DINÁMICA ESPACIO-TEMPORAL DE BOSQUE SECO TROPICAL EN EL VALLE DEL CAUCA, COLOMBIA RESUMEN

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1 DINÁMICA ESPACIO-TEMPORAL DE BOSQUE SECO TROPICAL EN EL VALLE DEL CAUCA, COLOMBIA Diana Patricia Alvarado-Solano 1,3 y J. Tupac Otero Ospina 2,3 1 Facultad de Ingeniería y Administración, Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira. 2 Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira. 3 Grupo de Investigación en Orquídeas, Ecología y Sistemática Vegetal, Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira RESUMEN La intensificación de la actividad agrícola ha sido uno de los principales factores de degradación del bosque seco tropical (BsT) a nivel mundial. En el Valle del Cauca se conservan poco relictos con características propias de un bosque seco. Para reconocer el área de distribución y los cambios de cobertura del BsT entre 1984 y 2014 en zona plana del departamento, se revisaron definiciones dadas por diferentes autores, y se trabajó con información cartográfica y satelital. La información cartográfica facilitó el reconocimiento de polígonos de BsT dentro y fuera del área de estudio, la presencia de coberturas naturales y seminaturales y las áreas bajo protección. Con un modelo digital de elevaciones se identificó la variabilidad del rango altitudinal a lo largo del área de distribución potencial del BsT. El cambio de cobertura se determinó por comparación post-clasificación entre dos pares de mapas temáticos obtenidos de la clasificación supervisada de imágenes satelitales ( y ). Como resultados, se observó que el 80% de los fragmentos de BsT se encuentran fuera del área de estudio en ecosistemas localizados sobre biomas de montaña cuyos valores de variables ambientales son similares a las de la zona plana; la altura máxima registrada fue de 1695 msnm al suroccidente del área de estudio y sólo el 0.2% del BsT está protegido. Las coberturas naturales asociadas a BsT fueron similares entre 1984 (44,1%) y 1998 (38,3%), en 2014 disminuyó hasta cubrir el 22,5% del área de estudio. Las tasas de cambio entre (-0.01%/año) y (-0.03%/año) evidencian el proceso de degradación causada por el aumento de áreas cultivadas. Lo anterior permite comprobar el avanzado estado de deterioro de BsT, por ello, las áreas naturales dentro y fuera del área de estudio representan una oportunidad para iniciar procesos asociados a la sucesión ecológica que conlleven a su recuperación y a la implementación de programas de monitoreo de su cobertura vegetal. Palabras clave: Bioma, Clasificación Supervisada, SIG, Landsat.

2 RESUMEN AMPLIADO Introducción La alteración de los ecosistemas ha aumentado su velocidad y extensión en los últimos cincuenta años como resultado de los cambios de uso del suelo. Estos cambios reflejan la relación sociedad-naturaleza. El reemplazo de cobertura vegetal modifica la estructura y función de un ecosistema, conduciéndolo a su degradación. Todo inicia con un proceso conocido como fragmentación y ha sido reconocido como uno de los factores de amenaza más importantes para la biodiversidad. La fragmentación modifica las redes tróficas, la productividad primaria y el ciclaje de nutrientes, entre otros procesos ecológicos. En términos de la gestión y conservación de la biodiversidad y de los recursos naturales, comprender la dinámica involucrada en la pérdida y recuperación de la cobertura vegetal ha sido relevante. Además, permite análisis más complejos respecto a cambios hidrológicos, servicios ecosistémicos, evaluación de riesgos ambientales, patrones del paisaje, estados de sucesión del ecosistema, entre otros. Las imágenes satelitales y los sistemas de información geográficos se han convertido en insumos valiosos en este proceso. Las imágenes Landsat han sido las más utilizadas en estudios de este tipo por la facilidad de acceso público de sus datos y por la continuidad de la frecuencia temporal de adquisición. La deforestación en los trópicos ha aumentado drásticamente por la intensificación de las actividades agrícolas. El bosque seco tropical (BsT) ha sido a nivel mundial uno de los ecosistemas más amenazados. En Colombia, los estimativos de la cobertura remanente de BsT han variado con el tiempo, sin embargo, existen pocos estudios que evalúen la dinámica de los cambios en su cobertura. En el departamento