mesa 4: carlos llerena

Carlos A. Llerena Pinto

callerena@lamolina.edu.pe

Universidad Nacional Agraria La Molina

Instituto de Promoción para la Gestión del Agua

Lima, Perú

Servicios ecohidrológicos forestales:aproximaciones y experiencias en los Andes y otras regiones

• La naturaleza nos brinda múltiples bienes y beneficios que

demandan los seres vivos y su entorno y que se dan a plenitud

cuando el medio se encuentra en condiciones prístinas. Estos

beneficios llamados servicios ambientales o ecosistémicos, se

han valorado en los últimos años principalmente en relación al

control del clima, al agua, a la biodiversidad y al paisaje.

• Usando como base el concepto de ecohidrología, esta

presentación enfatizará la relación existente entre los

ecosistemas forestales en especial de cabeceras de cuenca,

laderas y bosques ribereños, y la producción de agua en las

cuencas.

Servicios ecohidrológicos forestales:aproximaciones y experiencias en los Andes y otras regiones

ECOHIDROLOGÍA

• Estudia las múltiples interacciones (en ambas

direcciones) entre la vegetación y el ciclo

hidrológico

– Relaciones suelo-vegetación-atmósfera

– Combinaciones ecología-hidrología-

biogeoquímica, incluyendo las emisiones

de gases efecto invernadero

• ¿Eco-hidrología o hidro-ecología?

• Sirve para predecir los impactos del cambio

climático y actividades antropogénicas en los

ecosistemas

DIVISORIA

Gestión

m u l t i s e c t o r i a l

d e r e c u r s o s

hídricos

Gestión

s e c t o r i a l d e

r e c u r s o s

h í d r i c o s

Ge

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G e s t i ó n d e R e c u r s o s N a t u r a l e s

Manejo de Cuencas

ENFOQUES DE GESTIÓN POR CUENCAS (Dourojeanni, 2001)

FUENTE: ECLAC/Dourojeanni/modified

by L. Garcia and E. Aguilar

Relaciones entre

cuenca alta y

cuenca baja

El balance hídrico(ANUAL)

P = Q + ET

En donde: P = Precipitación

Q = Caudal (Q = Es + Ess + Est)

Es = Escurrimiento superficial

(Inf. y Perc.) Ess = Escurrimiento subsuperficial

Est = Escurrimiento subterráneo

ET = Evapotranspiración (ET = E + T)

E = Evaporación =

Esuelo + Efollaje (intercepción) + Eagua

T = Transpiración

(Lima, 1993)

Recursos Forestales

78.8 M ha bosques naturales

74.2 M ha en la Selva

3.6 M ha en la Costa

1.0 M ha en la Sierra

Formaciones

vegetales

Áreas agrícolas y

pecuarias

El Programa Nacional de

Conservación de Bosques

para la Mitigación del

Cambio Climático,

es una iniciativa del MINAM

que propone la protección

indefectible

de 54 millones de hectáreas

de los 72 millones

de bosques tropicales

con los que cuenta el país.

¿Cómo cambian los procesos hidrológicos en función a los gradientes

de humedad de los ecosistemas naturales y que tan vulnerables son

estos a los cambios resultantes de las actividades antrópicas?

Ecosistemas naturales

Bosques y producción de sedimentos 1

• Donde la erosión superficial es el proceso

dominante, la producción de

sedimentos se reduce o incluso se controla

por la reforestación, frecuentemente en

menos de una década.

• Reducciones similares pueden ser

obtenidas por aplicación rigurosa de

cosechas de conservación sin el

incremento en el uso de agua asociado

con los árboles.

• Donde los masivos movimientos

de tierra tienen lugar se debe aceptar la

Perdida de bosques.

Bosques y producción de sedimentos 2

Plantaciones de Porcón,

Cajamarca (aprox. 8000 ha)

Plantaciones en Huancarani, Cusco,

(2006)

Sitios y especies plantadas (Sudáfrica)

1.-Westfalia D. Eucalyptus grandis

2.-Mokobulaan A. Eucalyptus grandis

3.-Mokobulaan B. Pinus patula

4.-Cathedral Peak III. Pinus patula

5.-Lambrechtsbos B. Pinus radiata

6.-Bosbouklook, Pinus radiata

7.-Biesievlei, Pinus radiata

Impacto de la edad y de la especie plantada en el caudal (Bruijnzeel 2004)

¿Plantaciones: buena o mala idea?

