación incluye
la planeación del uso del suelo, las aguas, la flora y la fauna, la ejecución de obras y tratamientos. Los
planes se plantearán a partir de consultas a los usuarios de los recursos de la zona y los costos se
distribuirán de acuerdo al nivel de beneficios que cada uno obtenga.
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Los distritos de conservación de suelos se definen el los artículos 324 al 326 del CRN. El objetivo
de este tipo de manejo especial es someter una zona degradada, alterada o vulnerable a planes de
manejo y rehabilitación, dadas las condiciones físicas y climáticas del área. Además se consideran las
utilidades que se pueden derivar de ella. La administración tiene la función de determinar las áreas bajo
esta figura de protección y reglamentar los planes de manejo.
Es posible concluir que a pesar que las intenciones de conservación están consignadas como
instrumentos definidos en la legislación colombiana, las regulaciones para la creación y aplicación de
dichas estrategias se encuentran en las primeras etapas de su desarrollo. El sistema nacional de áreas
protegidas (SINAP) se está fortaleciendo mediante la realización de tareas como la evaluación de la red
existente de áreas protegidas, el desarrollo de una legislación que aterrice el establecimiento y la
gestión de las zonas, y la creación de indicadores para apoyar la gestión, entre otros. Según el Reporte
Temático sobre las Áreas Protegidas, creado por el Ministerio del Medio Ambiente en 2003, este proceso
es frenado por deficiencias institucionales y financieras. Por la falta de definición de metas concretas
en conservación, falta de coordinación interinstitucional, deficiencias técnicas y administrativas,
dificultades para integrarse a los planes de desarrollo regional y nacional, etc.
6. MODELO DE HIDROLOGÍA DE PÁRAMOS
Se quiere trabajar a partir del modelo desarrollado por Navarrete (2004), el cual constituye un
modelo compuesto que incluye un modelo de precipitación horizontal diseñado por Navarrete, que se
incorpora al modelo AvSWAT, una herramienta ampliamente utilizada para predecir el impacto de las
prácticas de manejo del suelo en la respuesta de los sistemas.
El modelo de precipitación horizontal está implementado en Excel en forma de Macros, mientras
que el programa AvSWAT, proporciona una interfase que incorpora el modelo SWAT en el SIG ArcView. El
modelo de la cuenca de estudio fue implementado en este programa por Navarrete (2004).
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6.1 Descripción del modelo AvSWAT
El estudio se realizó implementando el modelo SWAT, Soil and Water Assessment Tool
desarrollado por el Dr. Jeff Arnold para el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de
Agricultura de los Estados Unidos (USDA). Este modelo fue creado para predecir el impacto de las
prácticas de manejo de la tierra en el agua, la producción de sedimentos y contaminación por
fertilizantes en cuencas que pueden tener en su interior diferentes tipos de suelo y prácticas de uso del
suelo.
SWAT es un modelo físicamente basado, las relaciones entre los datos de entrada y de salida son
ecuaciones físicas. Este modelo necesita información hidroclimatológica específica, al igual que
información sobre el suelo, la topografía, la cobertura vegetal y las prácticas de manejo del suelo. Sin
embargo, AvSWAT cuenta con una herramienta capaz de generar series hidroclimatológicas. Algunas
ventajas de esto es que se pueden modelar cuencas sobre las que no se tenga información y se puede
predecir el impacto separado de los cambios en las variables ambientales como la vegetación, las
prácticas de manejo de la tierra o cambios en el clima.
El modelo es eficiente computacionalmente, es capaz de realizar simulaciones muy rápidamente
en un computador personal estándar. Además es de libre distribución; puede ser descargado
gratuitamente en http://www.brc.tamus.edu/swat.
Este modelo funciona para predecir impactos a mediano y largo plazo, puede simular respuestas
en el espacio de varios años o décadas, pero no está diseñado para simular eventos instantáneos.
La información de entrada para cada subcuenca es organizada en diferentes categorías, a saber,
clima, HRUs, reservorios, acuíferos y canal principal. Todos los procesos que se modelan en SWAT, están
dirigidos por el balance de agua que puede ser definido por dos fases: la fase terrestre que está definida
por la ecuación de balance de agua que se muestra en seguida y, la fase de ruteo del ciclo hidrológico
que está definida por el movimiento de las masas de agua a través de la red hidrográfica. La ecuación
de balance de agua que rige la fase terrestre es como sigue:
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SWt : Contenido final de agua en el suelo [mm H2O], t es el tiempo [días].SWO : Contenido inicial de agua el día i [mm]Rday : Precipitación en el día i [mm H2O].Qsurf : Flujo superficial en el día i [mm H2O].Ea : Evapotranspiración en el día i [mm H2O].wseep : Percolación en el día i [mm H2O].Qgw : Recarga de acuífero en el día i [mm H2O].
En este estudio se implementará la versión AvSWAT2000 que es una interfase que utiliza el SIG
(Sistema de Información Geográfica) ArcView como plataforma. El montaje del modelo utilizado fue
realizado por Navarrete (2004). Para esta tarea se debió contar con el mapa digital de elevación DEM, a
partir del cual se delineó la cuenca y la red hidrográfica. En el modelo se debieron definir subcuencas
que están fijas y referenciadas geográficamente, estas se relacionan entre sí a traves de la red
hidrográfica, cada subcuenca cuenta con un canal tributario y un canal principal que a su vez aporta al
otro canal. Otra categoría importante que utiliza el modelo es la de Unidad de Respuesta Hidrológica
(HRU son sus siglas en inglés); la característica de esta categoría es que puede tener asociado un tipo de
suelo y de uso de suelo, de este modo en una subcuenca se pueden modelar diferentes tipos de
rendimiento hidrológico a partir de las diferentes características físicas distribuidas espacialmente
dentro de la subcuenca. Por otra parte las HRUs no están relacionadas entre sí sino que son utilizadas
para calcular los productos de cada unidad (escorrentía, sedimentos, carga contaminante), los cuales
son sumados posteriormente para formar el producto final de la subcuenca.