del Valle del Cauca, está en un estado avanzado de deterioro y quedan pocos relictos representativos de su estructura y composición que han logrado mantenerse bajo diferentes figuras de conservación. Hasta el momento, se ha evaluado el efecto de la fragmentación sobre diferentes especies de flora y fauna que de alguna manera reflejan el estado del ecosistema. Estudios más recientes a nivel nacional sobre cambios de cobertura empleando imágenes satelitales adquiridos por diferentes sensores no reconocen BsT en el Valle del Cauca. A nivel regional se ha realizado un estudio de fragmentación de bosque seco basado en información cartográfica, aunque no se evaluaron cambios temporales. Teniendo en cuenta lo anterior, se consideró prioritario aproximarse a la dinámica espacial y temporal que ha presentado la cobertura de bosque seco tropical en el departamento del Valle del Cauca en el periodo Objetivos Objetivo General Determinar la dinámica espacio-temporal de la cobertura de Bosque Seco Tropical en el Valle Geográfico del Río Cauca jurisdicción del Departamento del Valle del Cauca. Objetivos Específicos

3 Reconocer el área de distribución de Bosque Seco Tropical en el departamento del Valle del Cauca. Identificar los cambios de cobertura del Bosque Seco Tropical en el Departamento del Valle del Cauca. Metodología Área de Estudio La investigación se enfocó en el Valle Geográfico del Río Cauca, área de distribución potencial de BsT en el Valle del Cauca, donde se encuentran los biomas Zonobioma Alternohígrico Tropical del Valle del Cauca (ZAHTVC) y Helobioma del Valle del Cauca (HVC). El área de estudio cubre una extensión de ha, el régimen climático es bimodal, los meses de abril-mayo y octubre-noviembre son lluviosos, concentrando el 70 por ciento de la precipitación anual, y los meses de enero-febrero y julio-agosto son secos. Los usos del suelo se han dedicado a las actividades agrícolas y ganaderas desde el siglo XVI cuando inició la ocupación española, luego para el cultivo industrial de la caña de azúcar de manera intensiva a mediados del siglo XX. Fuente de datos Se empleó información cartográfica y satelital secundaria, producida por instituciones de nivel departamental, nacional e internacional. Esta información consistió de mapas temáticos de ecosistemas y cobertura del suelo en formato vectorial, y de división política accesible por los geoservicios del portal de la CVC; coordenadas geográficas de los fragmentos representativos de BsT del Valle del Cauca; puntos georreferenciados de fragmentos de BsT de la base de datos del proyecto Construcción de una propuesta de corredor biológico en el Bosque Seco Tropical a través del análisis de los remanentes de bosque y humedales y el establecimiento y consolidación de la franja protectora del Río Cauca ejecutado por la CVC y la Universidad del Tolima durante el 2006; mapa preliminar de distribución de bosque seco tropical en Colombia elaborado en el 2012 por el Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt Colombia; los mapas de Reservas de la Sociedad Civil registradas ante Parques Nacionales y de otras categorías reconocidas por el SINAP descargados desde los servicios geográficos de esta entidad; un modelo de elevación digital del Global Land Survey (GLSDEM) fue empleado para definir las ubicaciones altitudinales de la información cartográfica; y 96 imágenes satelitales Landsat TM y OLI del periodo La información cartográfica empleada es de gran valor, pues ya ha sido procesada, evaluada y validada. En el caso del mapa preliminar de bosque seco tropical de Colombia, a la fecha de su producción, estaba siendo validada en campo, sin embargo, se consideró relevante incluirlo en la investigación, al ser producido por expertos en el tema. Procesamiento de información cartográfica y satelital Se utilizó el software comercial de SIG ArcGis 10.2 for Desktop, tipo de Licencia Básica de la empresa ESRI, en el Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica (SIG) de la

