Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES IZTACALA “Análisis multitemporal de la fragmentación y su relación con actividades antropogénicas en los manglares del estado de Oaxaca, México” T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE B I Ó L O G O PRESENTA: VELÁZQUEZ SALAZAR SAMUEL ASESORA: M. en C. MARÍA TERESA RODRÍGUEZ ZÚÑIGA Los Reyes Iztacala, Edo. de México, 2015 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. 1 Resumen Los manglares son formaciones vegetales que tienen la propiedad de ser tolerantes a la salinidad del agua. Se desarrollan en las planicies costeras de los trópicos y subtrópicos húmedos cerca de la desembocadura de ríos y arroyos o alrededor de esteros y lagunas costeras; este ecosistema es la transición entre ecosistemas terrestres y marinos. Los manglares tienen múltiples funciones ecológicas y brindan una amplia gama de servicios ambientales, sin embargo, en los años recientes su distribución ha sido disminuida a causa de diversas actividades humanas. El presente trabajo tuvo como objetivo analizar la fragmentación del ecosistema de manglar en el estado de Oaxaca en tres fechas (1979, 2005 y 2010). Como insumos se utilizaron los mapas de uso de suelo y vegetación del estado de Oaxaca para las fechas 1979 y 2005 generadas por la CONABIO y se hizo la actualización de la cartografía para el año 2010 utilizando imágenes satelitales SPOT-5 (resolución espacial de 10 m) y el mismo sistema de clasificación. En cuanto a la cobertura de manglar para el año 2010 se registró una superficie de 18 607 ha con área mínima cartografiable de una hectárea. Para evaluar la fragmentación se utilizó el índice desarrollado por Steenmans y Pingborg (2000) que analiza la fragmentación de espacios naturales conectados con respecto a la cobertura antrópica, utilizando celdillas de 50 x 50 m y celdas de análisis de 1 x 1 km, hubo diferencias significativas entre los valores de 1979 a 2005 y de 1979 a 2010 y no se encontraron entre 2005 y 2010, los espacios sensibles a ser fragmentados (naturales) disminuyeron en superficie mientras que los espacios no sensibles (antrópicos) aumentaron a través del tiempo. Las actividades antrópicas se categorizaron de acuerdo con un sistema generado en el presente estudio, este sistema de clasificación representa 10 categorías que comprenden 21 subcategorías, en el año 1979 se identificaron 11 subcategorías y la más abundante fue Poblados rurales (1 238 ha), en 2005 se identificaron 16 y en 2010 se identificaron 18 siendo Poblados urbanos (con 3 104 ha y 3 145 ha respectivamente) la más abundante en ambos años, mientras que la subcategoría menos representada en las tres fechas fue Otras zonas industriales para el año 1979 con 7 ha, Aeropuertos para 2005 con 12 ha y Áreas en construcción para 2010 con 3 ha. Para analizar la relación de las actividades humanas con la fragmentación se calculó el total de superficie por celda ocupada por las distintas actividades, posteriormente se hizo un análisis de regresión multivariado en donde la superficie de las distintas actividades representaban las variables independientes y la fragmentación la variable dependiente; encontrándose que la actividad que más propicia la fragmentación es la clase Agrícola – Pecuaria (β>0.9). Finalmente se estimaron las tasas de cambio por periodos (1979-2005 y 2005-2010) y por año, encontrando que las tasas positivas corresponden a las categorías Desarrollo antrópico (2.42 para 1979-2005 y 1.01 para 2005-2010) y Agrícola – Pecuaria (1.61 para 1979-2005 y 0.9 para 2005-2010) mientras que las negativas a Otra vegetación (-0.97 para 1979-2005 y -1.07 para 2005-2010) y Otros humedales. En general se puede concluir que el paisaje de los manglares del estado de Oaxaca se fragmentó a través del periodo de estudio, las actividades humanas se han intensificado en la zona, principalmente en las localidades de Salina Cruz, Puerto Escondido, San Mateo del Mar y San Dionisio del Mar, siendo la clase Agrícola – Pecuaria la que más se relaciona con la fragmentación en términos generales. Este paulatino deterioro en la conectividad de espacios naturales podría tener repercusiones importantes de seguir el ritmo actual puesto que la permanencia de los servicios ambientales se podría mermar. 2 Agradecimientos A la Universidad Nacional Autónoma de México - Facultad de Estudios Superiores Iztacala por ser mi segunda casa y brindarme la oportunidad de desarrollar mi formación académica. A la Comisión Nacional Para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad por abrirme las puertas a completar parte de la formación académica y mi formación laboral. A la M. en C. María Teresa por darme la oportunidad de desarrollar el trabajo de investigación, haber confiado en mí y brindarme su apoyo. A la M. en Geog. María Isabel y al Dr. Rainer Ressl por darme una grandiosa oportunidad de desarrollo profesional y laboral. A mis sinodales Dr. José Luis Gama, Dr. Horacio Vázquez, M. en C. Francisco López y M. en C. Carlos Troche por sus revisiones, oportunas observaciones y aportaciones para mejorar la calidad del trabajo. También al Dr. Gabriel del Instituto de Biología, UNAM por su ayuda en el análisis estadístico de los datos. Al equipo de manglares de CONABIO quienes también me aportaron enseñanzas durante el desarrollo del trabajo. Dedicatoria A mis padres María Rosario y Nicolás por brindarme siempre apoyo y motivación para seguir adelante, ustedes son parte de lo que soy ahora tanto de mis logros profesionales como personales. Gracias por inculcarme enseñanzas de vida que hasta ahora sigo aprendiendo, sin duda el tenerlos a mi lado es una gran dicha. Los amo. A mis hermanos Daniel, Jonatan, Roberto y David por todos los momentos que hemos pasado juntos, ustedes siempre han sido y serán parte importante de mi vida, la experiencia de que en cada momento cuento con ustedes es invaluable. A Martha por el gran apoyo que me has brindado en este lapso de vida que llevamos juntos, por tu paciencia y tus consejos, por brindarme tu apoyo en todo momento. Te amo. A mis amigos Rodrigo, Ismael (Cabañas), Eduardo (Frodo), Jonathan y Roberto (Potter) porque compartimos muchos momentos juntos, fuimos compañeros durante la carrera y pese a que no nos frecuentemos muy seguido, saben que seguimos siendo amigos. A mis compañeros de carrera tanto a los de la mañana como a los de la tarde. Y también a todos los profesores que con sus enseñanzas fueron parte de mi formación académica durante la carrera. 3 Contenido 1 Introducción ................................................................................................................... 6 2 Marco Teórico ................................................................................................................ 8 2.1 El ecosistema de manglar ....................................................................................... 8 2.2 Fragmentación del paisaje .................................................................................... 12 2.2.1 Conceptos básicos .......................................................................................... 12 2.2.2 Causas y consecuencias de la fragmentación................................................ 14 2.3 La percepción remota en el estudio del ecosistema manglar ................................ 16 2.3.1 Imágenes SPOT ............................................................................................. 20 3 Antecedentes ............................................................................................................... 21 4 Justificación ................................................................................................................. 24 5 Hipótesis ...................................................................................................................... 25 6 Objetivos ...................................................................................................................... 25 6.1 Objetivo general .................................................................................................... 25 6.2 Objetivos particulares ............................................................................................ 25 7 Zona de estudio ........................................................................................................... 25 7.1 Ubicación ............................................................................................................... 25 7.2 Clima ..................................................................................................................... 26 7.3 Geomorfología ....................................................................................................... 26 7.4 Hidrología .............................................................................................................. 27 7.5 Flora y fauna ......................................................................................................... 27 8 Metodología ................................................................................................................. 29 8.1 Antecedentes metodológicos de la generación de la línea base y análisis retrospectivo del SMMM .................................................................................................. 29 8.2 Imágenes de satélite SPOT-5 ............................................................................... 31 8.3 Mapa de manglares y coberturas aledañas 2010 .................................................. 32 8.4 Estimación del índice de fragmentación ................................................................ 