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Las variables climáticas requeridas por SWAT son la precipitación diaria, la temperatura mínima
y máxima, la radiación solar, la velocidad del viento y la humedad relativa. Estas variables pueden ser
introducidas como series temporales registradas o pueden ser generadas a partir de medias mensuales.
El modelo calcula la temperatura del suelo a partir de la temperatura en superficie, la
temperatura media anual del aire y la profundidad del suelo a la que la temperatura del suelo no
cambia debido a las variaciones climáticas; la temperatura del suelo influencia el movimiento del agua
y el decaimiento de los residuos en el suelo.
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Ilustración 14. Algoritmo del modelo.Tomado de Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation.
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A continuación se muestra un esquema de los niveles de información que trabaja el modelo.
La precipitación puede ser retenida temporalmente en las copas de los árboles o caer
directamente al suelo. El agua en el suelo puede infiltrarse o convertirse en escorrentía superficial que
contribuye a la respuesta hidrológica rápida del sistema; el agua infiltrada puede moverse hacia los
acuíferos. La evaporación le sucede a cualquier porción de agua en la capa superior del suelo o en las
superficies. A continuación se muestra en la ilustración 16, un esquema de las posibles rutas que puede
tomar el agua en la simulación de SWAT dentro de cada HRU (unidad de respuesta hidrológica).
33
Ilustración 15. Esquema del modelo. Tomado de ArcView Interfase for SWAT 2000 User'sGuide.
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A seguir, se describen algunos de estos procesos en algún detalle para darse una idea del modo
de operar del modelo con respecto a cada uno de ellos.
• Almacenamiento en las copas. Corresponde al agua de precipitación que es retenida temporalmente
en las superficies de los árboles en donde queda disponible para evaporación (es el primer sitio desde
el que se evapora cuando se modela este proceso). El usuario puede definir el máximo índice de área
de la cobertura vegetal para calcular el máximo almacenamiento en las copas.
• Infiltración. Es la entrada de agua al perfil de suelo. La tasa inicial de entrada depende del contenido
inicial de humedad de este, dicha tasa disminuye a medida que el suelo se hace más húmedo hasta
alcanzar la saturación. La cantidad de agua que se infiltra es calculada como la diferencia entre el
volumen de precipitación menos el volumen de escorrentía (calculado previamente).
• Redistibución. Movimiento de agua entre las capas de suelo causada por la diferencia de contenido
de agua en las mismas. Este proceso termina cuando el contenido de agua en el perfil es constante.
El flujo es descendente si la capacidad de campo de la capa superior es excedida y la capa inferior
34
Ilustración 16. Ruteo del ciclo hidrológico.Tomado de Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation.
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no está saturada. Además si la temperatura de una capa es igual o menor a 0°C, no ocurre
transporte.
• Evapotranspiración. Cambio de fase del agua para convertirse en agua atmosférica. Incluye la
evaporación de los cuerpos de agua, el suelo, las plantas y las superficies vegetativas. La cantidad de
agua que se evapora del suelo depende de la profundidad de la capa y el contenido de humedad; la
que se evapora a partir de las plantas es función del índice de área foliar. En ambos casos se obtiene
como una función de la evapotranspiración potencial, la cual puede ser calculada por tres métodos
diferentes: Hargreaves, Priestley-Taylor o Penman-Monteith.
• Escorrentía Superficial. El volumen de escorrentía es calculado a partir de los datos de precipitación.
Este se puede calcular mediante el método de Número de Curva (en este estudio se implementó esta
alternativa) o el método de infiltración de Green & Ampt. El número de curva tiende a 100 cuando el
suelo se aproxima a la saturación y disminuye hasta que se alcanza el punto de marchitamiento. Si el
suelo está congelado, aumenta la escorrentía aunque se sigue permitiendo la infiltración.
• Flujo superficial. Dentro de cada subcuenca existen dos tipos de canales, los canales tributarios y los
principales. Los canales tributarios no reciben aportes subterraneos y drenan toda el agua al canal
principal. Las pérdidas por transmisión son el movimiento de agua de un canal intermitente al suelo,
se presenta cuando no hay aportes subterraneos.
• El flujo subsuperficial incluye el flujo lateral que ocurre por encima de la zona saturada, y que se
calcula paralelamente al de redistribución. Este está regido por la conductividad, el contenido de
humedad y la pendiente del terreno.
El flujo de retorno es la porción del caudal que llega por aportes subterráneos. SWAT reparte el
agua de infliltración en un acuífero somero y un acuífero profundo confinado, el último contribuye a
canales por fuera de la cuenca. Agua puede ser sustraida por bombeo de cualquiera de los acuíferos.
Otros aspectos del modelo que son relevantes en el presente estudio, se describen brevemente a
continuación: El modelo de crecimiento de las plantas se basa en un modelo básico que se apoya en la
función de crecimiento potencial, el cual utiliza la energía interceptada y la capacidad de la planta de
convertir energía en biomasa como variables. La intercepción de energía es función del índice de área
de la planta (específico de cada especie). El crecimiento está influenciado por las variables
ambientales, y la disponibilidad de agua y nutrientes.
35
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La erosión y la producción de sedimentos se calculan en cada HRU usando la Ecuación
Modificada Universal de Pérdida del Suelo (MUSLE, por sus siglas en Inglés), esta ecuación usa la
escorrentía y no directamente la precipitación (como en la anterior ecuación USLE) para estimar la
erosión y pérdida de la capa de suelo.
