Interceptación y captación de agua por la vegetación

Escrito por Rafael Morales Chávez y Alberto Gómez-Tagle Chávez

«En los ecosistemas terrestres de México entre el 26 y el 14% del total de la precipitación no alcanza el suelo -Návar, 2017-»

 

En la naturaleza, en los ecosistemas terrestres, en especial en los ambientes con vegetación densa, solo una parte de la precipitación, (entiéndase lluvia, granizo, nieve) llega al suelo. Una parte es interceptada por la vegetación y de ahí otra parte se evapora, gotea o escurre hacia el tronco principal. En este artículo se abordarán los diferentes procesos que forman parte de la partición de la precipitación y como éstos se relacionan con la funcionalidad hidrológica de los ecosistemas terrestres y como son alterados con el cambio de uso del suelo.

Pero… ¿Qué es la precipitación pluvial?

La precipitación pluvial se define como cualquier producto de la condensación del vapor de agua atmosférico que cae del cielo y alcanza los elementos que se encuentran sobre la superficie de la Tierra. Esta precipitación puede presentarse en muchas formas, como lluvia, lluvia congelada, llovizna, nieve, aguanieve y granizo. La lluvia según la Organización Meteorológica Mundial (WMO, por sus siglas en inglés), se define como el agua en forma de partículas líquidas, que cae a la superficie terrestre desde la atmósfera. La precipitación en

forma de lluvia es

uno de los componentes más importantes del ciclo del agua para todos los ecosistemas terrestres, ya que aporta la mayor cantidad de agua al ecosistema en un espacio y tiempo definido.

Forma y componentes de un pluviómetro manual común (Imagen propia)

La lluvia se mide como lámina de agua, en milímetros y esta medición corresponde al espesor de la lámina de agua que se formaría sobre una superficie plana de 1 m². El método más sencillo y comúnmente usado para medir la cantidad de lluvia se basa en el empleo del pluviómetro que es básicamente un embudo, que capta la lluvia y un recipiente donde se almacena. Si bien, el pluviómetro sirve para medir la cantidad de lluvia caída durante un cierto tiempo, dicha medición se realiza para obtener información sobre sus características espaciales y temporales. El conocer la lámina de precipitación en cierto periodo de tiempo, la intensidad, frecuencia y duración de los eventos de lluvia ayudan a reconocer su importancia e impacto sobre la vegetación y los ecosistemas terrestres.

 

La vegetación y la precipitación ¿una relación de mutuo impacto?

Es bien sabido que el agua es uno de los recursos más importantes para el crecimiento de las plantas, por lo que la lluvia, dependiendo de sus características tiene una fuerte influencia sobre la vegetación de una zona determinada. Durante una sequía, el crecimiento de la vegetación se reduce drásticamente, mientras que en la abundancia de lluvias la vegetación se desarrolla en forma impresionante. Las plantas han desarrollado estrategias tanto morfológicas (altura, número de ramas, forma de las hojas) como fisiológicas (floración, transpiración y defoliación) que se activan o modifican dependiendo de la intensidad, frecuencia o ausencia de la lluvia. Por ejemplo, en pastizales y cultivos, el crecimiento estacional de las plantas se da en perfecta sincronía con la temporada húmeda.  Además, la lluvia puede influir y modificar la distribución, número y densidad o cantidad (por unidad de superficie) de especies vegetales. Sin embargo, estos cambios en la vegetación tienen también un impacto en como la precipitación se distribuye en el ecosistema.

En su caída, desde la atmósfera hasta la superficie terrestre, la gota de agua se encuentra con una serie de obstáculos.

En la ciudad, la precipitación se encuentra a su paso con edificios, casas, fábricas, escuelas, campos y parques; mientras que en un bosque, selva, matorral o pastizal, son las comunidades vegetales las que presentan el obstáculo para la lluvia.

