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Foro Andino del Agua 2011 Mesa Temática Nº 4: Protección de Ecosistemas y Fuentes Hídricas. Carlos Llerena
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Carlos A. Llerena Pinto
Universidad Nacional Agraria La Molina
Instituto de Promoción para la Gestión del Agua
Lima, Perú
Servicios ecohidrológicos forestales:aproximaciones y experiencias en los Andes y otras regiones
• La naturaleza nos brinda múltiples bienes y beneficios que
demandan los seres vivos y su entorno y que se dan a plenitud
cuando el medio se encuentra en condiciones prístinas. Estos
beneficios llamados servicios ambientales o ecosistémicos, se
han valorado en los últimos años principalmente en relación al
control del clima, al agua, a la biodiversidad y al paisaje.
• Usando como base el concepto de ecohidrología, esta
presentación enfatizará la relación existente entre los
ecosistemas forestales en especial de cabeceras de cuenca,
laderas y bosques ribereños, y la producción de agua en las
cuencas.
Servicios ecohidrológicos forestales:aproximaciones y experiencias en los Andes y otras regiones
ECOHIDROLOGÍA
• Estudia las múltiples interacciones (en ambas
direcciones) entre la vegetación y el ciclo
hidrológico
– Relaciones suelo-vegetación-atmósfera
– Combinaciones ecología-hidrología-
biogeoquímica, incluyendo las emisiones
de gases efecto invernadero
• ¿Eco-hidrología o hidro-ecología?
• Sirve para predecir los impactos del cambio
climático y actividades antropogénicas en los
ecosistemas
DIVISORIA
Gestión
m u l t i s e c t o r i a l
d e r e c u r s o s
hídricos
Gestión
s e c t o r i a l d e
r e c u r s o s
h í d r i c o s
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G e s t i ó n d e R e c u r s o s N a t u r a l e s
Manejo de Cuencas
ENFOQUES DE GESTIÓN POR CUENCAS (Dourojeanni, 2001)
FUENTE: ECLAC/Dourojeanni/modified
by L. Garcia and E. Aguilar
Relaciones entre
cuenca alta y
cuenca baja
El balance hídrico(ANUAL)
P = Q + ET
En donde: P = Precipitación
Q = Caudal (Q = Es + Ess + Est)
Es = Escurrimiento superficial
(Inf. y Perc.) Ess = Escurrimiento subsuperficial
Est = Escurrimiento subterráneo
ET = Evapotranspiración (ET = E + T)
E = Evaporación =
Esuelo + Efollaje (intercepción) + Eagua
T = Transpiración
(Lima, 1993)
Recursos Forestales
78.8 M ha bosques naturales
74.2 M ha en la Selva
3.6 M ha en la Costa
1.0 M ha en la Sierra
Formaciones
vegetales
Áreas agrícolas y
pecuarias
El Programa Nacional de
Conservación de Bosques
para la Mitigación del
Cambio Climático,
es una iniciativa del MINAM
que propone la protección
indefectible
de 54 millones de hectáreas
de los 72 millones
de bosques tropicales
con los que cuenta el país.
¿Cómo cambian los procesos hidrológicos en función a los gradientes
de humedad de los ecosistemas naturales y que tan vulnerables son
estos a los cambios resultantes de las actividades antrópicas?
Ecosistemas naturales
Bosques y producción de sedimentos 1
• Donde la erosión superficial es el proceso
dominante, la producción de
sedimentos se reduce o incluso se controla
por la reforestación, frecuentemente en
menos de una década.
• Reducciones similares pueden ser
obtenidas por aplicación rigurosa de
cosechas de conservación sin el
incremento en el uso de agua asociado
con los árboles.
• Donde los masivos movimientos
de tierra tienen lugar se debe aceptar la
Perdida de bosques.
Bosques y producción de sedimentos 2
Plantaciones de Porcón,
Cajamarca (aprox. 8000 ha)
Plantaciones en Huancarani, Cusco,
(2006)
Sitios y especies plantadas (Sudáfrica)
1.-Westfalia D. Eucalyptus grandis
2.-Mokobulaan A. Eucalyptus grandis
3.-Mokobulaan B. Pinus patula
4.-Cathedral Peak III. Pinus patula
5.-Lambrechtsbos B. Pinus radiata
6.-Bosbouklook, Pinus radiata
7.-Biesievlei, Pinus radiata
Impacto de la edad y de la especie plantada en el caudal (Bruijnzeel 2004)
¿Plantaciones: buena o mala idea?