4 Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira, institución responsable de la Licencia. La información cartográfica y satelital fue proyectada al Sistema de Coordenadas WGS1984 Zona UTM 18N para facilitar el análisis posterior. Para reconocer el área de distribución de BsT, todos los polígonos correspondientes a los ecosistemas que conformaban los Biomas ZAHTVC y HVC se fusionaron. El polígono resultante fue empleado como máscara para ajustar la información cartográfica y satelital. Luego se cuantificaron las áreas de los polígonos de coberturas naturales y seminaturales (CNSN) y de bosque seco del mapa preliminar producido para Colombia. El GLSDEM ajustado se utilizó para reconocer el rango altitudinal del área de estudio y de la demás información cartográfica. Para reconocer los cambios de cobertura de BsT, las bandas de las imágenes Landsat TM y las bandas de las imágenes Landsat OLI fueron combinadas. Las 96 imágenes satelitales se filtraron considerando la cobertura de nubes y la presencia de gaps, conformando finalmente 23 pares de imágenes a partir de la correspondencia de las fechas de adquisición por el satélite. Una vez evaluada la calidad de cada par de imágenes, se seleccionaron aquellas de 1984, 1998 y En cada mosaico se aplicó el algoritmo de máxima verosimilitud en un esquema de clasificación supervisada basado en la respuesta espectral de cada tipo de cobertura. La unidad mínima de mapeo fue de 1 ha (3 x 3 pixeles). La exactitud de la clasificación se evaluó en una matriz de error comparando las clases de coberturas definidas en los mapas temáticos frente a la cobertura presente en las imágenes satelitales sin procesar, la cual fue registrada en 385 pixeles muestreados aleatoriamente. La matriz facilitó el cálculo de la exactitud global y por clase de cobertura, la exactitud del usuario y del productor, y el índice Kappa. Los cambios de cobertura se identificaron por comparación post-clasificación entre los mapas temáticos de y Finalmente, se calculó la tasa anual de cambio para las áreas naturales presentes en el área de distribución potencial del bosque seco. Resultados Distribución Espacial Mediante herramientas de geoprocesamiento se identificaron polígonos de bosque seco dentro y fuera del área de estudio, identificando estos últimos polígonos sobre ecosistemas pertenecientes a biomas de montaña, húmedos y muy secos. De las ,11 ha de BsT que tiene el país, en el departamento del Valle del Cauca se encuentra el 9,46% y el área de estudio el 0,79%. En relación a las 75920,93 ha de bosque seco que posee el departamento, un 8% aproximadamente se localiza en el área de estudio, y el 92% restante se localizó sobre los biomas de montaña. En relación a las ,83 ha del área de estudio, el 1,8% corresponde a BsT. En cuanto a las áreas bajo protección calculada a partir de la información cartográfica disponible, se identificó que sólo 629,5 ha de éstas se localizan dentro del área de estudio, lo que equivale al 0,18% de su área total. En el área de estudio se reconoció la presencia de CNSN en una proporción de 3,54%, en los biomas de montaña esta proporción es de 76,64%. En cuanto a los relictos representativos, se encontró que los más reconocidos (Jardín Botánico Juan María Céspedes y la Reserva Natural Regional El Vínculo) están localizados fuera del área de estudio sobre los biomas de montaña. A partir del GLSDEM se encontró que el área de

5 estudio presenta un rango altitudinal entre 892 y 1695 msnm. La altura máxima se encontró en dos sitios localizados sobre zona montañosa del municipio de Jamundí. Los puntos georreferenciados de BsT registraron un rango entre 897 y 1313 msnm, este último en el municipio de Ginebra. El rango altitudinal donde se concentró el mayor porcentaje (72,49%) de fragmentos de bosque seco georreferenciados fue entre los 890 y 990 msnm. Cambios de cobertura La generación de los mapas temáticos estuvo influenciada por las características espectrales de las diferentes coberturas presentes en el área de estudio. La exactitud global de los tres mapas temáticos fue de un 80% aproximadamente, mientras que el índice Kappa estuvo alrededor del 70%. Para las áreas naturales, la exactitud fue en promedio de 89%. En general, se considera un 75% de exactitud de clasificación como aceptable, por lo que los análisis posteriores en relación a las áreas naturales se consideran válidos. En el periodo se observó una reducción de la cobertura vegetal natural presente en el área de estudio de 20314,57 ha. En el periodo la disminución de las áreas naturales se duplica respecto al periodo anterior, llegando a un nivel de 55511,38 ha. Por otro lado se evidencia un aumento en las áreas