El modelo SWAT permite simular escenarios de manejo de la tierra en cada una de las HRUs. El
usuario puede definir el inicio y el final de la temporada de cultivo, las cantidades y el tiempo de la
aplicación de fertilizantes, especificar las prácticas de tala, irrigación y aplicación de pesticidas. Al
final de la temporada de crecimiento, la biomasa puede ser recogida o permanecer como residuos que
van a descomponerse. El modelo inlcuye además opciones de pastoreo y de aprovechamiento del agua.
6.2 Descripción del modelo de precipitación horizontal
Navarrete (2004) implementó un modelo de precipitación horizontal basado en el modelo de
Merriam (1973); este es un modelo matemático que incluye los parámetros físicos que influyen en el
fenómeno de precipitación horizontal, junto con un parámetro de calibración relacionado con el área de
las superficies de captura.
El modelo de Merriam, propone que la precipitación horizontal se puede expresar como
F = w.u.t.E
en donde F: Precipitación horizontal
w: Contenido de agua en la atmósfera
u: Velocidad del viento
t: Tiempo de exposición
E: Factor de eficiencia de captura
El modelo implementado por Navarrete, supone que la captura de agua atmosférica no es
uniforme para toda el área de la cuenca, sino que la distribución de esta es función de la altura. Por
esto incorporó ciertos parámetros que incluyeran estas consideraciones en el momento de formar las
36
Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
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series de precipitación horizontal a partir de las series de velocidad del viento y de las características
físicas de la cuenca, aprovechando las herramientas de ArcView. El modelo de Navarrete, es un modelo
multiplicativo que se muestra a continuación.
PH = w.u.t.E.Cei.Ca.K
en donde PH: Precipitación horizontal
w: Contenido de agua en la atmósfera
u: Velocidad del viento
t: Tiempo de exposición
E: Eficiencia de captura
Cei: Coeficiente de elevación e incidencia
Ca: Coeficiente de altura
K: Coeficiente de calibración
En el modelo de Navarrete, el coeficiente de eficiencia de captura es asumido como una
constante igual a 0.04, basándose en el valor usado en las mediciones de Merriam de la precipitación
horizontal.
El coeficiente de elevación e incidencia, Cei, pretende incluir el efecto de las diferencias de la
incidencia de las masas de aire húmedo sobre el área de estudio. Este parámetro se define como el
porcentaje de área influenciada por cada rango de dirección del viento (la cuenca está afectada
únicamente por las direcciones N, NE y NW). A partir de esto, Navarrete generó una serie de tiempo
para este parámetro basándose en las series históricas de velocidad del viento.
37
Gráfica 1. Serie de tiempo del factor Cei. Navarrete, 2004.
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El coeficiente de altura, Ca, fue definido con el objeto de distribuir la precipitación horizontal
en la altura. De este modo las HRU que se encuentran a mayor altitud, presentan una mayor capacidad
de captura que las que se encuentran a alturas menores. Navarrete divide la cuenca en 4 rangos de
altura, para hacer que este parámetro sea un factor de ponderación de cada uno de ellos según el área
que posea.
Rango (m) Porcentaje de área Ca
2710-2970 0.13 0.001
2970-3230 19.64 0.196
3230-3490 39.03 0.390
3490-3750 41.20 0.412
Tabla 1. Coeficiente Ca. Navarrete, 2004.
Una vez se definidos estos rangos, se establecieron estaciones ficticias a las que se aplicaría la
precipitación vertical más la precipitación horizontal, como series de tiempo generadas con el modelo
conformado como se describió anteriormente.
El factor K fue utilizado como un parámetro de calibración, que relaciona la precipitación
horizontal con la precipitación vertical; la expresa como un porcentaje de ésta.
La calibración del modelo fue hecha al nivel del suelo, variando la conductividad hidráulica
saturada (K) y la densidad húmeda del suelo (BD); y a nivel de las coberturas vegetales, variando los
números de curva (CN). El modelo acoplado de precipitación horizontal, se calibró valiéndose del
parámetro K arriba indicado hasta obtener series de caudales que se ajustaran a los valores registrados
en cuatro estaciones limnigráficas. El ajuste obtenido por el modelo compuesto implementado por
Navarrete, se puede apreciar en las series de tiempo de caudales que se muestran a continuación en la
gráfica 2.
38
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1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984
Gráfica 2. Ajuste del modelo de Navarrete
39
0.00000
0.05000
0.10000
0.15000
0.20000
0.25000
0.30000
0.35000
0.40000
0.45000
0.50000
0.55000
0.60000
Pozo 4
Qobs4
Qsim4
m3/
s
0.00000
0.20000
0.40000
0.60000
0.80000
1.00000
1.20000
1.40000
1.60000
1.80000
2.00000
Pozo 3
Qobs3
Qsim3
m3/
s
0.00000
0.25000
0.50000
0.75000
1.00000
1.25000
1.50000
1.75000
2.00000
2.25000
2.50000
Pozo 2
Qsim2
Qobs2
m3/
s
0.00000
0.05000
0.10000
0.15000
0.20000
0.25000
0.30000
0.35000
0.40000
0.45000
0.50000
0.55000
0.60000
0.65000
0.70000
Pozo 1
Qsim1
Qobs1
m3/
s
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7. CASO DE ESTUDIO. CUENCA DEL RÍO BLANCO
El Río Blanco hace parte de la red hidrográfica del sistema Chingaza. El Páramo de Chingaza
está localizado en la cordillera Oriental de Colombia entre los 4° 30’- 4° 48’ latitud Norte y 73° 42’-73°
53’ longitud Oeste, 40 km al nordeste de Bogotá. En 1977, con la creación del Parque Nacional Natural
Chingaza, entró a formar parte del Sistema Nacional de Parques Naturales y Áreas Protegidas de
Colombia. El Parque inicialmente abarcó un área aproximada de 50374 Ha, incluyendo la totalidad del
Páramo de Chingaza; en 1998 fue extendida su cobertura en 26226 Ha, correspondientes al ecosistema
de Selva Andina de los Farallones de Medina desde los 800 m de elevación en la vertiente oriental de la
cordillera. Durante la década de los años ’70s la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá
adquirió grandes extensiones del Páramo de Chingaza y construyó en él importantes obras de
infraestructura, como carreteras de acceso, el embalse de Chuza y un sistema de túneles de conducción
de agua de más de 50 km de longitud, con el fin de atender la creciente demanda de agua potable para
Bogotá. Gracias a los esfuerzos de estas dos instituciones estatales (el Sistema Nacional de Áreas
Protegidas y la EAAB), el Páramo de Chingaza es hoy uno de los páramos mejor conservados de Colombia
(Madriñán, 2005).