• Demanda creciente de productos forestales maderables y no maderables
• Talar más bosque nativo o depender de plantaciones
• Madera o Agua...??? [10 y 1180 kg/día]
• Grupos opuestos a plantaciones forestales por preservar la naturaleza, tendrán que considerar formas de plantaciones pro-naturaleza.
• Plantaciones forestales en el Perú y en el mundo de producción y protección
Reforestación y producción de sedimentos 1
TVA (1961)
White Hollow creek
(100 km²)
Los efectos corriente abajo toman mas tiempo a
medida que la área de la cuenca se incrementa
Reforestación y producción de sedimentos 2
Reducción de producción de sedimentos
en cuencas (muy) grandes
Hay muy pocos datos confiables en
cambios en las cargas de
sedimentos después de la
rehabilitación de tierras en cuencas
muy grandes (> 5,000 km2) pero los
datos sugieren de décadas hasta
siglos para lograr efectos medibles en las
salidas debido :
(a) al material en transito en los lechos y
(b) la continuación de producción
de sedimentos por erosión natural
(ribereña,deslizamientos, etc.) .
• Las fajas de vegetación
natural (NVS) favorecen
mucho más (10-15% )
la ocupación del campo
y tienen hasta el 90% de
efectividad.
• Las fajas de protección de
árboles en lugares
estratégicos estabilizan
pendientes y riberas protegen
zonas urbanas y caminos
Medidas alternativas
(en lugar de reforestación completa)
FSS
FR
FSS
Laderas
FS: Int.> Inf.
BOSQUES DE PROTECCIÓN
BOSQUES DE LADERASBOSQUES RIBEREÑOS
CABECERAS DE CUENCAS
BOSQUES DE PROTECCIÓN
Funciones de los bosques de laderas y de riberas
Tipo Función específica
Geomorfológica Estabilización de taludes de laderas o de orillas
Control de la erosión y retención de sedimentos
Hidrológica Disminución/filtración de escurrimiento superficial
Retención y control de sedimentos
Influencia en la calidad del agua
Climática Absorción de radiación solar
Generación de microclimas
Ecológica Hábitat, abrigo, refugio y alimentación de la fauna
Aporte de materia orgánica al suelo y el agua
Socio-económica Resguardo y seguridad para pobladores
Producción de alimento, bienes y servicios
Obstáculo físico para la agricultura migratoria
El rol de los bosques
en el clima…y
viceversa
Desde:
Salati, E., A. Dall´Olio, J. Gat y E.
Matsui 1979 Recycling of water in the
Amazon basin: an isotope study. Wat.
Resource Res. 15: 1250 – 1250
hasta:
Marengo, J.A. 2006 Mudanças
climáticas globais e seus efeitos sobre a
biodiversidade: caracterizaçào do clima
atual e definiçào das alteraçôes
climáticas para o territorio brasileiro ao
longo do século XXI. Biodiversidade 26,
Brasilia, MMA, 212pp.
“The Amazon Rainforest puts some 20 billion tonnes of water into the atmosphere each day.”Dr Antonio Nobre, INPA
“..8 Trillion tonnes of water every year evaporated from Amazon” - IPCC
The Amazon Water PumpMarengo et al.
2004, Journal
of Climate
Bosque nublado de montaña San Alberto, Parque Nacional Yanachaga-Chemillen
San Alberto, área experimental, bosque nublado,
Parque Nacional Yanachaga-Chemillén,
Oxapampa, Peru
Torres meteorológicas
Patrones orográficos
de nubes
Distribución de raíces finas
Composición atmosférica
Biogenic VOC emissions
Ecología de las epífitas
Ecología de las briofitas
Ecología del sotobosque, arbustos y hierbas
Fisiología de las hojas
• A medida que desaparece el
bosque húmedo tropical, los
bosques montanos aumentan su
importancia como reservas
naturales.