33 8.5 Mapa de fragmentación ......................................................................................... 35 8.6 Identificación de las actividades humanas ............................................................ 36 8.7 Estimación de la tasa de cambio ........................................................................... 38 9 Resultados ................................................................................................................... 39 9.1 Coberturas de suelo .............................................................................................. 39 9.2 Fragmentación ...................................................................................................... 40 9.2.1 Caracterización de los diferentes tipos de fragmentación ............................... 40 9.2.2 Grados de fragmentación en el área de estudio para 1979, 2005 y 2010 ...... 42 9.3 Actividades humanas ............................................................................................ 44 4 9.3.1 Superficie de las categorías antrópicas en el área de estudio ........................ 44 9.4 Dinámica de la fragmentación entre periodos (1979-2005 y 2005-2010) .............. 51 9.5 Tasa de cambio ..................................................................................................... 55 10 Discusión .................................................................................................................. 56 10.1 Cobertura de suelo ............................................................................................. 56 10.2 Actividades humanas ......................................................................................... 58 10.3 Fragmentación ................................................................................................... 63 10.4 Tasa de cambio .................................................................................................. 67 10.5 Propuestas para la conservación del manglar ................................................... 68 11 Conclusiones y recomendaciones ............................................................................ 71 12 Bibliografía ................................................................................................................ 72 Anexos ............................................................................................................................... 82 12.1 Anexo 1. Mapas ................................................................................................. 82 12.2 Anexo 2. Algoritmo ISODATA .......................................................................... 115 Índice de Figuras Figura 1. Sistema de percepción remota. Adaptado de Chuvieco, 2002 ............................ 17 Figura 2. Espectro Electromagnético. Tomado de Chuvieco, 2002 .................................... 18 Figura 3. Ejemplo para el cálculo del índice de fragmentación según Steenmans y Pinborg (2000) ................................................................................................................................. 34 Figura 4. Ejemplos de celdas con las diferentes categorías de fragmentación .................. 41 Figura 5. Transición de áreas en construcción y expansión urbana e industrial en Salina Cruz, Oaxaca ...................................................................................................................... 46 Figura 6. Proceso de expansión del poblado San Dionisio del Mar, en donde se ganaron 77 hectáreas de poblado de 1979 a 2005. ......................................................................... 47 Figura 7. Cambio de manglar a manglar perturbado, en Bajos de Coyula, del periodo 1979 a 2005 se perdieron 12 hectáreas de mangar, posteriormente de 2005 a 2010 25 hectáreas de este manglar se perturbaron. ........................................................................ 48 Figura 8. Incremento en superficie de la subcategoría Poblados y Vías de Comunicación en San Mateo del Mar. ....................................................................................................... 49 Figura 9. Ampliación en un canal en la Laguna Inferior, pasó de 20 m de abertura en 1979 a 80 metros en 2005 y 2010 ............................................................................................... 50 file:///C:/Users/svelaz/Google%20Drive/Tesis_FINAL.docx%23_Toc422750995 5 Figura 10. Se muestran cinco ejemplos de la dinámica de la fragmentación en las celdas a largo de las tres fechas de estudio. .................................................................................... 54 Figura 11. La clasificación no supervisada intenta identificar los grupos espectrales presentes en la imagen. Tomado de Chuvieco (2002). .................................................... 115 Figura 12. Esquema del algoritmo ISODATA. (a) selección de los centros de clase iniciales; (b) asignación del centro más próximo; (c) desplazamiento de los centros de clase; (d) segunda interación con asignación al más próximo. Tomado de Chuvieco (2002). ......................................................................................................................................... 117 6 1 Introducción México es un país megadiverso y las causas derivan principalmente de la ubicación geográfica y distribución orográfica del territorio nacional,que se encuentra en la zona de transición entre dos grandes regiones biogeográficas, la neártica y la neotropical (Espinosa et al. 2008). Esto propicia la formación de variados ecosistemas a tal grado que México ocupa el segundo lugar en tipos de ecosistemas y estos albergan alrededor del 10% de la diversidad biológica del mundo. Si se toma en cuenta el número de hábitats y ecorregiones, México es el más diverso de la región de Latinoamérica y del Caribe, presentándose desde selvas cálido-húmedas, bosques templados, hasta variados matorrales xerófilos, humedales costeros, etc. (Mittermeier y Goettsch, 1992). Dentro de los humedales costeros más importantes se encuentran los manglares, que son formaciones vegetales que tienen la propiedad de ser tolerantes a la salinidad del agua. Se desarrollan en las planicies costeras de los trópicos y subtrópicos húmedos cerca de desembocadura de ríos y arroyos o alrededor de esteros y lagunas costeras; este ecosistema es la transición entre ecosistemas terrestres y marinos. En el mundo se conocen alrededor de 70 especies de mangle agrupadas en diferentes familias y géneros (Polidoro et al. 2010 y Spalding et al. 2010). En México predominan cuatro especies de mangle: el mangle rojo (Rhizophora mangle), el mangle blanco (Laguncularia racemosa), el mangle negro (Avicennia germinans) y el mangle botoncillo (Conocarpus erectus) (López-Portillo y Ezcurra, 2002). En el país estas cuatro especies están en la categoría de amenazadas, de acuerdo con la NOM-059-SEMARNAT-2010 ya que podrían llegar a encontrarse en peligro de desaparecer a corto o mediano plazo, si siguen operando los factores que inciden negativamente en su viabilidad, al ocasionar el deterioro o modificación de su hábitat o disminuir directamente el tamaño de sus poblaciones. Entre las importancia económica y beneficios, se considera que son barreras naturales que retienen la erosión y forman suelos, generan gran cantidad de nutrientes por lo que son muy productivos, son zonas de protección y crianza de especies de importancia pesquera como peces, camarones, langostinos, moluscos y cangrejos; son un filtro biológico ya que retienen y procesan contaminantes utilizados en la agricultura, abastecen a los mantos acuíferos, capturan gases de efecto invernadero, además son fuente de 7 materiales para la construcción de viviendas rurales, entre otras (Bergstrom et al. 1990; Primavera, 2000 y Mitsch y Gosselink 2000). Las actividades humanas constituyen una de las principales amenazas para los manglares y pueden influir de manera directa o indirecta sobre el ecosistema; de manera directa cuando son cortados para la extracción de madera para diferentes usos (Rodríguez- Zúñiga et al., 2011), la construcción de caminos o carreteras, urbanización de zonas costeras, construcción de centros turísticos, obras de infraestructura petrolera o líneas de distribución de energía eléctrica; de manera indirecta con el cambio en la hidrología en las zonas aledañas, contaminación cuenca arriba de los ríos, cambio en los flujos hidrológicos, entre otras (López-Portillo y Ezcurra, 2002; Spalding et al., 2010; Brondizio y Chowdhury, 2012). Entre las consecuencias de actividades humanas se encuentra el proceso de cambio de las coberturas del suelo y la fragmentación de los ecosistemas. La fragmentación es el proceso de destrucción parcial del hábitat natural que deja remanentes de menor tamaño esparcidos dentro y entre otros tipos de hábitats a través del nuevo paisaje creado. La fragmentación también produce la reducción del tamaño original del hábitat, a la vez que aumenta el número de fragmentos, el área de borde y el aislamiento entre ellos (Andrén, 1996; Botkin y Keller, 1997; Melina y James, 2006). El proceso de fragmentación se considera como una de las mayores amenazas para la conservación de la biodiversidad y de las funciones ecológicas de las cubiertas naturales, por ello existe un gran interés en analizar la fragmentación y en los últimos años se han desarrollado o adaptado multitud de índices y técnicas para cuantificarla (Ochoa, 2000; Steenmans y Pinborg 2000; Martínez et al. 2002; Ritters et al. 2002; Gurrutxaga, 2003; Varga et al., 2005; Cayuela, 2006; Chapa et al. 2008; Vargas, 2008, Saura 2011, Reza, 2014 y Samsuri et al., 2014). La información espacial requerida para este tipo de análisis se encuentra cada vez con un mayor acceso, debido al rápido desarrollo en las últimas décadas en los sistemas de teledetección y de observación de la tierra, de manera que las imágenes satelitales y las técnicas de percepción remota se usan frecuentemente para estos fines (Berlanga y Ruiz, 2007; García et al., 2008 y Labrador-García et al., 2012). 