La estructura física de la vegetación ejerce una marcada influencia en el patrón de la precipitación que alcanza el suelo. A este proceso se le conoce como partición de la precipitación.

Proceso de la participación de la precipitación (Imagen propia) 

La partición de la precipitación

La partición de la precipitación es el proceso por el cual la lluvia modifica su trayectoria al ser interceptada por la vegetación. Durante un evento de lluvia, una parte del total de esa precipitación puede alcanzar la superficie denominándosele precipitación directa. Cuando esta precipitación atraviesa los espacios en el dosel de la vegetación, se denomina precipitación directa libre, es decir cae y atraviesa la capa de hojas y ramas de los árboles sin tocarlas y logra llegar hasta el suelo. Otra parte de la lluvia alcanza las ramas y hojas, satura los troncos y fluye hasta el suelo a través del tallo o tronco principal en forma de escorrentía cortical. Además, la lluvia retenida por el dosel puede en ciertos casos gotear desde las ramas, hojas o ciertos puntos en el tronco se suma a la precipitación directa. Otra parte, puede evaporarse durante el evento de lluvia, así como después de este, denominándose entonces pérdida por interceptación.

La precipitación directa resulta de suma importancia para los ecosistemas forestales representa entre un 70 a 90% de la entrada de agua, tiene un impacto directo sobre la escorrentía. Además, ha demostrado tener un impacto sobre los procesos erosivos en los ecosistemas y tiene un papel importante en el aporte de nitrógeno nuevo a los ecosistemas. La escorrentía cortical por otra parte tiene un impacto directo sobre el proceso de infiltración mediante el uso de las raíces de las plantas como vías de flujo preferencial del agua y nutrientes de la superficie al subsuelo.

En zonas áridas y semiáridas se ha documentado el enriquecimiento del suelo (efecto de isla de fertilidad) debajo de arbustos debido a la escorrentía cortical. Respecto a la pérdida por interceptación, está directamente relacionada con el proceso de evaporación. Dentro del ciclo del agua, la evaporación es el principal proceso de retorno del agua de la superficie terrestre a la atmósfera. A mayor interceptación mayor es la evaporación, a mayor evaporación más vapor de agua en el ambiente y a mayor cantidad de vapor de agua en el ambiente, aumenta la probabilidad de lluvia. Además de los cambios de la estructura de la vegetación, asociados a la precipitación, esta estructura también se ve afectada por alteraciones humanas como el aclareo, el cambio de uso del suelo o también por distintos desastres naturales. Siendo las alteraciones humanas las que presentan un impacto más negativo sobre la partición de la precipitación.

Fotografía donde se señala en círculos rojos las cicatrices en las ramas productos de la poda que forman puntos de goteo del agua interceptada por el dosel (Imagen propia) 

Impacto de las alteraciones humanas en la partición de la precipitación

Las prácticas de manejo y el cambio de uso de suelo tienen un impacto muy importante en la partición de la lluvia. El cambio de uso de suelo de bosques o matorrales nativos a áreas agrícolas cambia la composición de las especies, pero también la funcionalidad hidrológica y la estructura física de la vegetación. Al reemplazar por ejemplo árboles de un bosque nativo por árboles frutales, hay un reemplazo de especies y al mismo tiempo, por lo que cambia la forma de las hojas, la rugosidad de la corteza, la hojarasca que está en la superficie del suelo y la forma y tamaño de los árboles. De forma que, con estos cambios, tanto la interceptación, como la capacidad de retención del dosel se modifican y afectan los procesos hidrológicos que ocurren el ecosistema.