El sistema del Río Blanco se ubica entre los municipios de La Calera, Guasca y Choachí. Hace
parte del sistema Chingaza de captación de agua potable para la ciudad de Bogotá, aportando
aproximadamente 4.4 m3/s a partir de 26 cauces que se reúnen en cuatro pozos, cada uno de los cuales
cuenta con una estación limnigráfica.
40
Illustración 17. Sitio de estudio. Tomado de Parques Nacionales de Colombia.
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• El pozo 1 está ubicado sobre el cauce de la quebrada Cortadera. Capta un caudal medio de 2.95
m3/s proveniente de un proyecto de aprovechamiento adicional ubicado sobre la ladera oriental de la
cuenca alta del río Blanco; además de los caudales de las quebradas Cortadera y Peñas Blancas, que
aportan un caudal promedio de 0.2 m3/s y mínimo de 0.04 m3/s.
• El pozo 2 toma el agua de las quebradas Palacio y Buitrago, con un caudal medio de 0.76 m3/s y
mínimo de 0.06 m3/s.
• El pozo 3 capta el agua de la quebrada Piedras Gordas. Esta aporta un caudal medio de 0.5 m3/s que
desciende en verano hasta 0.03 m3/s.
• El pozo 4 capta el agua de la quebrada La Horqueta, que tiene un caudal medio de 0.21 m3/s y
desciende en verano hasta 0.02 m3/s.
En la figura 1 se muestra el mapa digital de la cuenca que respresenta el área de estudio junto a
la red hidrográfica correspondiente. En la figura 2 se representa la composición de la cuenca en cuanto
a tipo de suelo. La tabla 2 contiene la descripción de los tipos de suelo presentes en el área de estudio.
Tipo de Suelo % Área Descripción
MEF
51.09%
Relieve ligera a fuertemente escarpado, con pendientes de 50-75%,afectado en sectores por erosión hídrica laminar en grado ligero;suelos profundos a superficiales, bien a excesivamente drenados,con texturas finas a moderadamente gruesas, reacción extremada amuy fuertemente ácida, mediana saturación de aluminio yfertilidad moderada a baja.Tipo de relieve: Crestones.Material Parental: Rocas clásticas limoarcillosas y arenosas.Clima: Muy frío, muy húmedo.
41
Figura 1. Cuenca de estudio Figura 2. Suelos Figura 3. Cobertura vegetal
Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
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Tipo de Suelo % Área Descripción
MGF
48.91%
Relieve fuertemente quebrado a fuertemente escarpado, conpendientes superiores a 25%; suelos moderadamente profundos amuy superficiales, bien drenados, de texturas moderadamente finasa gruesas, reacción extremadamente ácida, alta saturación dealuminio y fertilidad baja.Tipo de relieve: Espinazos, crestas y escarpes mayores.Material Parental: Rocas clásticas limoarcillosas y arenosas.Clima: Extremadamente frío húmedo.
Tabla 2. Suelos en la zona de estudio. Navarrete, 2004.
En la figura 3, se muestran los diferentes usos del suelo presentes en el área de estudio. Del
mismo modo, la tabla 3 contiene la descripción de cada tipo de cobertura vegetal.
Tipo deVegetación
% Área Descripción
Arbustal bajo
25.79%
Predominan los arbustos cuya altura no supera los 3 m y un estratoherbáceo denso. Este tipo de cobertura es producto, en ocasiones,del abandono de actividades agropecuarias, permitiendo laaparición espontánea de especies pioneras que constituyen la faseinicial de las sucesiones vegetales.
Bosqueintervenido
19.52%
Comprende estratos arbóreo, subarbóreo, herbáceo y epífitas, quecrecen y evolucionan espontáneamente obedeciendo a lascondiciones ecológicas del área. Se caracteriza por la intervenciónantrópica representada en la explotación maderera.
Miscelánea
5.71%
Corresponde a gramíneas de porte bajo, por lo general con alturasinferiores a 30 cm, que han prosperado espontáneamente; y a lavegetación herbácea que se desarrolla en zonas de subpáramo ypáramo que han sido fuertemente intervenidas y las cuales sondedicadas a la ganadería extensiva.
Vegetación depáramo 48.98%
Corresponde a los diferentes tipos de vegetación descritos en lasección 4.3. Comprende frailejonales, arbustales, pajonales,pastizales etc.
Tabla 3. Uso del suelo en la zona de estudio. Navarrete, 2004.