8 2 Marco Teórico 2.1 El ecosistema de manglar El ecosistema de manglar es un conjunto de habitas con características acuáticas y terrestres, conformado por bosques hidrófilos leñosos, distintos tipos de especies de fauna, micronutrientes, componentes abióticos, suelo y agua circundantes. Los manglares son las especies vegetales dominantes en este ecosistema que lleva su nombre, conforman masas forestales densas con alturas que pueden alcanzar los 25 m pero que casi siempre son más bajas. Dentro de las especies asociadas a los manglares se pueden encontrar halófitas como Salicornia spp., Batis marítima (Tomlinson, 1986), Bravaisia integérrima (Miranda y Hernández, 1963) Prosopis spp. (Moreno y Álvarez, 2003), Haematoxylum campechianum (Moreno y Álvarez, 2003 y Barba, et. al., 2013). Los manglares se encuentran en el ecotono entre los ambientes marino y terrestre. Los manglares tienen la capacidad de desarrollarse en salinidades que van desde cero UPS (Unidades Prácticas de Salinidad) (dulceacuícolas) hasta hipersalinas (más de 40 y hasta 90 UPS) alcanzando su máximo desarrollo en condiciones salobres (aproximadamente 15 ups) (Tomlinson, 1986). Las especies de manglar poseen adaptaciones morfológicas y fisiológicas que les permiten ocupar hábitats bajo condiciones especiales, tales como suelos desde limosos hasta arenosos, inestables y con baja concentración de oxígeno, en ambientes salinos y salobres. Asimismo, estas especies han desarrollado estrategias reproductivas como la viviparidad o criptoviviparidad (frutos que germinan en la planta madre y que forman propágulos e hipocotilos), algunas especies presentan un sistema de raíces verticales conocidos pneumatóforos que capturan oxígeno atmosférico y raíces que penetran hasta 60 cm y que dan estabilidad al tronco. Además tienen glándulas en las hojas que les permiten excretar el exceso de sal y hojas gruesas. Los manglares, las lagunas costeras, estuarios, marismas, arrecifes de coral, pastos marinos son reconocidos como ecosistemas con alta productividad (Lara et al., 2008). Esto se debe principalmente a la disponibilidad de nutrientes provenientes del arrastre de los ríos y escurrimientos terrestres. Los manglares y los complejos lagunares-estuarinos, a diferencia de los bosques templados y selvas tropicales, son ecosistemas abiertos, porque 9 para su funcionamiento requieren el aporte de agua dulce por ríos, arroyos, y mantos freáticos, así como parte del agua marina. Los ríos, los ecosistemas lagunares-estuarinos, entre ellos los manglares y las zonas marinas adyacentes están funcionalmente vinculados a través de las mareas y bocas. Las actividades en la zona adyacente son factores importantes de influencia en los procesos funcionales de los manglares (Agraz- Hernández et al., 2001). Dentro de las características más importantes de los elementos del manglar es su adaptación a condiciones específicas de periodicidad de inundación y exposición al aire (intercambio gaseoso), diferente para cada especie. Esto determina la distribución y zonificación de los manglares e incluso influye en la sucesión. Estas condiciones resultande la zona en particular y son producto de la combinación de las mareas, aportes fluviales, escurrimientos terrestres, precipitación-evaporación, viento, profundidad y geomorfología del cuerpo de agua adyacente, relaciones de acreción y subsidencia y la extensión de su nivel microtopográfico óptimo (este puede variar de acuerdo a la especie, por ejemplo el R. mangle se encuentra en condiciones microtopográficas más oscilantes distintas a C. erectus más estables). En las costas mexicanas se encuentran cuatro especies de mangle principalmente formando este ecosistema: R. mangle, L. racemosa, A. germinans y C. erectus. Rizophora mangle se encuentra en las condiciones de mayor inmersión del suelo y de menor salinidad (0 a 37 UPS, con tolerancia de hasta 65 UPS), considerándose como una especie pionera en los límites terrestres y marinos. Esta especie posee un mecanismo de exclusión de sales, así como lenticelas en las raíces adventicias para captar oxígeno atmosférico. Se desarrolla en las desembocaduras de los ríos donde forma lagunas someras con aguas salobres sujetas a la actividad de las mareas (Agráz-Hernández et al., 2006). Rizophora mangle es un árbol perennifolio de 1.5 a 15 m (hasta 30 m) con un diámetro normal (DN), denominado también como diámetro a la altura del pecho (DAP) de hasta 50 cm, de copa redondeada con hojas opuestas simples, pedicioladas, elípticas a oblongadas, aglomeradas en las puntas de las ramas de 8 a 13 cm de largo por 4 a 5.5 cm de ancho; de tronco recto y ramas apoyadas en numerosas raíces aéreas simples o 10 dicotómicamente ramificadas, con numerosas lenticelas, la corteza externa es de color olivo pálido que si se raspa adquiere un color rojo. Es una planta hermafrodita que presenta inflorescencias simples con 2 o 3 flores, pedúnculos de 3 a 5 cm flores actinomórficas, frutos tipo baya de color pardo, coriácea, dura, piriforme, farinosa de 2 a 3 cm de largo por 1.5 cm de ancho en la base, cáliz persistente, se desarrolla una semilla por fruto rara vez dos. Una sola semilla germina en el interior del fruto cuando todavía se encuentra en el árbol. En cuanto a sus raíces, son fulcreas, ramificadas, curvas y arqueadas, destacan modificaciones de sus raíces en prolongaciones aéreas del tallo como zancos (Vázquez-Yañez et al., 1999) Laguncularia racemosa se encuentra en las condiciones de salinidad de 0 a 42 UPS, con tolerancia de hasta 80 UPS, por lo general se desarrolla en sitios con menor profundidad que R. mangle. Esta especie posee un sistema de excreción de sales mediante glándulas, así como lenticelas en sus neumatóforos, que suele desarrollar cuando crece en áreas inundadas para captar el oxígeno atmosférico. Es una especie dioica, que posee las flores más chicas de las cuatro especies, estas son de color blanco, actinomórficas de aproximadamente 4 mm, con 5 pétalos y 10 estambres, se presentan formando espigas. Esta especie florece todo el año produciendo drupas con forma de avellana, de las cuales miden aproximadamente 2 cm de longitud y pesan menos de un gramo, son de color verde pardusco cuando caen del árbol paterno después de dos días se tornan color café. Los frutos son drupas de 2-2.5 cm de largo, ovaladas y con varios surcos longitudinales, verde pardo, carnosas y contienen una sola semilla de 2 cm de largo. El pericarpio (pared del propágalo maduro) sirve como flotador y no se desprende hasta que la plántula se establece (Trujeque, 1990; Pennington y Sarukhán, 1998). Avicennia germinans Se encuentra en las condiciones de menor inmersión del suelo, sólo en las mareas más altas y de mayor salinidad (0 a 65 UPS, con límites de tolerancia de hasta 100 UPS). Esta especie posee un mecanismo de excreción mediante glándulas, exclusión y acumulación de sales, así como lenticelas en sus neumatóforos para captar oxígeno atmosférico. (Agráz-Hernández et al., 2006). Es de copa redonda, llega alcanzar hasta 20 m de altura y un diámetro de 30 a 50 cm, su corteza es gris negruzca, ligeramente escamosa. Por lo general se desarrolla en la zona intermareal inferior, detrás del mangle rojo, tolera altos niveles de salinidad, ya que posee 11 la capacidad de excretar la sal a través de sus hojas por lo que presentan conspicuos gránulos blancos de sal en la superficie de sus hojas, las cuales son opuestas, delgadas, elípticas o de forma oblonga, de color verde obscuro en la superficie y cubiertas de pelos cortos y densos; en la parte inferior son blanquecinas. Las hojas se presentan de 5 a 8 cada 4 cm con un corto peciolo (Tomlinson, 1986; Pennington y Sarukhán, 1998). Se presenta en forma de árbol, su corteza es de color grisáceo oscuro. Las hojas son opuestas, generalmente de formas elípticas angostas, anchas u ovaladas; el tamaño y formas de estas pueden variar dependiendo de las concentraciones de salinidad en las que crezca la planta, siendo el tamaño mayor en salinidades más bajas. Las inflorescencias en racimos o panículas son axilares y terminales con flores ligeramente vellosas de color blanco, con la base interna ligeramente amarillenta. El ovario unilocular procede de un fruto grande de color verde oscuro a claro. El pericarpio es claramente rugoso y se torna amarillento al madurar el fruto; este presenta un pico corto ligeramente lateral (Jiménez, 1994). Conocarpus erectus se encuentra ocasionalmente en condiciones de inmersión del suelo y bajo concentraciones de salinidad altas (0 a 90 UPS, con tolerancia de hasta 120 UPS). Esta especie presenta mecanismo de excreción de las sales mediante glándulas. Especie dioica que se presenta como forma de árbol de diferente altura, (2 m – 7m) , la corteza es robusta y se encuentra fisurada, con ramas frecuentes pero difusas e irregulares, los retoños no presentan articulaciones; las hojas con arreglos en forma de espiral esparcidas en racimos apartados, tiene un ápice agudo o en forma de punta, su inflorescencia es terminal, las flores femeninas son más compactas que las masculinas, las flores masculinas se distinguen por presentar de 5 a 10 estambres funcionales, un ovario angosto el cual comúnmente incluye de 1 a 2 óvulos no funcionales. Las