Análisis Multitemporal de los cambios de la vegetación, en la Reserva de Producción de Fauna Chimborazo como consecuencia del cambio climático

A. Tipos de ecosistemas y de vegetación, a través de imágenes satelitales y fotografías aéreas de diferentes años

Se recopila información secundaria en las instituciones involucradas en Investigación, Administración y Gestión de la Reserva de Producción de Fauna, como el Ministerio del Ambiente (MAE), Gobierno Autónomo del cantón Guano (GAD Guano), Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH), Instituto Geográfico Militar (IGM), Instituto Espacial Ecuatoriano (IEE), Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI).

Se elaboró un mapa de vegetación y/o ecosistemas basados en el Sistema de “Clasificación de los Ecosistemas del Ecuador Continental”, manejado actualmente por el Ministerio del Ambiente del Ecuador, determinando así los Ecosistemas para la Reserva de Producción de Fauna Chimborazo. Las especificaciones técnicas de la cartografía empleada y generada son: Sistema de Coordenadas Proyectadas UTM Zona 17S, Datum WGS 84.

Una vez obtenidas las fotografías aéreas e imágenes satelitales, se clasificaron en tres diferentes períodos: 1962-1966; 2000 y 2010-2011, las mismas que tuvieron que ser georefenciadas, cortadas y delimitadas.

Para los períodos 1962-1966 y 2000 las imágenes que presentaron menor o ninguna presencia de nubosidad fueron utilizadas, mientras que las imágenes con alta nubosidad tuvieron que ser complementadas con imágenes de otros años; de tal forma se pueda contar con un mosaico de imágenes de la Reserva.

Mediante el montaje del escenario 2010-2011 (más actual a la fecha en ortofotos) y la clasificación de los ecosistemas del Ecuador Continental (MAE, 2013), se genera un shapefile de puntos superpuestos que describan la clasificación ecosistémica y observación directa del mosaico que permite procesar las imágenes de los diferentes períodos por estrato estudiado.

Una de las categorías es “Intervención” que hace referencia a aquellos asentamientos humanos y actividades antrópicas que se deriven de esta última; y la categoría “Otros” hace referencia a las nubes y nieve presentes en las imágenes del área de la Reserva.

Mediante la observación y comparación multitemporal de los períodos estimados, se corrige el archivo shp con las firmas espectrales.

Se realiza la clasificación supervisada de las imágenes para categorizar la cobertura vegetal, a base de las características de las celdas o pixeles y su similitud para la definición de las clases siguiendo las metodologías propuestas (Arango, 2015).

Se construyen los escenarios de cambios de los diferentes períodos de estudio, cuantificando la superficie por categoría descrita por el “Sistema de Clasificación de los Ecosistemas del Ecuador Continental” (MAE, 2013), al igual las categorías “Intervención, Nieve y Otros”; los ecosistemas fueron correlacionados en orden cronológico en función de los periodos: 1962-1966, 2000 y 2010-2011; los mismos que fueron correlacionados con una inspección de campo y constatación de los ecosistemas de la Reserva que fueron determinados a través de la clasificación supervisada.

B. Factores que han incidido en los cambios de vegetación en los diferentes años

Se analizó la relación histórica de los últimos 60 años mediante la recopilación de información secundaria, donde se estudiaron aquellos aspectos biofísicos, demográficos, socioeconómicos, políticos, ambientales que han incidido directa o indirectamente a través del tiempo en la estructura ecosistémica de la Reserva de Producción de Fauna Chimborazo. (INGTELSIG, 2010).

Se calculó el Índice de la Diferencia Normalizada de la Vegetación de la Reserva de los últimos 30 años (1987; 2000; 2015), con imágenes Landsat 7, Landsat 5 y Landsat 8 del portal web de la U.S Geological Survey (USGS).