En zonas frutícolas, las prácticas de manejo como la poda, se realizan para maximizar la producción, evitar enfermedades y facilitar la cosecha. La poda, tiene un alto impacto sobre la escorrentía cortical. Por ejemplo, en el caso del cambio de bosque a huerta de aguacate en el estado de Michoacán, primero, las cicatrices de poda y la modificación de los  ángulos de las ramas de los aguacates disminuyen la cantidad de agua que llega al tronco. En comparación, los aguacates captan como escurrimiento caulinar cerca del 0.17% de la precipitación total de un sitio, que es hasta 14 veces menos que los árboles de pino (2.4%). Esto se ve reflejado en la cantidad de agua que llega al suelo, que se alcanza a almacenar en el mismo y que recarga el suelo y de ahí potencialmente los mantos acuíferos.

Segundo, la densidad de árboles en las huertas de aguacate (93 a 150 árboles por hectárea) tiende a ser menor, que en los bosques naturales nativos del centro de México (200 a 670), Modificando la distribución de la lluvia. A menor densidad de árboles, hay mayor espacio entre los mismos, por lo que aumenta la precipitación directa (precipitación directa libre o de regoteo de hojas y ramas), además de que es menor la cantidad de dosel y por lo tanto será menor cantidad de lluvia que queda interceptada y se evapore directamente durante y después del evento de lluvia. Tercero, hay una disminución en el número de especies vegetales en las huertas de aguacate en comparación a las zonas forestales. Debido a que se eliminan los pastos, arbustos y árboles más pequeños, el suelo queda más descubierto. Esto aumenta la cantidad de precipitación directa y aumenta la escorrentía y puede modificar la capacidad de infiltración del suelo.

 

El estudio de partición de la precipitación en México

Este proceso en México permanece poco estudiado y se desconocen muchos aspectos del impacto que tiene el cambio de uso de suelo sobre la partición de la precipitación en el país. Hasta el 2017 existían en México un total de 21 estudios científicos sobre la partición de la precipitación. Estos estudios se llevaron a cabo en 5 diferentes ecosistemas, áridos y semiáridos, tropicales secos, templados y en bosques montañoso de niebla. En lo que respecta a los estudios de la partición de precipitación llevados a cabo en ecosistemas agrícolas (huertas, parcelas de cultivo), en el mundo son muy pocos y particularmente en México hay solo un trabajo de este tipo, un estudio llevado a cabo en huertas de aguacate en el estado de Michoacán por personal académico del Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

Es importante y necesario recalcar la importancia de realizar más estudios sobre la partición de la precipitación en México. Para tener información más detallada de como los procesos, como el cambio de uso de suelo y los usos agrícola y frutícola, impactan los procesos hidrológicos, que resultan de suma importancia tanto para los ecosistemas naturales, como para las comunidades humanas.

Saber Más:

Gómez-Tagle Ch.A., Gómez-Tagle R., Francisco A., Ávila O., Alejandro J. y Bruijnzeel L.A. (2015). Partición de la precipitación en un bosque tropical montano de pino-encino en el centro de México. Bosque (Valdivia), 36(3), 505-518. https://scielo.conicyt.cl/pdf/bosque/v36n3/art17.pdf

Návar J. (2017). Fitting rainfall interception models to forest ecosystems of Mexico. Journal of Hydrology, 548, 458-470.

Lecturas recomendadas:

Lluvia en zonas urbanas. https://www.sabermas.umich.mx/archivo/articulos/315-numero-37/570-lluvia-en-zonas-urbanas.html.

Temas relacionados con el pluviómetro. http://www.pluviometro.com/Temas.html.

El bosque: elemento fundamental del agua. https://www.uv.mx/cienciahombre/revistae/vol25num3/articulos/bosque/

Conservación y manejo de los suelos. http://www.revistaciencias.unam.mx/en/109-revistas/revista-ciencias-50/915-conservacion-y-manejo-de-los-suelos.html.

 

Rafael Morales Chávez, estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas.

Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo..

 

D.C.  Alberto Gómez-Tagle Chávez, Profesor-Investigador, ambos del Laboratorio de Edafología, Departamento de Ciencias de la Tierra, Instituto de Investigaciones Sobre los Recursos Naturales (INIRENA), de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo..

0
0
0
s2sdefault