inflorescencias femeninas usualmente tienen 5 estambres (1 a 2 mm de largo), el ovario está bien desarrollado y se muestra comprimido lateralmente. El fruto está comprimido lateralmente de la cabeza, las semillas son pequeñas y angulares (Tomlinson, 1986). En cuanto a la interacción de los manglares con otros ecosistemas acuáticos, los que se encuentran con influencia de mareas con comunicación continua con el mar tienen un acoplamiento funcional con los ecosistemas costeros adyacentes, como las praderas de los pastos marinos y arrecifes de coral. Esta interacción se efectúa porque la materia 12 orgánica producida en el manglar es exportada a la zona de pastos marinos y arrecifes de coral. Otro vínculo de importancia es la presencia de organismos que realizan alguna etapa de su ciclo de vida en los manglares y luego migran hacia las otras comunidades (Agráz-Hernández et al., 2006) La más clara evidencia de la conectividad funcional entre ecosistemas es la existente entre las lagunas costeras, los manglares y la zona marina en relación a los recursos pesqueros. Los juveniles de crustáceos, peces y moluscos se alimentan y crecen en los complejos lagunares estuarinos, incluyendo manglares, para posteriormente emigrar a la zona marina adyacente (Agráz-Hernández et al., 2006 y Aburto et al., 2008). Los manglares con comunicación estacional o restringida al mar y comunicación indirecta a las vías fluviales funcionan como una trampa de carbono y nutrientes al concentrar estos en su interior. Normalmente, este tipo de manglares y pastos marinos funcionan como trampas de sedimentos, materia orgánica y nutrientes, favoreciendo el crecimiento de arrecifes coralinos protegiéndolosde la sedimentación y eutrofización. El acoplamiento entre los manglares y los arrecifes coralinos se atribuye principalmente a los procesos hidrodinámicos (Kitheka, 1997 y Wolansky, 1994). 2.2 Fragmentación del paisaje 2.2.1 Conceptos básicos Desde la perspectiva de la ecología del paisaje, la fragmentación de la vegetación ha sido un tema que ha sido impulsado por la necesidad de entender la estructura, dinámica y problemas de orden ambiental y espacial que presentan los paisajes que han sido alterados, modificados y transformados por las actividades humanas en el transcurso del tiempo (Montoya-Reséndiz, 2008). Como primer plano, la ecología del paisaje surge en 1939 con el biogeógrafo alemán Carl Troll, cuya inquietud fue combinar la ecología con la geografía. Mientras que la primera proporciona la base conceptual y metodológica del ecosistema y con ello los procesos ecológicos, la segunda aporta el estudio de las estructuras espaciales y la expresión espacial del ecosistema así como la manifestación espacial de las relaciones entre el hombre y su medio. Por lo tanto, la ecología del paisaje toma como línea de investigación 13 la interacción entre los procesos espaciales y las consecuencias de la heterogeneidad espacial por medio de la variabilidad de escalas (Turner et al., 2001). De esta manera, el paisaje es considerado como la traducción espacial del ecosistema (Richard, 1975) o un nivel de organización de los sistemas ecológicos, que se caracteriza por su heterogeneidad y por su dinámica, controlada en gran parte por las actividades humanas que lo hacen variar en el espacio y en el tiempo. La heterogeneidad espacio – temporal resultante controla numerosos movimientos y flujos de organismos, materia y energía (Vargas-Ulate, 2008) Bajo la óptica ecológica la fragmentación es un proceso o transformación que afecta a una cierta porción de la superficie de un hábitat que tiene como característica la continuidad. La transformación es originada por la segmentación o división de ésta, generándose con ello subunidades llamadas fragmentos (denominados así en la escuela francesa) o bien parches o manchas (llamados así en la escuela anglosajona), los cuales se caracterizan por la disminución de tamaño y el incremento de la distancia y el aislamiento entre ellos (Montoya-Reséndiz, 2008). De acuerdo con la ecología del paisaje, la fragmentación de los paisajes naturales debe entenderse como el proceso en que extensas áreas de vegetación reducen su superficie al dividirse en varias manchas más pequeñas por la acción de un agente externo o interno. Si bien existen factores naturales que contribuyen a la fragmentación, es la presión antrópica, por distintos medios de colonización, la causa fundamental de la creciente disgregación de los ecosistemas, al transformar las tierras de cobertura natural en espacios para distintos usos (Vargas-Ulate, 2008). 14 Diagrama 1. Génesis del estudio de la fragmentación y los enfoques investigativos. Tomado de Montoya- Reséndiz (2008). Dentro de los enfoques observados en el Diagrama 1, el presente estudio se encuentra englobado dentro del paisajístico–geográfico que se caracteriza por abordar la fragmentación desde su correlación con las cubiertas de suelo y el uso asociado a las cubiertas y su dinámica. Desde esta perspectiva se ha tomado como hilo conductor el análisis multiespacial y multitemporal de variables del uso potencial, uso real y factores territoriales. El nivel de análisis que se persigue en esta perspectiva, es identificar las causas o variables que mejor expliquen la fragmentación, los elementos que han dinamizado su evolución, y aterrizar las consecuencias cualitativas y cuantitativas de manera rápida, espacial y sistemática (Montoya-Reséndiz, 2008). 2.2.2 Causas y consecuencias de la fragmentación Existen dos causas distintas de la fragmentación, las que refieren a causas naturales y las de origen antrópico. Las causas naturales se caracterizan por ser parte del componente biofísico de los sistemas naturales; se pueden presentar como fenómenos aislados y eventuales o como la conjugación de circunstancias que provocan hechos de grandes dimensiones espaciales y/o recurrentes y quedan completamente fuera del control del hombre. Por otra parte, las causas antrópicas de la fragmentación son aquellas que se generan por la presencia de las actividades de subsistencia, desarrollo, evolución del 15 hombre en sociedad y por esta razón son la responsabilidad de su comportamiento e intereses (Montoya-Reséndiz, 2008). Dentro de las causas naturales que provocan fragmentación se encuentran diversos fenómenos de distintos orígenes como son del orden hidrometeorológico como incendios forestales, inundaciones, huracanes, tsunamis, sequías y las del orden morfogeológico, como el vulcanismo, los eventos gravitacionales y el cambio de curso de los ríos, lagunas, etc. (Lambin et al, 2001). En cuanto a las causas antrópicas de la fragmentación son numerosas y diversas, pero se pueden agrupar en dos categorías: 1) las que se relacionan con la apropiación de recursos naturales para ser aprovechados en cubrir necesidades del hombre, la adaptación y transformación para la distribución de recursos, bienes y servicios que demanda la población y 2) las que derivan de algún tipo de interés económico y/o de carácter social (Reyes et al., 2006 y Montoya-Reséndiz, 2008). En cuanto a las del primer orden se encuentran, por ejemplo, la tala y extracción de leña y otros recursos forestales, abastecimiento de recursos para los poblados, producción de energía y apoderamiento de lugares para habitar. Las del segundo orden abarcan lo relativo a la construcción de infraestructura para la comunicación de poblados, aeropuertos, puertos, etc. El objetivo de estas actividades es el tránsito y distribución de bienes y servicios a escala local o regional (Rosell et al., 2002). Estas actividades humanas que se realizan para la supervivencia, la distribución o la generación o acumulo de bienes económicos se encuentran constituidas y armonizadas entre ellas. Cada una de ellas genera impactos diferentes y a diferentes escalas en la fragmentación del paisaje, con diversas consecuencias en la composición, estructura y funcionamiento de los ecosistemas que se analizan (Montoya-Reséndiz, 2008). Dentro de las consecuencias de la fragmentación de los ecosistemas podemos encontrar los cambios en las estructuras de las comunidades, cambios en los ecosistemas en cuanto a superficie, procesos ecológicos frágiles (como polinización, dispersión, colonización, entre otros). También se pueden perder los bienes y servicios que brindan los ecosistemas por la reducción de sus fragmentos, se puede ver afectado el régimen hidrológico natural 16 de los sistemas naturales, el flujo de energía, se puede tener más susceptibilidad en cuanto a intrusión de especies exóticas, disminución de las poblaciones y comunidades, disminución en la riqueza de especies, entre otras (Lambin, 2001; Galicia et al. 2007 y Montoya-Reséndiz, 2008). 2.3 La percepción remota en el estudio del ecosistema manglar La percepción remota (PR) comprende el análisis y la interpretación de unidades de radiación electromagnética, que son reflejadas o emitidas por objetos y coberturas de la superficie terrestre, estas unidades son observadas y/o registradas por un observador o instrumento que no está en contacto directo con los objetos y coberturas (Mather, 2004). Un sistema de percepción remota está constituido por tres elementos principales (Martínez y Díaz, 2005) (Figura 1): - Una fuente de energía, la cual puede ser generada por el mismo sensor, como en el caso de radar y lidar, o la energía proveniente del sol. - Un sensor, montado sobre alguna plataforma, es el instrumento capaz de ver o captar las relaciones espectralesy espaciales de objetos y materiales observables. Los sensores detectan sólo una parte de la escena denominada campo instantáneo de visión el cual está determinado por la resolución espacial del sensor y por la altura a la que órbita el satélite o en su caso el vehículo portador del sensor. Existen varios tipos de sensores que detectan diferentes formas de energía como: gravedad, magnetismo, ondas de radio, pero los más utilizados son los sensores que detectan la radiación o energía electromagnética (REM). - Objeto observado, se trata de la cubierta terrestre, vegetación, agua, suelos o construcciones hechas por el hombre. El objeto observado recibe la señal energética procedente de la fuente, y la refleja o emite de acuerdo con sus características. 