Las imágenes fueron seleccionadas bajo los siguientes parámetros: calidad visual, mínima presencia del porcentaje de nubes para el área estudiada, años particulares de interés y sin presencia de bandas sin información. Se tomó una imagen capturada en el año 1987 debido a la presencia excesiva de nubes en las imágenes disponibles de los años 1985 y 1986 para el área estudiada.

Para el cálculo del NDVI en imágenes Landsat 7 y Landsat 5 se empleó la Ecuación 1.

(1)

Para el cálculo del NDVI en imágenes Landsat 8 se empleó la Ecuación 2.

(2)

Para determinar los factores que han incidido en los cambios de vegetación en los diferentes años, se comprobó el estado de conservación de la vegetación, mediante la generación del Índice de Vegetación Normalizada (NDVI) según lo propuesto por Gilabert et al (1997), para los años 1987; 2000; 2015, determinando así el estado y evolución de la vegetación de la reserva en los últimos 29 años; estos resultados fueron respaldados a través de análisis del cambio de uso del suelo y los correspondientes datos climáticos (precipitación y temperatura) de las estaciones meteorológicas más cercanas al Área Protegida.

Para la interpretación del NDVI de cada período, se usó la Tabla 1 de interpretación, basada en la tabla de índices de vegetación de Merg, C. et al (2011).

A. Tipos de ecosistemas y de vegetación, a través de imágenes satelitales y fotografías aéreas de diferentes años

Para los tres períodos estudiados, se basó en la clasificación ecosistémica publicada por el Ministerio de Ambiente al año 2016 en la que se clasifican en: Arbustal siempreverde y Herbazal del Páramo, Bosque siempreverde del Páramo, Herbazal del Páramo, Herbazal húmedo montano alto superior del Páramo, Herbazal húmedo subnival del Páramo, Herbazal inundable del Páramo, Herbazal ultrahúmedo subnival del Páramo, Herbazal y Arbustal siempre verde subnival del Páramo, Intervención, Nieve y Otros. De las imágenes satelitales se determinan las firmas espectrales en los tres períodos, de tal forma que se identifica la similitud a lo largo del tiempo. Esto no significa que esta zona no ha variado en el tiempo, al contrario nos permite contrastar las modificaciones que ha sufrido en cuanto a la extensión de la cobertura presente en cada período.

Como se puede observar en las figuras1,2y3, la Clasificación Ecosistémica se mantiene, pero difiere en la extensión territorial.

Fig. 1:

Clasificación Ecosistémica, período 1962 - 1966 RPFCH.

Fig. 2:

Clasificación Ecosistémica, período 2000 RPFCH.

Fig. 3:

Clasificación Ecosistémica, período 2010 - 2011 RPFCH.

Al comparar las figuras 1 y 3, se observa que la categoría Nieve disminuye notablemente en esta transición de tiempo, es decir que en 49 años se ha reducido un 5,84% de la superficie ocupada, y se incrementa notablemente la categoría de Intervención llegando a ocupar un 9.54% del área de la Reserva de Producción de Fauna Chimborazo, como se muestra en la Tabla 2.

B. Construcción y clasificación supervisada de los períodos 1962-1966; 2000; 2010-2011

En la Tabla 2 y Figura 4, se muestran los cambios ocurridos de la cobertura ecosistémica en la Reserva de Chimborazo.