El clíma de la zona está marcado por un régimen monomodal de precipitación, con mayor lluvia
en los meses de junio y julio, y menor precipitación en los meses de diciembre y enero (Gráfica 5). La
humedad relativa media se encuentra entre el 80 y 90% a lo largo del año como se puede apreciar en la
gráfica 3. La temperatura media es de unos 13 ºC en la estación Palacios Guasca y ésta es bastante
42
Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
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estable a lo largo del año. Para la estación Chingaza la temperatura media está alrededor de los 10 ºC y
es cerca de 9 ºC en la estación Presa Golillas.
Estación Palacios Guasca Estación Chingaza Estación Presa Golillas
Precipitación media mensual
43
Gráfica 4. Temperatura. Navarrete, 2004.
Gráfica 3. Humedad relativa. Navarrete, 2004.
Gráfica 5. Precipitación media mensual.Navarrete, 2004.
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7.1 Escenarios de manejo
En el área de estudio se encuentran 4 tipos de vegetación: Vegetación de páramo, arbustos
bajos, bosque intervenido y vegetación miscelánea (correspondiente a pastizales). En la tabla 4 se
resumen algunas propiedades relevantes de los tipos de vegetación que se definen como sigue:
BIO_E: Eficiencia del uso de la radiación. Es la cantidad de biomasa seca producida por unidad
de radiación interceptada. Representa la tasa de crecimiento potencial (en condiciones ideales
de cero estrés) por unidad de radiación.
BLAI: Índice máximo potencial de área foliar. Es la relación entre área foliar y área de suelo.
CHTMX: Altura máxima de la copa.
RDMX: Profundidad máxima radicular.
CN: Número de curva. Es un indicador de la cantidad de escorrentía que se produce como
función del tipo de suelo, de la cobertura vegetal y del manejo del suelo.
La tabla 5 contiene la descripción de la cobertura vegetal en cada uno de los escenarios que se
proponen, como porcentaje de cada uno de los cuatro tipos de vegetación que se tienen en el área de
estudio.
44
Tabla 4. Propiedades de las coberturas vegetales.
BIO_E BLAI CHTMX RDMX CN
- (m) (m) -VEPA 47 6 2.5 2.2 56MISC 35 4 0.5 2 57BOIN 15 5 10 3 62ARBA 35 4 0.5 2 58
(kg/ha)/(MJ/m2)
Tabla 5. Porcentajes de cada tipo de vegetación por escenario.
VEPA MISC BOIN ARBA
E Real 48.98% 5.71% 19.52% 25.79%E1 48.98% - 51.02% -E2 48.98% - 19.52% 31.50%E3 - 30.00% 50.00% 20.00%
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Se plantearon diferentes estados de cobertura vegetal que podrían representar las situaciones
resultantes de planes de manejo que se puedan implementar en la cuenca. Las coberturas vegetales
pretenden representar tendencias realistas de la respuesta de las poblaciones vegetales frente a los
cambios que se hagan en los usos del suelo en los páramos. Del mismo modo, las especies vegetales que
se presentan en los escenarios de modelación corresponden a las coberturas vegetales encontradas en el
área de estudio. Se variaron las áreas que son cubiertas por los diferentes tipos de vegetación, para
poder reconocer el impacto del cambio del uso del suelo sobre el comportamiento hidrológico de la
cuenca.
Escenario 1
En el primer escenario se plantea un panorama de recuperación de la cuenca, en el que la vegetación
intervenida por la agricultura y la ganadería empieza a ver una sucesión con la llegada de especies más
altas. La cobertura corresponde a bosque intervenido en 51.02% y vegetación de páramo en 48.98% (ver
descripción de las coberturas en la tabla 3). La porción nativa correspondiente a vegetación de páramo
se deja sin intervenir, mientras que el área restante se modela en una situación intermedia de
recuperación, en la que las áreas que estaban inicialmente cubiertas de pastizales y arbustos bajos
adquieren una vegetación en promedio más alta. El área de bosque intervenido pasa de 19.52 a 51.02%.
Escenario 2
En el segundo escenario se propone un segundo momento de recuperación. En este panorama, la
vegetación más baja correspondiente a la cobertura miscelánea, es remplazada por arbustos de mayor
tamaño. El área cubierta por las especies más altas es aumentada. La cobertura comprende vegetación
de páramo en 48.98%, arbustal bajo en 31.5% y 19.52% de bosque intervenido. Este escenario se puede
45
Figura 4. Escenario 1 Figura 5. Escenario 2 Figura 6. Escenario 3
Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
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entender como el siguiente al escenario 1, si continúan los planes de manejo que produzcan este
resultado sobre la conformación de la capa vegetal.
Escenario 3
En este escenario se quiere mostrar la respuesta del sistema a una intervención sobre toda la cuenca,
que se puede caracterizar como una disminución general del promedio de altura de la capa vegetal.
Este panorama se presentaría si la fase de la vegetación que corresponde a arbustos es degradada a
pastizales (misceláneo) y parte del bosque intervenido se convierte en áreas de arbustos de menor
tamaño. El área cubierta por arbustos bajos pasa de 26% a 20%, el área cubierta por pastizales pasa de 5
a 30%, en tanto que el área cubierta por bosque intervenido pasa de 20% a 50% y la vegetación nativa
de páramo desaparece.
7.2 Modelación y análisis de resultados
Los escenarios descritos en el numeral anterior fueron modelados en AvSWAT utilizando el
modelo implementado y calibrado por Navarrete (2004). Se escogió el periodo de enero de 1978 hasta
diciembre de 1984 para la modelación, ya que se contaba con la información climatológica para este
periodo, y se quería además simular un periodo prolongado de tiempo para observar la respuesta del
modelo frente a los ciclos climatológicos. Los datos se obtuvieron a nivel mensual y se presentan en la
gráfica 6 para cada uno de los caudales de salida de la cuenca que cuentan con una estación
limnigráfica, y que corresponden a las subcuencas 61, 62, 63 y 64 en el modelo.