17 Figura 1. Sistema de percepción remota. Adaptado de Chuvieco, 2002 La energía reflejada por el objeto observado se le conoce como albedo o reflectancia y se puede definir en función de su longitud de oda o frecuencia, las cuales son organizadas en una serie de bandas en donde la radiación electromagnética manifiesta un comportamiento similar, lo que se le conoce como espectro electromagnético (Jensen, 2000). Las siguientes bandas espectrales son las más utilizadas en el área de la PR (Chuvieco, 2002): - Espectro visible: Es aquella zona del espectro electromagnético que va desde los 400 a los 700 nm de longitud de onda. En esta zona se distinguen tres bandas elementales que se denominan azul (400 a 500 nm), verde (500 a 600 nm) y rojo (600 a 700 nm). - Infrarrojo cercano: Va de los 700 nm a los 1 300 nm, esta banda es de especial importancia por su capacidad para discriminar masas vegetales y concentraciones de humedad. Fuente de energía Sensor Superficie Terrestre 18 - Infrarrojo medio: Comprende de los 1 300 a 8 000 nm, es de especial importancia por la detección de los sitios de alta temperatura. - Infrarrojo lejano o térmico: Esta banda que se extiende de los 8 000 a los 14 000 nm, detecta calor proveniente de la mayoría de las cubiertas terrestres. - Microondas: A partir de 1 mm, es de gran interés por ser un tipo de energía transparente a la cubierta nubosa (Figura 2). Figura 2. Espectro Electromagnético. Tomado de Chuvieco, 2002 Es importante mencionar que la reflectancia de los objetos que se encuentran en la superficie terrestre varía de acuerdo a las características propias de cada elemento u objeto. La vegetación, por ejemplo, presenta valores altos de reflectancia en el infrarrojo cercano y medio, mientras que los cuerpos de agua muestran valores cercanos a cero en la misma frecuencia. A esta característica propia de cada elemento se le denomina respuesta espectral, la definición detallada de un objeto en diferentes longitudes de onda o frecuencias permite definir su forma espectral, la cual es propia de cada objeto y permite diferenciarlo de un grupo de elementos parecidos (Chuvieco, 2002). Uno de los aportes más destacados de la Percepción Remota al estudio vegetal es su capacidad para seguir procesos que involucran cambios ya sea debidos a ciclos estacionales en las cubiertas vegetales, a catástrofes naturales o a las alteraciones del tipo humano (Bragachini et. al., 2006) En estudios de este tipo no solo se puede evalúan 19 los cambios que sufren las coberturas vegetales ya sean de ganancia o pérdida de área, como consecuencia de un fenómeno natural o de origen antrópico, sino que también con base en esta información se pueden hacer análisis a diferentes escalas de la composición espacial de las distintas coberturas a través del tiempo. Este tipo de herramientas auxilian en el conocimiento, identificación, clasificación, planeación y gestión de los ecosistemas y tipos de vegetación, entre ellos el manglar. El papel que juegan los sensores remotos para el estudio de los manglares particularmente es muy importante, ya que dada su extensión y accesibilidad a este tipo de ecosistema el trabajo de campo resulta poco rentable, consumiendo tasas considerables de tiempo y recursos (Rodríguez-Zúñiga et al., 2011). Dentro de los trabajos que destacan el estudio de los manglares con el uso de PR, enfatizan los que utilizan imágenes de satélite Landsat y SPOT. Dentro de las principales diferencias de estas imágenes son los niveles de resolución espectral y espacial, ambas son importantes en la identificación de manglares, ya que con mayor resolución espectral se puede discriminar diferentes tipos de vegetación, inclusive asociaciones (Green et al 1998), mientras que con una mayor resolución espacial es posible evaluar con mayor precisión las características físicas de las coberturas. Dentro de los trabajos en otros países que podemos encontrar aplicando PR en manglares, se pueden mencionar los hechos por Islam et al. (1997) utilizan PR para detectar cambios en la cobertura de los manglares de Bangladesh. Wang et al. (2003) efectuaron un estudio de detección de cambios en la cobertura de manglar en Tanzania, en el periodo de 1990 a 2000 usando tres imágenes de satélite Landsat de 1990, 1998 y 2000. . Por otra parte Giri et al. (2007) en donde se analizan datos satelitales multiespectrales con el objetivo de modelar la deforestación y la degradación de estos ecosistemas. Bhattarai y Giri (2011) realizaron una evaluación de la cobertura del manglar utilizando imágenes Landsat, en la región del Pacífico. Srivastava et al. (2012) quienes utilizando imágenes Landsat TM identificaron áreas bien manejadas del manglar de Tami Nadu, India En nuestro país, desde la década de 1990 se han desarrollado estudios mediante el uso de estas tecnologías en el estudio de sus manglares. Dentro de los trabajos que destacan 20 son los hechos por Ramírez et al. (1998) donde evaluaron el nivel de deforestación y extensión del manglar de Boca del Río Santiago, México, a través del análisis retrospectivo de las coberturas terrestres utilizando imágenes Landsat TM. Rodríguez- Zúñiga (2000) realizó una evaluación de la deforestación de los manglares de Celestún y Ría Lagartos mediante el uso de fotografías aéreas. El estudio de Berlanga-Robles y Ruíz- Luna (2002) en donde se analizaron las tendencias de cambio de la cobertura de manglar de sistemas lagunares de Nayarit y Sinaloa. Rodríguez-Zúñiga (2002) y Vázquez-Lule et al. (2012) analizaron los cambios temporales en la cobertura de manglar en el Sistema Lagunar de Alvarado, Veracruz, mediante el empleo de imágenes Landsat y SPOT, respectivamente, entre otros. 2.3.1 Imágenes SPOT El Satellite Pour l’Observation de la Terra conocido por sus siglas en francés como SPOT, fue diseñado en Francia por el Centre National d’Estudes Spatiales (CNES) y desarrollado con la participación de Suecia y Bélgica, quienes financiaron los costos del programa a través de sus agencias nacionales del espacio, la Services fédéraux des affaires scientifiques techniques et culturelles (SSTC) y la Swedish National Space Board (SNSB). Dicho proyecto ha dado como resultado un total de 7 satélites de uso civil. El primer satélite de la serie (SPOT-1) fue lanzado el 22 de febrero de 1986. En la actualidad se tienen operativos SPOT-4 (lanzamiento el 24 de marzo de 1998), el SPOT-5 (lanzamiento el 4 de mayo de 2002), SPOT-6 (lanzamiento el 9 de septiembre de 2012) y SPOT-7 (lanzamiento 30 de junio de 2014). Desde sus inicios el programa SPOT representó, en su momento, un salto tecnológico para la observación de la Tierra al generar imágenes de una resolución espacial inédita hasta SPOT-5 (de 10m/pixel), este satlélite puede tomar imágenes multiespectrales dentro de un corredor de hasta 900 km de anchura y lleva a bordo los siguientes sensores: HRG (High Resolution Geometric): Sensor óptico de alta resolución que dispone de 4 bandas multiespectrales y una pancromática. El satélite posee dos de estas unidades,las cuales pueden efectuar observaciones oblicuas. Los dos instrumentos de HRG pueden funcionar independiente o simultáneamente en modo pancromático o multiespectral (Labrador et al. 2012) (Ver Cuadro 1) 21 Banda Región espectral Ancho de banda (nm) Resolución (m) Pancromático 480- 710 2.5 (modo super) o 5 1 Verde 500-590 10 2 Rojo 610-680 3 Infrarrojo cercano 780-890 4 Infrarrojo medio 1 580-1 750 Cuadro 1. Bandas espectrales del sensor HRG. Tomado de Labrador et al. 2012 HRS (High Resolution Stereoscopic): Sensor dedicado a la obtención de pares estereoscópicos. Las imágenes SPOT-5, a diferencia de las Landsat permiten generar cartografía más detallada en cuanto a resolución espacial. Como anteriormente se mencionó, poseen un tamaño de pixel de 10m en versiones multiespectrales y las Landsat de 30m, por lo que su uso ayuda a tener una ventana de cambios mayor y más sensible espacialmente. En cuanto al tema espectral, las imágenes SPOT cuentan con 4 de las 8 bandas que tiene Landsat, pero se resumen en verde, rojo y dos infrarrojos (cercano y medio) que de acuerdo con Chuvieco (2002) las últimas tres bandas son las que nos permiten diferenciar y clasificar mejor la vegetación. 3 Antecedentes Han sido diversos los trabajos que se han desarrollado sobre fragmentación, por citar algunos: Ochoa (2000) sobre el proceso de fragmentación de los bosques en Los Altos de Chiapas y su efecto sobre la diversidad florística, con base en imágenes satelitales Landsat de 1974, 1984 y 1990, calculó la tasa de deforestación y los cambios de usos de suelo; Mass y Correa (2000) analizaron la fragmentación del paisaje en el Área Protegida “Los Petenes” en el estado de Campeche, mediante interpretación de fotografías aéreas de 1991; Cayuela (2006) sobre la deforestación y fragmentación de bosques tropicales en Los Altos de Chiapas, con base en imágenes satelitales Landsat de 1975, 1990 y 2000; Chapa et al. (2008) realizaron un estudio multitemporal de la fragmentación de los bosques en la Sierra Fría de Aguascalientes, mediante fotografías aéreas de los años 1956, 1970 y 1993. 