• Debido a sus condiciones climáticas
especificas, estos bosques son
ricos en especies endémicas.
• Las entradas extras de agua por
interceptación de la niebla reducen
la evaporación debido a una menor
radiación y mayor humedad que
produce mayor rendimiento hídrico.
Bosques de niebla: ¿Por qué son importantes?
Año 2005Los diez países con mayor área de bosque
(millones de hectáreas)
FAO Forest Resource Assessment 2005 e INRENA 2003
Perú, un país forestal que no aprovecha bien sus bosques
… ni sus demás recursos y tierras forestales!
MAPA FORESTAL NACIONAL. NRENA - DGEP, 1996
RECURSOS FORESTALES… y
PERÚ 128 521 600 ha
Bosques Naturales 71 869 713 ha 56%
Tierras aptitud forestal 10 500 000 ha 8%
Total: 82 369713 ha 64% !
DEFORESTACIÓN AMAZÓNICA
Se talan y queman 250 000 ha/año (Perú)
MAPA INVENTARIO NACIONAL GEI, PROCLIM - INRENA . 2005
Agricultura migratoria II
A más humo…menos lluvia
El paisaje sigue cambiando
• Creciente cambio de uso de la tierra a cultivos
agrícolas, ganadería, minería, infraestructura,
industrias, carreteras, urbanización.
• La degradación de los suelos y los cambios en
el comportamiento hidrológico se incrementan.
• La calidad de agua disminuye.
• La cobertura y el uso de la tierra después de
la deforestación puede variar mucho y por lo
tanto en el uso del agua por la vegetación, el
escurrimiento y la erosión.
Sistemas intervenidos:
diferencias en la tasa de la degradación
Factores que controlan la erosión superficial
• Precipitación: intensidad y duración controlan la energía cinética e el
impacto de las gotas (“erosividad”) de lluvia, plus la cantidad de flujo
superficial.
• Suelo: capacidad de infiltración afecta la ocurrencia de escorrentía
superficial, la cohesión y estabilidad de los agregados del suelo
determinando su vulnerabilidad (“erodabilidad”).
• Pendiente: longitud (limite!), inclinación, y forma (plana, convexa o
cóncava) todo influencia la velocidad, tipo y cantidad de flujo superficial.
• Cobertura: tipo (planta o material de descomposición), densidad y
grosor, plus cobertura fraccional de la superficie del suelo („contact
cover‟, en contraposición a la cobertura vegetal per se).
Origen y rutas de sedimentos en cuencas forestales
Erosión ribereña
(derrumbes)
DeslizamientosErosión de partículas
(escurrimiento superficial)
Agua de irrigación con bajo
contenido de sedimentos
para mantener la
productividad y bajo costo
de mantenimiento.
Importancia de la buena calidad de agua:1
Importancia de la buena calidad de agua 2
Vida acuática
Navegabilidad
Hidroenergía
Mitos y discusiones frecuentes:
Relaciones entre la cobertura vegetal
(humedales, punas, páramos,
jalcas y bosques) y :
La precipitación
La infiltración y la percolación
El agua del suelo
El caudal de los ríos y las inundaciones
La evapotranspiración
Los servicios ambientales
Calidad del agua
(eutrofización, minería, Hg…)
Las percepciones
“públicas” y las
“científicas” del papel
hidrológico de los
bosques difieren…
• ¿Aumentan la lluvia?
• ¿Previenen caudales extremos?
• ¿Aumentan la producción anual
de agua (descargas totales)?
• ¿Aumentan los caudales de
verano (= flujos base)?
• ¿Previenen los deslizamientos,
la erosión y la sedimentación?
Los beneficios hidrológicos de
los bosques están siendo
seriamente cuestionados…• Las percepciones “publicas” y las “científicas” del
papel hidrológico de los bosques difieren
considerablemente.
• Las percepciones “científicas” tienden a exagerar
el alto uso del agua por los bosques, y ignoran o
no consideran aspectos positivos como el aumento
de la infiltración y la protección de los suelos.
• No todos los bosques son iguales: Generalmente
se ignoran las diferencias entre bosques maduros,
bosques secundarios y plantaciones exóticas.