En la gráfica 6 se observa muy poca diferencia entre los resultados que produce la modelación
de los diferentes escenarios de manejo, sin embargo existe una respuesta del modelo frente a las
variaciones del sistema que debió ser analizada en mayor detalle. El modelo parece producir valores de
caudales más uniformes en los tres escenarios para los valores medios, en tanto que para los valores
mínimos y máximos se presenta mayor variación en la predicción del modelo para los diferentes
escenarios.
46
Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
Universidad de Los Andes, Bogotá.
Gráfica 6. Precipitación media mensual.
47
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
Pozo 2
Real
Escenario 1Escenario 2
Escenario 3m3/
s
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Pozo 3
RealEscenario 1
Escenario 2Escenario 3m
3/s
1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
Pozo 4
Real
Escenario 1Escenario 2
Escenario 3m3
/s
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
Pozo 1
RealEscenario 1
Escenario 2Escenario 3
m3/s
Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
Universidad de Los Andes, Bogotá.
En la gráfica 7 que se presenta a continuación, se puede apreciar en mejor medida la respuesta
del sistema frente a los diferentes escenarios planteados en los cuatro pozos. El escenario 1 produce un
incremento en el caudal promedio multianual en los cuatro pozos con respecto al estado real, el
escenario 2 produce un incremento aún mayor en los caudales en todos los casos. Por otra parte, el
escenario 3 produce una ligera disminución el la producción de caudales en dos de los pozos y un
pequeño incremento en los otros dos.
Gráfica 7. Caudal promedio multianual.
Con el propósito de tener una mejor base de análisis para los resultados encontrados, se corrió
el modelo cuatro veces más para obtener la respuesta independiente de cada uno de los tipos de
coberturas vegetales, es decir, se aplicó un solo tipo de cobertura para la cuenca completa con el fin de
poder obtener la respuesta del sistema a cada uno de los tipos de uso de suelo que son posibles en el
48
P1
0.20000
0.20100
0.20200
0.20300
0.20400
0.20500
0.20600
0.20700
0.20800
0.20900
0.21000
Pozo 1
Real
E1
E2
E3m3/
s
P2
0.80000
0.80250
0.80500
0.80750
0.81000
0.81250
0.81500
0.81750
0.82000
0.82250
0.82500
0.82750
0.83000
Pozo 2
Real
E1
E2
E3m3/
s
P4
0.28000
0.28200
0.28400
0.28600
0.28800
0.29000
0.29200
0.29400
0.29600
0.29800
0.30000
Pozo 4
RealE1
E2E3m
3/s
P3
0.60000
0.60500
0.61000
0.61500
0.62000
0.62500
0.63000
0.63500
0.64000
0.64500
Pozo 3
Real
E1
E2E3m3
/s
Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
Universidad de Los Andes, Bogotá.
caso de estudio. La tabla 4 registra los caudales promedio de cada pozo para los diferentes escenarios
(composición de coberturas vegetales) y para los diferentes tipos de vegetación por separado (bosque
intervenido, miscelánea, arbustal y vegetación de páramo).
Por la tabla 5 se observa que el escenario 1 y el escenario 2 presentan incrementos en los
caudales producidos, sin embargo la respuesta es difícil de apreciar gráficamente en las series de
tiempo de la gráfica 6 debido a que se trata de un aumento modesto.
El escenario 1 produce aumento en los caudales promedio multianuales para todas las
subcuencas. En el pozo 1 se tiene un aumento de 0.63%, en el pozo 2 de 0.46%, en el pozo 3 de 0.3% y
en el 4 se presenta un aumento de 0.27%.
De todas las situaciones, el escenario 2 es el que muestra una respuesta más dramática en
relación con las otras estudiadas. El escenario 2, que estaba planteado como un estado avanzado de
recuperación, muestra respuestas positivas en los cuatro canales que se estudiaron, con incrementos de
1.14%, 2.08%, 3.05% y 3.36% para los pozos 1, 2, 3 y 4 respectivamente.
49
Tabla 6. Caudal promedio multianual.
Caudal promedio (m3/s)E1 E2 E3 BOIN MISC ARBA VEPA Real
P1 0.207835 0.208874 0.205689 0.207934 0.205409 0.205433 0.206672 0.206529P2 0.812734 0.825807 0.810416 0.815112 0.804630 0.804758 0.810080 0.808987P3 0.623793 0.640857 0.623791 0.626185 0.617550 0.617607 0.622390 0.621905P4 0.290299 0.299246 0.287637 0.290641 0.286632 0.286630 0.289118 0.289513
Global 1.934660 1.974784 1.927533 1.939872 1.914221 1.914427 1.928261 1.926934
Tabla 7. Porcentaje del caudal promedio multianual respecto al escenario real.
Porcentaje del caudal promedio E1 E2 E3 BOIN MISC ARBA VEPA
P1 100.63% 101.14% 99.59% 100.68% 99.46% 99.47% 100.07%P2 100.46% 102.08% 100.18% 100.76% 99.46% 99.48% 100.14%P3 100.30% 103.05% 100.30% 100.69% 99.30% 99.31% 100.08%P4 100.27% 103.36% 99.35% 100.39% 99.00% 99.00% 99.86%
Global 100.40% 102.48% 100.03% 100.67% 99.34% 99.35% 100.07%
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El escenario 3 fue propuesto como uno de desmejora. Acá se encuentra una respuesta global
positiva del sistema aunque ésta no es consistente en todos los pozos. En el pozo 2 y el 3, se presenta
un aumento en la producción de caudales de 0.18% y 0.3% respectivamente, y una disminución de 0.41%
y 0.65% para los pozos 1 y 4. Estos resultados pueden deberse probablemente a las diferentes coberturas
que se tenían en el área de las respectivas subcuencas, es decir, que el cambio en el uso del suelo
significó una mejoría para dos de las subcuencas, en tanto que para las otras dos, el cambio de
cobertura vegetal se reflejó como una desmejora desde el punto de vista del rendimiento hídrico.