22 En cuanto a la metodología aplicada en estos trabajos, destaca el uso de índices de fragmentación propuestos por la ecología del paisaje como son: tamaño del parche mayor, tamaño del parche menor, tamaño promedio, longitud del borde, área núcleo total, entre otros. Sus resultados coinciden con la disminución de la cubierta natural y al aumento de las actividades antropogénicas, así como una tasa de deforestación mayor en la década de 1970 a 2000 y el aumento de fragmentación a través del tiempo con parches de menor tamaño, mayor aislamiento y mayor área de borde. Otros autores han aplicado solamente un índice que refleja la fragmentación tal es el caso de Chapa et al. (2008) quienes aplicaron el índice de fragmentación de Monmonier (1974), Troche (2002) utilizó el índice de la Agencia Europea de Medio Ambiente (2000) y Vargas (2008) quien al no encontrar resultados representativos con los anteriores índices propone uno en donde toma en cuenta la superficie total, el número de parches, la superficie de los parches y la distancia entre ellas, también establece una clasificación de los valores. Entre algunos trabajos multitemporales en los manglares de México destacan: Ramírez et al. (2005) sobre el cambio de coberturas, usos de suelo, actividades antropogénicas puntuales sobre la cobertura de manglar de los municipios de Tecuala y Santiago Ixcuintla, Nayarit (1973-2005) utilizando imágenes Landsat; Berlanga y Ruiz (2007) sobre las tendencias de cambio de manglares del sistema lagunar Teacapán-Agua Brava, Nayarit (1973-2000) con imágenes satelitales Landsat; Villavicencio et al. (2008) aunque no es un estudio multitemporal pero es sobre la cobertura y estado de fragmentación del manglar en el estado de Nayarit con base en imágenes satelitales Landsat y SPOT; Carbajal (2010) sobre la estructura, composición, modificación antrópica y análisis de cambios (1986-2007) en los manglares del Parque Nacional Lagunas de Chacahua en el estado de Oaxaca; Hirales et al. (2010) sobre la estimación de la perdida de cobertura de manglar, tasa de deforestación anual y los agentes de deforestación en la zona Mahahual-Xcalak, Quintana Roo (1995-2007); Carbajal (2010) sobre la estructura, composición, modificación antrópica y análisis de cambios (1986-2007) en los manglares del Parque Nacional Lagunas de Chacahua en el estado de Oaxaca. Algunos estudios multitemporales realizados en otros países son Posada y Salvatierra (2001) sobre el cambio del ecosistema manglar en la costa del departamento del Atlántico en Colombia (1970-1996) mediante fotografías aéreas e imágenes satelitales Landsat; Martínez et al. (2002) sobre la 23 degradación y los cambios de las áreas de manglar en la costa norte del municipio Quemado de Güines, provincia Villa Clara, Cuba (1979-1997) con uso de fotografías aéreas y cartografía temática; Raksa et al. (2006) sobre evaluación de las áreas de manglar y los cambios en la provincia de Trag, Tailandia (1990-2007) mediante imágenes satelitales Landsat, SPOT y ALOS (Advanced Land Observation Satellite). El antecedente más reciente que se tiene a nivel nacional es el estudio desarrollado por la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO): Los manglares de México: estado actual y establecimiento de un programa de monitoreo a largo plazo, el cual ha derivado en el actual Sistema de Monitoreo de los Manglares de México (SMMM). Este sistema tuvo como un primer objetivo conocer la extensión y la distribución que tenían los manglares en 2005 mediante el uso de imágenes satelitales SPOT-5 que son de alta resolución, con lo cual se estableció la línea cartográfica de base. Posteriormente, se evaluó el cambio de uso de suelo en un periodo de 30 años, para lo cual se generó la cartografía para la década 1970-1980 con base en fotografías aéreas proporcionadas principalmente por el INEGI; dentro de este mismo sistema también se han evaluado distintos índices como el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), el Índice de Vegetación Mejorado (EVI), el Índice de Área Foliar (LAI) y biomasa, para detectar cambios en la condición de la vegetación a través del tiempo, buscando su relación con la respuesta en las imágenes satelitales; además se identificaron algunos patrones espaciales de fragmentación y conectividad de los manglares de cada uno de los 17 estados en los que se distribuye el manglar. Para el caso particular del estado de Oaxaca encontraron que el número de fragmentos aumentó y su área promedio disminuyó considerablemente, la mayoría de los parches presentó un tamaño de entre 1 a 10 hectáreas en las dos fechas, los fragmentos se encuentran fuertemente sesgados en un tamaño menor a 84 ha en 1979 y en 2005 con tamaño menor a 23 ha. http://www.biodiversidad.gob.mx/ecosistemas/manglares2013/smmm.html 24 4 Justificación Los estudios sobre el cambio del uso del suelo proporcionan la base para conocer las tendencias de los procesos de deforestación, pérdida de ecosistemas naturales y desintegración de su homogeneidad espacial en una región determinada, aunque existen eventos naturales que propician variaciones en la cubierta natural del suelo, las actividades humanas se han convertido en la principal causa de la trasformación de ecosistemas (Vitousek et al., 1997). En las últimas décadas este proceso se ha agudizado debido al incremento de la población y sus demandas de recursos, generando una mayor presión sobre los ecosistemas; debido a lo anterior es importante realizar monitoreos que permitan generar estimaciones de la evolución del cambio para implementar medidas que aminoren esta pérdida. Entre los estudios que han presentado resultados favorables para un monitoreohan sido los multitemporales enfocados a usos de suelo, en donde se estiman diversas variables para evaluar el estado del ecosistema en distintas épocas y su evolución o tendencia que presenta, dentro de estas variables destacan los índices de fragmentación. En la estimación de la fragmentación a partir de los usos de suelo resulta ser menos difícil diseñar indicadores ambientales que sirvan para evaluar los efectos que las actividades antropogénicas tienen sobre los ecosistemas, por lo que los índices de ecología del paisaje y los índices de fragmentación sintetizan información ambiental y presentan resultados confiables para un monitoreo (Triviño et al., 2007). Al ser Oaxaca el estado que alberga la mayor biodiversidad del país y, al igual que en México en general, se encuentran prácticamente todos los ecosistemas y tipos de vegetación que caracterizan a todo el planeta, matorrales espinosos en zonas áridas, bosques tropicales en zonas húmedas, arrecifes de coral y manglares en las costas del pacífico, entre otros (Ávila, 2009) es importante darle seguimiento a los cambios que se presentan por la acción del hombre. Además de esto, se encuentran dos sitios de manglar de relevancia biológica y de rehabilitación ecológica (CONABIO, 2008): Chacahua – Pastoría y Mar Muerto) de los 81 identificados a nivel nacional esto como resultado de la importancia de albergue de diversidad biológica y la integridad ecológica y funcional del área; además de que son escasos los estudios de fragmentación en los manglares (CONANP, 2012; CONABIO, 2013) particularmente en el estado de Oaxaca. 25 Debido a la gran dinámica en cuanto al uso de suelo resultado de la alta actividad antropogénica en los manglares y su área de influencia, a la creciente pérdida de biodiversidad, a la relevancia de sus servicios económicos y ecológicos que brindan, se realiza una investigación que integrara estas relaciones y precisara tanto los cambios en el estado de fragmentación como en las tasas de transformación, que proporcionara información al Sistema de Monitoreo de los Manglares de México. 5 Hipótesis El cambio de uso de suelo aumenta a través del tiempo debido a las actividades antrópicas y esto ejerce una presión en las zonas de bosque de manglar formando fragmentos de menor tamaño, modificando su conectividad con espacios naturales así como el índice de fragmentación para el ecosistema a través del tiempo. 6 Objetivos 6.1 Objetivo general Analizar la fragmentación del ecosistema de manglar del estado de Oaxaca en tres fechas (1979, 2005 y 2010). 6.2 Objetivos particulares - Actualizar el mapa de coberturas naturales (incluyendo la extensión y distribución del manglar) y uso de suelo en el estado de Oaxaca para el año 2010. - Identificar los diferentes tipos de actividades humanas que se desarrollan en torno al manglar para las tres fechas. - Evaluar multitemporalmente el estado de la fragmentación del área de estudio. - Evaluar la tasa de cambio de manglar de 1979 a 2005 y de 2005 a 2010. 7 Zona de estudio 7.1 Ubicación El estado de Oaxaca se encuentra ubicado al sureste de la República Mexicana entre las coordenadas 18° 39’ y 15° 39’ de latitud norte y 93° 52’ y 98° 32’ de longitud oeste, colinda al norte con los estados de Puebla y Veracruz, al sur con el Océano Pacífico, al este con 26 el estado de Chiapas y al Oeste con el estado de Guerrero. Por su extensión ocupa el quinto lugar del país ya que su superficie total es de 93,364 km2 (4.8% del territorio nacional), presenta una extensión de litoral de 597.51 km. Posee 570 municipios agrupados en 30 Distritos y 8 Regiones: Región Costa, Región Sierra Sur, Región Istmo, Región Sierra del Norte, Región Cuenca del Papaloapan, Región Cañada, Región Mixteca y Región Valles Centrales. Se utilizó la delimitación de la zona de estudio realizada por la CONABIO (Rodriguez- Zúñiga et al., 2012) para el estado de Oaxaca en el Sistema de Monitoreo de los Manglares de México, la cual está basada en: Cinco km de buffer con relación a la distribución de los manglares en el año 2005 (CONABIO 2009). Sitios de manglar de relevancia biológica y de rehabilitación ecológica (CONABIO 2009). Área Natural Protegida (CONANP 2008a) Sitios Ramsar (CONANP 2008b) Modelo Digital de Terreno (MDT) (CONABIO 2005) Cobertura de manglar INEGI (serie I) El área de estudio de esta investigación comprende una superficie de 452,343 ha, estas se encuentran dentro de la Región Costa y la Región Istmo (Ver Anexo 2. Mapas – Área de Estudio). 