• Demanda creciente de productos forestales maderables y no maderables

• Talar más bosque nativo o depender de plantaciones

• Madera o Agua...??? [10 y 1180 kg/día]

• Grupos opuestos a plantaciones forestales por preservar la naturaleza, tendrán que considerar formas de plantaciones pro-naturaleza.

• Plantaciones forestales en el Perú y en el mundo de producción y protección

Reforestación y producción de sedimentos 1

TVA (1961)

White Hollow creek

(100 km²)

Los efectos corriente abajo toman mas tiempo a

medida que la área de la cuenca se incrementa

Reforestación y producción de sedimentos 2

Reducción de producción de sedimentos

en cuencas (muy) grandes

Hay muy pocos datos confiables en

cambios en las cargas de

sedimentos después de la

rehabilitación de tierras en cuencas

muy grandes (> 5,000 km2) pero los

datos sugieren de décadas hasta

siglos para lograr efectos medibles en las

salidas debido :

(a) al material en transito en los lechos y

(b) la continuación de producción

de sedimentos por erosión natural

(ribereña,deslizamientos, etc.) .

• Las fajas de vegetación

natural (NVS) favorecen

mucho más (10-15% )

la ocupación del campo

y tienen hasta el 90% de

efectividad.

• Las fajas de protección de

árboles en lugares

estratégicos estabilizan

pendientes y riberas protegen

zonas urbanas y caminos

Medidas alternativas

(en lugar de reforestación completa)

FSS

FR

FSS

Laderas

FS: Int.> Inf.

BOSQUES DE PROTECCIÓN

BOSQUES DE LADERASBOSQUES RIBEREÑOS

CABECERAS DE CUENCAS

BOSQUES DE PROTECCIÓN

Funciones de los bosques de laderas y de riberas

Tipo Función específica

Geomorfológica Estabilización de taludes de laderas o de orillas

Control de la erosión y retención de sedimentos

Hidrológica Disminución/filtración de escurrimiento superficial

Retención y control de sedimentos

Influencia en la calidad del agua

Climática Absorción de radiación solar

Generación de microclimas

Ecológica Hábitat, abrigo, refugio y alimentación de la fauna

Aporte de materia orgánica al suelo y el agua

Socio-económica Resguardo y seguridad para pobladores

Producción de alimento, bienes y servicios

Obstáculo físico para la agricultura migratoria

El rol de los bosques

en el clima…y

viceversa

Desde:

Salati, E., A. Dall´Olio, J. Gat y E.

Matsui 1979 Recycling of water in the

Amazon basin: an isotope study. Wat.

Resource Res. 15: 1250 – 1250

hasta:

Marengo, J.A. 2006 Mudanças

climáticas globais e seus efeitos sobre a

biodiversidade: caracterizaçào do clima

atual e definiçào das alteraçôes

climáticas para o territorio brasileiro ao

longo do século XXI. Biodiversidade 26,

Brasilia, MMA, 212pp.

“The Amazon Rainforest puts some 20 billion tonnes of water into the atmosphere each day.”Dr Antonio Nobre, INPA

“..8 Trillion tonnes of water every year evaporated from Amazon” - IPCC

The Amazon Water PumpMarengo et al.

2004, Journal

of Climate

Bosque nublado de montaña San Alberto, Parque Nacional Yanachaga-Chemillen

San Alberto, área experimental, bosque nublado,

Parque Nacional Yanachaga-Chemillén,

Oxapampa, Peru

Torres meteorológicas

Patrones orográficos

de nubes

Distribución de raíces finas

Composición atmosférica

Biogenic VOC emissions

Ecología de las epífitas

Ecología de las briofitas

Ecología del sotobosque, arbustos y hierbas

Fisiología de las hojas

• A medida que desaparece el

bosque húmedo tropical, los

bosques montanos aumentan su

importancia como reservas

naturales.