Los tipos de vegetación existentes en el páramo produjeron respuestas diferentes cuando se
simularon como vegetación única de la cuenca. Cuando se modeló una cobertura completamente
conformada por bosque intervenido, se obtuvo un aumento promedio de 0.67% en la producción de
caudales. La vegetación de páramo también produjo un aumento promedio en los caudales (0.07%)
cuando se utilizó como único uso del suelo. Para vegetación miscelánea y arbustos bajos se tuvieron
respuestas negativas de 0.66% y 0.65%. Estos mismos resultados se pueden observar en la gráfica 8 que
presenta el cambio porcentual de los caudales promedio para los 3 escenarios y los 4 tipos de
vegetación presentes en la zona de estudio utilizados como única cobertura del suelo.
La gráfica 9 que se presenta a continuación, representa el caudal promedio mensual para cada
escenario y cada pozo. No se observa una relación entre la respuesta del modelo (aumento o
disminución de caudales) y la temporada del año, según ésta sea de alta o baja precipitación.
50
Gráfica 8. Cambio porcentual del caudal promediomultianual en los diferentes escenarios.
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5Efecto porcentual del cambio de cobertura
E1E2
E3BOINMISCARBAVEPA
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51
E F M A M J J A S O N D
0.000000
0.100000
0.200000
0.300000
0.400000
0.500000
0.600000
0.700000
0.800000
0.900000
1.000000
1.100000
1.200000
1.300000
1.400000
Caudal Promedio Mensual Pozo 2
Real
Escenario 1
Escenario 2Escenario 3m
3/s
E F M A M J J A S O N D
0.00000
0.10000
0.20000
0.30000
0.40000
0.50000
0.60000
0.70000
0.80000
0.90000
1.00000
1.10000
Caudal Promedio Mensual Pozo 3
Real
Escenario 1
Escenario 2Escenario 3m
3/s
E F M A M J J A S O N D
0.00000
0.02500
0.05000
0.07500
0.10000
0.12500
0.15000
0.17500
0.20000
0.22500
0.25000
0.27500
0.30000
0.32500
0.35000
Caudal Promedio Mensual Pozo 1
Real
Escenario 1Escenario 2
Escenario 3m3/
s
Gráfica 9. Caudales promedio mensuales.E F M A M J J A S O N D
0.00000
0.05000
0.10000
0.15000
0.20000
0.25000
0.30000
0.35000
0.40000
0.45000
0.50000
Caudal Promedio Mensual Pozo 4
Real
Escenario 1
Escenario 2Escenario 3m
3/s
Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
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Las gráficas de dispersión contenidas en la gráfica 10, dejan apreciar la sensibilidad del modelo
a los cambios en las coberturas vegetales en cada uno de los pozos al comparar los caudales reales de
cada canal (representados en el eje de las abscisas), con los simulados por el modelo (en el eje de las
ordenadas). En las gráficas 10 y 11 se ilustran los casos de escribir los datos mensual y diariamente.
Se puede comprobar por la gráfica 10 que, como se anotó anteriormente, el escenario 2 es el
que muestra una mayor respuesta en relación al estado original ya que además de presentar mayor
dispersión en los datos, se puede ver que la mayoría de los caudales producidos en este estado se
encuentran por encima de una línea con pendiente de 45º.
Gráfica 10. Gráficas de dispersión, datos mensuales.
Se obtuvieron datos en base diaria para el año 1981 para poder comparar la respuesta del
modelo en los dos niveles (datos diarios y mensuales). En el caso de los datos escritos diariamente, la
gráfica de dispersión que se muestra a continuación (gráfica 11) permite ver mucho menos la variación
de los datos simulados en los diferentes escenarios frente a los simulados con la cobertura original.
52
0.00000 0.10000 0.20000 0.30000 0.40000 0.50000 0.60000 0.70000
0.00000
0.05000
0.10000
0.15000
0.20000
0.25000
0.30000
0.35000
0.40000
0.45000
0.50000
0.55000
0.60000
0.65000
0.70000
Pozo 1
E1
E2
E3
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
Pozo 2
E1
E2
E3
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
Pozo 3
E1
E2
E3
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
Pozo 4
E1
E2
E3
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Se realizaron gráficas de duración de caudales (ilustradas en la gráfica 11) para ver si en este
sentido, los diferentes escenarios mostraban un comportamiento diferente. Se observa que los tres
escenarios tienen similares curvas de duración de caudales en la simulación. Dado que las curvas se
superponen casi por completo, se puede decir que la distribución de la magnitud de los caudales de
cada pozo en el tiempo, es igual para los diferentes escenarios que se simularon.
Pozo 1
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
0.0285 0.1995 0.3705 0.5415 0.7125 0.8835 1.0545 1.2255 1.3965
Caudal (m3/s)
%T
iem
po
igu
ala
do
o s
up
era
do
E0
E1
E2
E3
Pozo 2
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
0.0574 0.4018 0.7462 1.0906 1.4350 1.7794 2.1238 2.4682 2.8126
Caudal (m3/s)
%T
iem
po
igu
ala
do
o s
up
era
do
E0
E1
E2
E3
Pozo 3
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
0.0662 0.5296 0.9930 1.4564 1.9198 2.3832 2.8466 3.3100
Caudal (m3/s)
%T
iem
po
igu
ala
do
o s
up
era
do
E0
E1E2E3
Pozo 4
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
0.0425 0.3825 0.7225 1.0625 1.4025 1.7425 2.0825
Caudal (m3/s)
%T
iem
po
igu
ala
do
o s
up
era
do
E0
E1
E2
E3
Gráfica 12. Curvas de duración de caudales.