7.2 Clima El clima costero en general es del tipo Aw que corresponde a cálido subhúmedo con lluvias en verano de acuerdo al sistema Köpen, modificado para México por García (1973). La precipitación es de 1087 mm, siendo la mínima en abril (2.4 mm) y la máxima en junio (276.7 mm) de acuerdo al periodo de lluvias corresponde al de junio con 70% siendo el mínimo anual promedio de 66.7%. 7.3 Geomorfología Las costas de Oaxaca se ubican dentro de la Planicie Costera del Pacífico y se le puede dividir en dos áreas: la occidental, de relieve más suave, en donde se distinguen llanuras y 27 lomeríos que finalizan en Puerto Ángel, y por el lado oriental, consiste en un relieve premontañoso y de elevaciones medias y bajas que descienden hasta el mar con una línea de costa mixta, de promontorios rocosos en los que se intercalan playas arenosas. En cuanto a las pendientes, predomina el valor de 0° y 3°, con un 55.4% (García et al. 2004). 7.4 Hidrología La región costera del estado de Oaxaca se encuentra formada por tres regiones hidrológicas: la región 20 que abarca las cuencas del Río Santa Catarina y el Río Verde al occidente de la costa; la 21 que se localiza entre las lagunas de Chacahua, al occidente, el Istmo de Tehuantepec, al oriente y al norte de San José del Pacífico; finalmente, la 22 que corresponde al Istmo de Tehuantepec abarcando las Lagunas Superior e Inferior (Rodante, 1997). En toda la región se intercalan pequeñas cuencas y subcuencas integradas entre sí, pero no se encuentran unidas a corrientes mayores. Su vertiente es hacia el Océano Pacífico y sus principales ríos son el Verde y el Tehuantepec. 7.5 Flora y fauna De acuerdo con Salas-Morales et al. (2007) tipos de vegetación característicos de las costas oaxaqueñas son: Manglar (R. mangle, C. erectus, L racemosa y A. germinans). También asociados se pueden encontrar los árboles Recchia mexicana, Caesalpinia velutina, Jatropha mexicana, Achatocarpus gracilis y Diospyros aequoris. También se observan elementos arbustivos como Crossopetalum uragoga, Casearia corymbosa, Chiococca alba, así como hierbas y bejucos, sobre todo en ambientes ubicados más tierra adentro: Combretum fruticosum, Ipomoea microsepala, Jouve apilosa, Trixis silvatica y Tournefortia densiflora. Selva baja caducifolia donde los árboles dominantes se encuentran Leucaena lanceolata, Lonchocarpus lanceolatus, Lysiloma microphyllum, Piptadenia obliqua, Bursera excelsa, Jacaratia mexicana, Cordia elaeagnoides y Crateva tapia, y acompañando a éstas se puede mencionar a Havardia campylacanthus, Piscidia carthagenensis, Senna atomaria, Bursera arborea, B. heteresthes y B. laurihuertae. 28 Selva baja caducifolia espinosa las especies más características de esta vegetación pertenecen a la familia Leguminosae, entre las que destacan Acacia cochliacantha y Prosopis juliflora, además de miembros de otras familias como Ziziphus amole, Cnidoscolus tubu losus, Jat ropha sympetala y Bumelia celastrina. Por otra parte, en el estrato arbustivo se encuentran Capparis indica, Pereskiopsis kellerm anii, Melochia tomentosa, Diospyros aequoris, Pisonia aculeata, Crossopetalum uragoga, Guettarda elliptica y Jacquinia donnellsmithii. Las hierbas y bejucos más conspicuos son Rivina humilis, Justicia caudata, Okenia hypogaea,Boerhavia erecta, Cissus sicyoides, Antigonon flavescens y Cardiospermum halicacabum. En la selva mediana subcaducifolia as especies dominantes alcanzan hasta 15 m de altura, como Homalium trichostemon y Lonchocarpus guatemalensis. Otras especies que las acompañan son Hippomane mancinella, Bravaisia integerrima y Andira inermis. La vegetación de dunas costeras e localiza en suelos evidentemente arenosos y se pueden distinguir básicamente dos cinturones angostos que se encuentran en una franja a la orilla del mar. El primero, más cercano a la línea de costa, está compuesto principalmente por Ipomoea pescaprae y manchones amacollados de Jouvea pilosa. El segundo cinturón está compuesto por hierbas anuales y algunos arbustos pequeños, entre los que destacan Crossopetalum uragoga, Salpianthus arenarius, Chiococca spp., Guettarda elliptica, Tournefortia volubilis y T. densiflora. Junto con estas especies se pueden encontrar algunos individuos achaparrados de especies arbóreas, como Gliricidia sepium, Vitex mollis, Bursera excelsa, Prosopis juliflora, que dan un aspecto peculiar a esta vegetación. Entre la fauna característica se encuentran: Dermochelys coriaceae (tortuga laud), Eretmochelys imbricata (tortuga carey), Lepidochelys olivaceae (tortuga golfina), Crocodylus acutus (cocodrilo de río), Chelonia agassizi (tortuga prieta), Eretmochelys imbricata bissa (tortuga carey del Pacífico), Procyon lotor (mapache), Tamandua mexicana (oso hormiguero), Felis pardalis (tigrillo), Felis yagouaroundi (leoncillo), Crocodylus fuscus (caimán), Iguana iguana (iguana verde) y Ctenosaura pectinata (iguana negra) (Tovilla et al., 2008). 29 8 Metodología 8.1 Antecedentes metodológicos de la generación de la línea base y análisis retrospectivo del SMMM Para las fechas de 2005 y 1979 se utilizaron los mapas generados por CONABIO, para 2010 se siguió la misma metodología, por lo que a continuación se presenta una descripción de la generación de la línea base y el análisis retrospectivo. El mapa de distribución de los manglares de Oaxaca (línea base 2005) se generó por la CONABIO mediante el análisis de 14 imágenes multiespectrales SPOT-5 mayormente del año 2005. Estas imágenes fueron georreferenciadas y corregidas radiométricamente, posteriormente se realizó una máscara de las zonas que tenían una mayor probabilidad de presentar cobertura de manglar (Rodríguez-Zúñiga et al., 2012). La máscara se hizo con el modelo Digital de Terreno (MDT) del INEGI, para eliminar las áreas con altitud mayor a 50 m, considerando que los manglares se distribuyen en zonas costeras planas, posteriormente a estas imágenes se les aplicó clasificaciones no supervisadas usando el algoritmo interativo “isodata” (Leyca Geosystem GIS & Mapping 2003) (12.2Anexo 2. Algoritmo ISODATA). Estas clasificaciones generadas se revisaron visualmente con detalle para identificar confusiones espectrales con otros tipos de coberturas, con el fin de mejorar la delimitación de la clase (Rodríguez-Zúñiga et al. 2013). Una vez generado el mapa de manglares de 2005, se clasificaron las coberturas aledañas en un área de cinco kilómetros de buffer tomando en cuenta información auxiliar. Se utilizó un sistema de clasificación que integra 9 clases (Cuadro 2) y su identificación fue similar a la utilizada en el mapa de manglares (Rodríguez-Zúñiga et al., 2012). 30 Cuadro 2. Sistema de clasificación utilizado en el procesamiento digital de las imágenes satelitales (Rodríguez-Zúñiga et al., 2012). ID Clase Descripción 1 Desarrollo antrópico1 Incluye poblados, estanques acuícolas, granjas camaroneras, salineras y obras de infraestructura hidráulica. 2 Agricola-Pecuaria Incluye las tierras utilizadas para agricultura de temporal, riego y los pastizales dedicados a la actividad pecuaria. Esta categoría corresponde a coberturas antrópicas destinadas a la producción de alimento, así como los monocultivos perennes arbolados propios de cada region, diferentes agroecosistemas. 3 Otra vegetación Incluye la vegetación arbustiva y arbórea de selvas bajas perennifolias y subperennifolias inundables y selva mediana subperennifolia inundables, diferentes tipos de vegetación secundaria arbórea y arbustiva y la vegetación secundaria herbácea. 4 Sin vegetación Incluye las áreas sin vegetación aparente y con erosión, las dunas costeras de arena y playas. 5 Manglar Incluye humedales conformados por la asociación vegetal de una o la combinación de dos o más especies de mangle: mangle blanco (Laguncularia racemosa), mangle rojo (Rhizophora mangle), mangle negro (Avicennia germinans) y mangle botoncillo (Conocarpus erectus). En esta clase se consideran las áreas de manglar con diferentes alturas de dosel. 6 Manglar perturbado Incluye humedales conformados por parches de árboles de manglar muerto o en regeneración de diversas alturas. Esta categoría se refiere a la cubierta forestal perturbada por huracanes, tormentas, ciclones y por la construcción de infraestructura hidraúlica, carreteras y caminos. 7 Otros humedales Incluye la vegetación hidrofita de Popal-Tular-Carrizal*, ademas de pastizales inundables, vegetación hidrófita o halófila con individuos de mangle dispersos o en forma de pequeños islotes y los terrenos salinos costeros con poca cubierta vegetal. 8 Cuerpos de agua Océanos, bahías, esteros, lagunas, ríos, presas, cenotes, aguadas. 