Los bosques y la producción anual de agua
Árboles/bosques tienen un mayor IAF, albedo más pequeño, raíces más
profundas y una rugosidad aerodinámica mayor que la vegetación arbustiva,
los pastos o los cultivos: por lo tanto su uso de agua es mayor.
El tamaño y la forma (de las hojas)
sí importan…!
Hidrograma: flujo base vs. flujo de tormenta
Durante la lluvia, el agua extra proveniente de las laderas contribuye al incremento de
la descarga. Este “flujo de tormenta” o “flujo rápido” esta frecuentemente separado del
“flujo base” o “flujo retrasado” a través de una línea de separación arbitraria.
Flujo de tormenta
Flujo base
Flujos base desde bosque natural maduro:
confiables y normalmente de buena calidad
Pero la „esponja‟ forestal
tiene sus limites…!
Descarga lenta de agua
por la “esponja forestal”
Importancia practica y local de
los flujos base
• Intercepción reducida (IAF mas pequeño,
menor rugosidad aerodinámica).
• Transpiración reducida (IAF mas
pequeño, mayor albedo y sistema
radicular más superficial), especialmente
durante la época seca.
• Suelos más húmedos producen más
flujos
rápidos (tienen menos almacenamiento
disponible para absorber precipitación).
• Suelos perturbados generan mas flujo
superficial (+ compactación, caminos).
Causas del incremento de producción de agua
después de clareo
• Menos bosques generalmente
significa mayor producción de
agua total; y de flujo de base
también si la capacidad de
infiltración no se disminuye
mucho (caso sin degradación).
• Conversión de bosques de
neblina no produce grandes
cambios en los flujos en caso
de precipitación oculta alta.
• Regeneración de bosques
tiene su precio hidrológico a lo
largo de décadas.
Bosques y producción de agua: conclusión
ALGUNOS CASOS MÁS…
• Ecuador: FONAG y otros
• Costa Rica: FONAFIFO, Monteverde
• Quabbin: Massachusetts, EE.UU.
Perú:
• Alto Mayo, Moyobamba, Región San Martín (Amazonia)
• Jequetepeque, Regiones Cajamarca y La Libertad (Oc. Pacífico)
• Cañete, Lima, (Oc. Pacifico).
• Debe intensificarse la comunicación
entre los investigadores, los que toman
las decisiones, las comunidades locales
y los que desean plantar árboles.
Pero,
• Si la comunidad científica continúa
entregando mensajes contrastantes y
confusos sobre los impactos de la
reforestación confundiremos las
políticas.
Bosques tropicales y agua:
perspectiva politica
Algunas advertencias para
principiantes…
• Es un pecado capital teorizarse antes
de tener datos. Insensiblemente uno
tiende a manipular los hechos y
favorecer sus teorías, en vez de que las
teorías se ajusten a los hechos…
Sherlock Holmes a Dr Watson, en „"A
scandal in Bohemia”
• La dificultad es separar el marco del
hecho de los hechizos de los teóricos y
reporteros…
Sherlock Holmes a Dr Watson, en
“Silver Blaze”
PRIMER CURSO INTERNACIONAL DE ECOHIDROLOGÍA TROPICAL (CIET)
La Molina y Oxapampa, 28 de junio 5 de julio, 2010
Sampurno Bruijnzeel, Marc Mulligan, Conrado Tobón, Juan García-Quijano
Carlos A. Llerena
SEGUNDO CURSO INTERNACIONAL DE ECOHIDROLOGÍA TROPICAL (CIET)
Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín
Conrado Tobón, 2012
MONITOREO HIDROLÓGICO DE ECOSISTEMAS ANDINOS (MHEA)
Universidad de Cuenca, Ecuador, CONDESAN, ECOBONA, UNALM, et al
Rolando Celleri, et al, desde el 2009
ANDEAN AMAZON BRIDGING UPPER & LOWER BASINS
Sesión especial B31C Congreso Internacional Meeting of the Americas
American Geophysical Union (AGU), Foz de Iguazú, Paraná, Brasil,
8-12 agosto 2010
Muchas gracias…!