• Debido a sus condiciones climáticas

especificas, estos bosques son

ricos en especies endémicas.

• Las entradas extras de agua por

interceptación de la niebla reducen

la evaporación debido a una menor

radiación y mayor humedad que

produce mayor rendimiento hídrico.

Bosques de niebla: ¿Por qué son importantes?

Año 2005Los diez países con mayor área de bosque

(millones de hectáreas)

FAO Forest Resource Assessment 2005 e INRENA 2003

Perú, un país forestal que no aprovecha bien sus bosques

… ni sus demás recursos y tierras forestales!

MAPA FORESTAL NACIONAL. NRENA - DGEP, 1996

RECURSOS FORESTALES… y

PERÚ 128 521 600 ha

Bosques Naturales 71 869 713 ha 56%

Tierras aptitud forestal 10 500 000 ha 8%

Total: 82 369713 ha 64% !

DEFORESTACIÓN AMAZÓNICA

Se talan y queman 250 000 ha/año (Perú)

MAPA INVENTARIO NACIONAL GEI, PROCLIM - INRENA . 2005

Agricultura migratoria II

A más humo…menos lluvia

El paisaje sigue cambiando

• Creciente cambio de uso de la tierra a cultivos

agrícolas, ganadería, minería, infraestructura,

industrias, carreteras, urbanización.

• La degradación de los suelos y los cambios en

el comportamiento hidrológico se incrementan.

• La calidad de agua disminuye.

• La cobertura y el uso de la tierra después de

la deforestación puede variar mucho y por lo

tanto en el uso del agua por la vegetación, el

escurrimiento y la erosión.

Sistemas intervenidos:

diferencias en la tasa de la degradación

Factores que controlan la erosión superficial

• Precipitación: intensidad y duración controlan la energía cinética e el

impacto de las gotas (“erosividad”) de lluvia, plus la cantidad de flujo

superficial.

• Suelo: capacidad de infiltración afecta la ocurrencia de escorrentía

superficial, la cohesión y estabilidad de los agregados del suelo

determinando su vulnerabilidad (“erodabilidad”).

• Pendiente: longitud (limite!), inclinación, y forma (plana, convexa o

cóncava) todo influencia la velocidad, tipo y cantidad de flujo superficial.

• Cobertura: tipo (planta o material de descomposición), densidad y

grosor, plus cobertura fraccional de la superficie del suelo („contact

cover‟, en contraposición a la cobertura vegetal per se).

Origen y rutas de sedimentos en cuencas forestales

Erosión ribereña

(derrumbes)

DeslizamientosErosión de partículas

(escurrimiento superficial)

Agua de irrigación con bajo

contenido de sedimentos

para mantener la

productividad y bajo costo

de mantenimiento.

Importancia de la buena calidad de agua:1

Importancia de la buena calidad de agua 2

Vida acuática

Navegabilidad

Hidroenergía

Mitos y discusiones frecuentes:

Relaciones entre la cobertura vegetal

(humedales, punas, páramos,

jalcas y bosques) y :

La precipitación

La infiltración y la percolación

El agua del suelo

El caudal de los ríos y las inundaciones

La evapotranspiración

Los servicios ambientales

Calidad del agua

(eutrofización, minería, Hg…)

Las percepciones

“públicas” y las

“científicas” del papel

hidrológico de los

bosques difieren…

• ¿Aumentan la lluvia?

• ¿Previenen caudales extremos?

• ¿Aumentan la producción anual

de agua (descargas totales)?

• ¿Aumentan los caudales de

verano (= flujos base)?

• ¿Previenen los deslizamientos,

la erosión y la sedimentación?

Los beneficios hidrológicos de

los bosques están siendo

seriamente cuestionados…• Las percepciones “publicas” y las “científicas” del

papel hidrológico de los bosques difieren

considerablemente.

• Las percepciones “científicas” tienden a exagerar

el alto uso del agua por los bosques, y ignoran o

no consideran aspectos positivos como el aumento

de la infiltración y la protección de los suelos.

• No todos los bosques son iguales: Generalmente

se ignoran las diferencias entre bosques maduros,

bosques secundarios y plantaciones exóticas.