53
Gráfica 11. Gráfica de dispersión, datosdiarios.
0.00000 0.25000 0.50000 0.75000 1.00000 1.25000 1.50000
0.000000.10000
0.20000
0.30000
0.40000
0.50000
0.60000
0.70000
0.80000
0.90000
1.00000
1.10000
1.20000
1.30000
1.40000
1.50000
Pozo 1
E1
E2
E3
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8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•••• Debido a que el modelo de precipitación horizontal se planteó teniendo en cuenta aspectos físicos
como la altura y la incidencia del viento, y dado que incluyó un factor de área de superficie que fue
asumido como una constante, es probable que el modelo compuesto de PH-AvSWAT, implementado
por Navarrete, no sea lo suficientemente sensible a las variaciones en las coberturas vegetales que
se ejerzan en la cuenca.
• Sin información más específica sobre fisiología vegetal en sistemas de páramos, es difícil inferir
sobre la capacidad de captura de agua atmosférica que puedan presentar los diferentes tipos de
vegetación. Por ejemplo, se puede dar cuenta que la vegetación de mayor altura y mayor follaje
tiene mayor área superficial, pero este tipo de vegetación no se encuentra sino en ciertas alturas y
tipos de suelo. Se debe tener certeza sobre la distribución posible de las especies en la altura.
• El modelo de precipitación horizontal de Navarrete se puede complementar convirtiendo el factor de
eficiencia de captura E en una variable que sea función del área. Se pueden realizar experimentos en
los que se utilicen objetos de área conocida (por ejemplo esferas) al tiempo que se registran las
demás condiciones físicas y climáticas que incluye el modelo, y la precipitación por condensación.
Luego se pueden relacionar los valores obtenidos de E con el área foliar de las diferentes especies o
tipos de vegetación que se encuentran en los páramos.
• La inclusión de un factor de área en el modelo de precipitación horizontal desarrollado por
Navarrete, implicaría un proceso similar al realizado por él al calcular el factor Ca. Se pueden definir
valores para las diferentes coberturas y luego establecer estaciones ficticias de precipitación para
asociar las áreas con los diferentes coeficientes de captura que se propongan. Sin embargo se
debería contar con mayor información experimental sobre el comportamiento de las plantas en este
sentido, para asumir valores realistas en esta tarea.
• Existen diferentes teorías sobre los procesos de formación de los páramos así como sobre los
procesos de sucesión que ocurren naturalmente en estos ecosistemas. Es deseable contar con más
estudios sobre la ecología de las plantas en este tipo de sistemas, que incluyan los cambios que
ocurren en los suelos cuando cambian las poblaciones vegetales.
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Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
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9. BIBLIOGRAFÍA
Balslev, H. y Luteyn, James L.. Páramo, An Andean Ecosystem under Human Influence. Academic Press.
1992.
IDEAM, Ministerio del Medio Ambiente, PNUD. Páramos y Ecosistemas Alto Andinos de Colombia en
Condición de Hot Spot y Global Climatic Tensor. 2002.
Instituto de Investigaciones Biológicas Alexander von Humbolt. Proyecto páramo andino: Conservación
de la biodiversidad en el techo de los Andes.
Juan David Navarrete. Hidrología de Páramos. Modelación de la cuenca alta del Río Blanco en AvSWAT
2000. Tesis de maestría en ingeniería civil de la Universidad de los Andes. 2004.
Körner, Christian. Alpine Plant Life, Functional Plant Ecology of High Mountain Systems. 2nd Edition.
Springer. 2003.
Luteyn, James L.. Páramos, A Checklist of Plant Diversity, Geographical Distribution, and Botanical
Literature. The New York Botanical Garden Press. 1999.
Lüttge, Ulrich. Physiological Ecology of Tropical Plants. Springer, 1997.
M. di Luzio, R. Srinivasan, J.G. Arnold, S.L. Neitsch. ArcView Interfase for SWAT 2000 User's Guide.
Texas Water Resources Institute, 2002.
Madriñán, Santiago. Flora Ilustrada del Páramo de Chingaza.
http://chingaza.uniandes.edu.co/chingaza/article.html Recuperado en Mayo 9 de 2005.
Ministerio del Medio Ambiente. Programa para el manejo sostenible y restauración de ecosistemas de la
alta montaña colombiana: PARAMOS. 2001.
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Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.
Universidad de Los Andes, Bogotá.
Ministerio del Medio Ambiente, Reporte Temático sobre Áreas Protegidas.
www.biodiv.org/doc/world/co/co-nr-pa-es.doc Recuperado en Abril 19 de 2005.
Ministerio del Medio Ambiente, Cámara de Comercio de Bogotá. Marco Jurídico del Derecho Ambiental
en Colombia. Departamento de Publicaciones Camara de Comercio de Bogotá, 1996.
Parques Nacionales Naturales de Colombia.
http://www.parquesnacionales.gov.co/areas/lasareas/chingaza/chinintro.htm Recuperado en Mayo 9
de 2005.
S.L. Neitsch, J.G. Arnold, J.R. Kiniry, J.R. Williams, K.W. King. Soil and Water Assessment Tool
Theoretical Documentation. Texas Water Resources Institute, 2002.
S.L. Neitsch, J.G. Arnold, J.R. Kiniry, R. Srinivasan, J.R. Williams. Soil and Water Assessment Tool User's
Manual, Version 2000. Texas Water Resources Institute, 2002.
56