cultivadas de manera progresiva en el periodo , llegando a cubrir cerca del 50% del área de estudio. Junto a las áreas dedicadas a cultivos se encuentra la clase designada como otras coberturas, que también presentan un aumento durante el tiempo de estudio. Es importante decir que esta categoría incluye áreas cultivadas, que, por sus características espectrales, fueron clasificadas en forma separada. En la matriz de transición del periodo , los cambios de cobertura natural reflejan una dinámica particular. Aunque hubo una pérdida de 20314,57 ha, de la cobertura inicial de ha aproximadamente, 82886,76 ha permanecieron con cobertura vegetal en todo el periodo, y 71731,71 ha se destinaron a otro tipo de cobertura. Fue en las áreas cultivadas donde se concentró el 75% del cambio ocurrido. En el periodo , la reducción de la cobertura vegetal es más pronunciada. Para 2014 se pierde el 49% del área natural respecto a Entre 1998 y 2014, la transición de las áreas naturales que se perdieron, es similar al periodo anterior. Aunque se registra una pérdida que supera el doble de la ocurrida entre 1984 y 1998, 53782,65 ha de áreas naturales permanecieron estables, y las ha transformadas, el 78% fueron convertidas a áreas cultivadas. Lo anterior se refleja en la tasa anual de cambio, para el periodo fue de -0.01% por año, mientras que para el periodo fue de % por año. Las zonas donde los cambios de cobertura natural fueron más marcados se concentraron en el norte y sur del área de estudio, así como en el piedemonte de las cordilleras Central y Occidental. Discusión La definición del estado del bosque seco tropical ha sido decisiva en el momento de definir áreas de protección así como estrategias de conservación. El bosque seco tropical del departamento del Valle del Cauca ha sido expuesto a deterioro avanzado en su principal zona de distribución potencial, la zona plana. Los resultados evidencian la presencia de

6 formaciones de bosque seco y de otras coberturas naturales fuera del área de estudio, sobre piedemonte, y en lomeríos y montañas, especialmente en zona de transición hacia bosques húmedos y muy secos es considerable. Estas áreas presentan condiciones ambientales similares, principalmente sobre el Orobioma Bajo de los Andes y el Orobioma Azonal. Es así como las áreas naturales asociadas al Bosque Seco se convierten en un elemento importante del paisaje. Es así que con miras en el diseño e implementación de futuras estrategias de restauración y conservación de bosque seco, estas áreas identificadas son candidatos potenciales, por lo que es importante adelantar caracterizaciones ecosistémicas enfocados en su estructura, composición y función. La observación de la variabilidad en el rango altitudinal a lo largo del área de estudio se convierte en una oportunidad para futuras investigaciones enfocadas a estudiar los cambios en la cobertura de bosque seco, distribución de especies desde un enfoque biogeográfico, al reconocimiento de rangos de distribución y de tolerancia y las alteraciones que pueden presentarse por efectos del cambio climático. Por otro lado, la deforestación y alta fragmentación producida por actividades agropecuarias enfocó la atención en los remanentes que aún coservaban la estructura y composición característica de bosque seco. La conversión de la cobertura vegetal hacia cultivos es uno de los disturbios antrópicos más incidentes sobre los ecosistemas tropicales. Las consecuencias se observan, por un lado, en la alteración de los ciclos biogeoquímicos y de las condiciones climáticas, y por otro, en una mayor mortalidad de árboles, en el bajo desempeño de las plántulas, y termina afectándose el potencial regenerativo de los bosques. Por ello, el aumento de la velocidad de transformación en el segunda parte del periodo de estudio, debe servir de alerta para enfocar la atención en las coberturas naturales que aún permanecen en el área de distribución potencial de bosque seco en el departamento. Por lo tanto, el monitoreo a corto y mediano plazo es una actividad que debe ser considerada como estrategia para identificar zonas potenciales de restauración ecológica y alcanzar metas de conservación de biodiversidad regional y local. Para el bosque seco tropical del Valle del Cauca, estas iniciativas pueden garantizar a futuro los servicios ecosistémicos y su sustentabilidad.