Los bosques y la producción anual de agua

Árboles/bosques tienen un mayor IAF, albedo más pequeño, raíces más

profundas y una rugosidad aerodinámica mayor que la vegetación arbustiva,

los pastos o los cultivos: por lo tanto su uso de agua es mayor.

El tamaño y la forma (de las hojas)

sí importan…!

Hidrograma: flujo base vs. flujo de tormenta

Durante la lluvia, el agua extra proveniente de las laderas contribuye al incremento de

la descarga. Este “flujo de tormenta” o “flujo rápido” esta frecuentemente separado del

“flujo base” o “flujo retrasado” a través de una línea de separación arbitraria.

Flujo de tormenta

Flujo base

Flujos base desde bosque natural maduro:

confiables y normalmente de buena calidad

Pero la „esponja‟ forestal

tiene sus limites…!

Descarga lenta de agua

por la “esponja forestal”

Importancia practica y local de

los flujos base

• Intercepción reducida (IAF mas pequeño,

menor rugosidad aerodinámica).

• Transpiración reducida (IAF mas

pequeño, mayor albedo y sistema

radicular más superficial), especialmente

durante la época seca.

• Suelos más húmedos producen más

flujos

rápidos (tienen menos almacenamiento

disponible para absorber precipitación).

• Suelos perturbados generan mas flujo

superficial (+ compactación, caminos).

Causas del incremento de producción de agua

después de clareo

• Menos bosques generalmente

significa mayor producción de

agua total; y de flujo de base

también si la capacidad de

infiltración no se disminuye

mucho (caso sin degradación).

• Conversión de bosques de

neblina no produce grandes

cambios en los flujos en caso

de precipitación oculta alta.

• Regeneración de bosques

tiene su precio hidrológico a lo

largo de décadas.

Bosques y producción de agua: conclusión

ALGUNOS CASOS MÁS…

• Ecuador: FONAG y otros

• Costa Rica: FONAFIFO, Monteverde

• Quabbin: Massachusetts, EE.UU.

Perú:

• Alto Mayo, Moyobamba, Región San Martín (Amazonia)

• Jequetepeque, Regiones Cajamarca y La Libertad (Oc. Pacífico)

• Cañete, Lima, (Oc. Pacifico).

• Debe intensificarse la comunicación

entre los investigadores, los que toman

las decisiones, las comunidades locales

y los que desean plantar árboles.

Pero,

• Si la comunidad científica continúa

entregando mensajes contrastantes y

confusos sobre los impactos de la

reforestación confundiremos las

políticas.

Bosques tropicales y agua:

perspectiva politica

Algunas advertencias para

principiantes…

• Es un pecado capital teorizarse antes

de tener datos. Insensiblemente uno

tiende a manipular los hechos y

favorecer sus teorías, en vez de que las

teorías se ajusten a los hechos…

Sherlock Holmes a Dr Watson, en „"A

scandal in Bohemia”

• La dificultad es separar el marco del

hecho de los hechizos de los teóricos y

reporteros…

Sherlock Holmes a Dr Watson, en

“Silver Blaze”

PRIMER CURSO INTERNACIONAL DE ECOHIDROLOGÍA TROPICAL (CIET)

La Molina y Oxapampa, 28 de junio 5 de julio, 2010

Sampurno Bruijnzeel, Marc Mulligan, Conrado Tobón, Juan García-Quijano

Carlos A. Llerena

SEGUNDO CURSO INTERNACIONAL DE ECOHIDROLOGÍA TROPICAL (CIET)

Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín

Conrado Tobón, 2012

MONITOREO HIDROLÓGICO DE ECOSISTEMAS ANDINOS (MHEA)

Universidad de Cuenca, Ecuador, CONDESAN, ECOBONA, UNALM, et al

Rolando Celleri, et al, desde el 2009

ANDEAN AMAZON BRIDGING UPPER & LOWER BASINS

Sesión especial B31C Congreso Internacional Meeting of the Americas

American Geophysical Union (AGU), Foz de Iguazú, Paraná, Brasil,

8-12 agosto 2010

Muchas gracias…!