9 Otros Incluye la cobertura de nubes y la sombra derivada de las mismas Nota: 1Esta clase se digitaliza en pantalla con interpretación visual y con ayuda de otras fuentes (INEGI). Popal. Vegetación herbácea enraizada que se desarrolla en lugares pantanosos de las planicies costeras con agua permanente. Las principales especies que lo conforman son: Calathea sp. Thaliageniculata, Heliconia spp., Leersia sp., Paspalum spp., Panicum spp. y Cyperus spp., entre otros. Tular. Asociación vegetal de plantas herbáceas enraizadas sobre terrenos pantanosos, en orillas de lagos y lagunas, etc. Se caracteriza porque sus componentes tienen hojas alargadas y angostas o carecen de ellas. Se les conoce como tules y pertenecen principalmente a los géneros Typha spp., Scirpus spp,. y Cyperus spp. Carrizal. Esta comunidad vegetal se desarrolla sobre áreas pantanosas y está compuesta de plantas enraizadas que incluyen los llamados "carrizales" de Phragmites communis y Arundo donax y los “saibadales” de Cladium jamaicense, principalmente. El mapa de distribución de los manglares y otras coberturas de Oaxaca para el año 1979 (misma delimitación de la zona de estudio) se realizó a través del método interdependiente en retrospectiva (FAO, 1996) que tiene la ventaja de minimizar el efecto de utilizar diferentes fuentes de información básica, usando como mapas temáticos base los generados en 2005. 31 Para generar el mapa de 1979 se utilizaron 73 fotografías aéreas históricas principalmente del INEGI (3 del año 1973, 59 del año 1979 y 11 de 1980), 3 imágenes Landsat TM (una de 1984, otra del año 1985 y la otra de 1986). El método interdependiente en retrospectiva utilizado en la interpretación de las fotografías aéreas e imágenes de satélite consistió en sobreponer y reclasificar una copia de los mapas de uso de suelo y vegetación estatales de 2005 en formato raster. Posteriormente se llevó a cabo una revisión detallada de todas las coberturas con el fin de identificar mejor las áreas que necesitaban ser reclasificadas, de acuerdo con lo que se observaba en las fotografías aéreas. A partir de la revisión de la información base histórica e identificación de cambios, se procedió a recodificar las áreas correspondientes (Rodríguez-Zúñiga et al., 2013). 8.2 Imágenes de satélite SPOT-5 Para la realización del mapa de manglares del estado de Oaxaca y su zona de influencia, para fecha reciente, se utilizaron 15 imágenessatelitales multiespectrales SPOT-5 (10 metros de resolución espacial), de las cuales 9 corresponden al año 2010 y el resto al año 2009 (Cuadro 2). Estas imágenes fueron proporcionadas por la CONABIO, que las obtuvo de la Estación de Recepción México de la Constelación SPOT (ERMEXS) operada hasta hace poco por la SEMAR, SAGARPA-ASERCA-SIAP e INEGI. Estas imágenes se corrigieron radiométricamente para eliminar cualquier modificación resultante del paso de la radiación por la atmósfera y se rectificaron geográficamente tomando como base ortofotos del INEGI (Rodríguez-Zúñiga et al. 2012). Para la rectificación geográfica de las imágenes, se trabajó con el programa ERDAS manejando como mínimo 20 puntos de control, un error medio cuadrático máximo de 0.5 y con el sistema de proyección Universal Transversa de Mercator (UTM), utilizando el elipsoide y Datum WGS84 (Rodríguez-Zúñiga et al. 2012). 32 Clave de la imagen SPOT Fecha de toma de imagen E55913170912042J1A00002 04/12/2009 E55923181001202J1A05001 20/01/2010 E55943181002102J1A05004 10/02/2010 E55953191004192J1A01002 19/04/2010 E55963190912152J1A02001 15/12/2009 E55973181001252J1A08004 25/01/2010 E55983171003081J1A06001 08/03/2010 E55963190912152J1A02001 15/12/2009 E55983181001052J1A04001 05/01/2010 E56003171004032J1A01030 03/04/2010 E56003180911092J1A00006 09/11/2009 E56013181001262J1A04002 26/01/2010 E55933181012032J1A07002 03/12/2010 E55993170902222J1A09001 22/02/2009 E55983170903092J1A07003 09/03/2009 Cuadro 3. Clave y fecha de las imágenes SPOT-5 utilizadas para generar la cobertura de suelo reciente. 8.3 Mapa de manglares y coberturas aledañas 2010 Para la actualización del mapa de manglares y coberturas aledañas se utilizaron las imágenes satelitales SPOT-5, en estas imágenes se utilizó el compuesto de falso color 3 4 2 (RGB) en el programa ERDAS 2010 y sobre ellas se sobrepuso la capa en formato raster de la distribución de manglares para el año 2005. Se hicieron revisiones visuales de las zonas que se sometieron a cambios ya sea ganancias o pérdidas y se modificaron los polígonos que hubieran cambiado mediante las herramientas Region Grow AOI (hace una selección de una muestra específica de pixeles semejantes de acuerdo a diferentes niveles espectrales de acuerdo a distancias euclidianas) y Create Polygon AOI (se genera la digitalización de un polígono a mano alzada controlado por el usuario) (Rodríguez- Zúñiga et al. 2012). Las coberturas de las imágenes se retomaron de acuerdo con la clasificación del Sistema de Monitoreo de Manglares de México (SMMM) de la CONABIO (Cuadro 2). 33 Una vez hecha la interpretación y actualizada la zona de manglares y áreas aledañas en formato raster, se transformó a vector (formato shapefile) con una escala 1:50,000 y para representar cartográficamente un continuo del estado fue necesario reproyectar a Cónica Conforme de Lambert (CCL) debido a que el estado de Oaxaca presenta dos zonas UTM. La validación del mapa se realizó mediante la revisión de puntos aleatoriamente estratificados mediante fotografías aéreas de alta resolución. 8.4 Estimación del índice de fragmentación La fragmentación se evaluó para tres fechas (1979, 2005 y 2010) mediante la fórmula de Steenmans y Pingborg ya que ésta expresa la conectividad de áreas potencialmente interesantes para su conservación, sobre todo las que se encuentran más presionadas por las actividades humanas (urbanización, industria, agrícola, etc.) o por la presencia de grandes ejes terrestres (vías de comunicación) y toma en cuenta los espacios naturales (como manglar y otros tipos de vegetación) como sensibles a ser fragmentados y los no sensibles como las actividades humanas (Steenmans y Pinborg, 2000; Triviño, et al. 2007). Los insumos que se requieren para estimar este índice de fragmentación son los siguientes: - Capa de uso de suelo y vegetación distinguibles entre sensibles y no sensibles: Obtenida a partir de los mapas generados para el área de estudio. - Gradilla de celdillas sensibles y no sensibles: Se generó a lo largo de toda el área de estudio con una medida de lado de 50 m (Triviño, et al. 2007). - Gradilla de celdas: Se generó a lo largo de toda el área de estudio con una medida de 1 km por lado (Triviño, et al. 2007). La estimación del índice se basa principalmente en el número de celdillas sensibles conectadas y el número de complejos que conforman (Figura 3). 34 Índice de Fragmentación: La ecuación proviene de Steenmans y Pinborg (2000) 𝐼𝐹 = 𝑓 ( 𝑝𝑠𝑐 𝑝 ) × ( 𝑝𝑠 𝑝 ) Donde: f = frecuencia psc = número de celdas sensibles/número de complejos ps = número total de celdas sensibles p = número de pixeles a 250 m *16 Unidades: Ninguna Figura 3. Ejemplo para el cálculo del índice de fragmentación según Steenmans y Pinborg (2000) De acuerdo con los valores propuestos por Steenmans y Pinborg (2000) para generar el índice, se hizo una adaptación para el sistema de clasificación utilizado: Cuadro 4. Valores de las coberturas para la estimación del índice de fragmentación. Tipo de cobertura Valor 1 Desarrollo antrópico P 2 Agricola-Pecuaria P 3 Otra vegetación S 4 Sin vegetación S 5 Manglar S 6 Manglar perturbado S 7 Otros humedales S 8 Cuerpos de agua N Ejemplo en una celda de 2 x 2 km: No. De celdillas sensibles conectadas: 11 Total de celdillas sensibles: 18 Número de complejos: 8 (7 no conectados + 1 conectado) Frecuencia: 11 mean count = 18/8 = 2.25 Índice = 11 ((2.25/16)x(18/16)) = 69.53 celdillas sensibles conectadas celdillas sensibles no conectadas 35 En donde P = Áreas y/o coberturas que generan presión de fragmentación sobre las cubiertas naturales, N = neutral, S = Todas aquellas áreas naturales o seminaturales que son sensibles a la presión de fragmentación. De acuerdo con Triviño, et al. (2007) el tamaño de la celdilla más apropiado para una rasterización se puede obtener con ayuda del teorema de muestreo, más conocido como Teorema de Whittaker-Nyquist-Kotelnikov-Shannon, que de manera sintética se puede decir que el lado de la celdilla debe ser al menos la mitad de la longitud más pequeña del objeto que sea necesario representar. Si trasladamos esto a los mapas de cobertura y uso de suelo tenemos que el área mínima cartografiable es de 1 ha (100 x 100 m en una ventana de un raster) y de acuerdo con el teorema la mejor manera de representar esta cartografía es a través de celdillas de 50 x 50 m. De acuerdo con el mismo autor, en cuanto al tamaño de la celda de cálculo, esta dependerá de la extensión y forma del espacio geográfico objeto de estudio y de la escala de trabajo con la que se considere, destacando que por la naturaleza del índice no puede ser estimado en celdas menores de 1 x 1 km sin que previamente se realicen las modificaciones (Triviño, et al. 2007). Para el caso del área de estudio de los manglares, debido a su naturaleza, las franjas del área de estudio tienen estrechos de hasta 1.8 km y para tener una mejor representatividad en estas zonas se optó por trabajar con celdas de 1 x 1km que además son el límite del tamaño para calcular el índice. 8.5 Mapa de fragmentación Con el objetivo de expresar de forma visual a manera de mapas el estado de la fragmentación del paisaje en Oaxaca para las tres fechas de estudio, se normalizaron los datos de acuerdo con lo propuesto por Triviño, et al. (2007) con la siguiente fórmula: 𝐼𝐹𝑛 = ((𝐼𝐹 − 𝑚)/(𝑀 − 𝑚) En donde IF es el índice de fragmentación de Steenmans y Pinborg (2000), M el valor máximo y m el valor mínimo que adopta el índice dependiendo del tamaño de celda y de celdilla empleados (en este caso 400 y 60 000 respectivamente). Los resultados del índice de fragmentación normalizado (IFn) se interpretan teniendo en cuenta una escala ordinal y de intervalos
Compartir