La categoría “Intervención” presenta el mayor incremento con un 9,28%, equivalente a 4 924,6 hectáreas; pues en el primer período (años 1962-1966) se cuantificó apenas un 0,26%; para el segundo período (año 2000) aumentó a 4,67%; sin embargo, para el tercer período evaluado (años 2010-2011) el porcentaje crece a 9,54%; hay que aclarar que esta categoría es una de las más importantes en cuestión de superficie ocupada, la misma que posiblemente fue generada por el cambio de uso del suelo, producto de actividades antrópicas. Le sigue el ecosistema “Herbazal ultrahúmedo subnival del Páramo”, que para el período 1962-1966 presenta un 9,41%, subiendo un 2% para el período 2000 con 11,83% y para en el período 2010-2011, registra un 13,68%; mostrando un incremento de 4,27% equivalente a 2 265,63 hectáreas. El ecosistema “Herbazal húmedo montano alto superior del Páramo” en el período 1962-1966 presenta un 17,84%, para el período 2010-2011 se incrementa obteniendo un 19,73%, correspondiéndole un aumento del 1,89% (999,34 hectáreas). El ecosistema “Bosque siempre verde del Páramo” presenta el menor incremento de superficie debido a que en el primer período se cuantificó en 1,86%, y en el tercer periodo este porcentaje presentó 1,92%, evidenciando un ligero aumento de 0,06% (31,75 hectáreas). Claramente la categoría “Nieve” presenta la mayor disminución de superficie, debido a que en el primer período (años 1962-1966) se cuantificó un 10,30%, en el segundo período (años 2000) baja a 4,02%, y en el tercer periodo (años 2010-2011) llega a 4,46%, indicando una reducción de 5,85% equivalente a 3 104,24 ha, evidenciando la variabilidad climática que ha experimentado el Área Protegida. Le sigue el “Herbazal del Páramo”, registrando para los años 1962-1966 un 18,30%; sin embargo, para los años 2010-2011, se evidencia un decrecimiento del 4,23%, llegando al 14,07% que equivale a 2245,16 hectáreas. El “Herbazal y Arbustal siempre verde subnival del Páramo”, en el primer período (años 1962-1966) se cuantifica un 8,88%, sin embargo, para el tercer período (años 2010-2011), disminuye al 6,59%, experimentando un decrecimiento del 2,29 % equivalente a 1 215,23 hectáreas. Esta tendencia de reducción superficial, experimenta también el “Herbazal inundable del Páramo”, en el primer período (años 1962-1966) se cuantifica un 7,71%, sin embargo, para el segundo período (años 2000) disminuye al 5,32%, para que en el tercer período evaluado (años 2010-2011), se establezca en un 5,56%, evidenciando un decrecimiento correspondiente a 2,15% (1 141,11ha). La categoría “Arbustal siempre verde y Herbazal del Páramo” en el primer período demuestra un 7,17%, sin embargo, para el tercer período disminuyó a 6,45%, observándose un decrecimiento del 0,72% (382,66 ha). El “herbazal húmedo subnival del Páramo”, en el primer período registró un 18,04% y en el tercer período alcanza un 18,01%, presentando la menor disminución correspondiente a 0,03% equivalente a 17,71 hectáreas.

Los cambios analizados en los ecosistemas presentes en la Reserva de Producción de Fauna Chimborazo se deberían a la influencia del cambio climático pues según Cáceres (2001), la región interandina posee tendencia a la desertificación y cambios ecosistémicos, debido a los cambios de temperatura cada vez más extremos que incidirían notablemente en la frágil estabilidad de las formaciones vegetales andinas.

Fig. 4:

Ecosistemas de la RPFCH, Períodos 1962-1966; 2000; 2010-2011.

C. Factores que han incidido en los cambios de vegetación en los diferentes años

La alteración de la cobertura vegetal en la Reserva se ve afectada por el pastoreo principalmente por el de ovejas y ganado vacuno, a esto se suma la quema de pajonal, mecanismo por el cual las comunidades obtiene pasto fresco y tierno; las quemas y el ganado son las principales causas que caracterizan a la presencia humana dentro de la reserva. El 80% de la Reserva es propiedad de 38 comunidades indígenas, organizaciones campesinas y propietarios privados. El cambio climático, por los cambios de temperatura cada vez más extremos, sería un factor que afectaría a la frágil estabilidad de las formaciones vegetales andinas.

De acuerdo con la Figura 5, se observa que en el año 1987 el 26.61% de la superficie de la Reserva presentaba suelo desnudo, agua, roca o nieve; el 18.40% coincidían suelos con vegetación dispersa (poca vegetación); el 14.30% corresponde a suelos con vegetación moderada (arbustos, prados); el 28.62% limitan suelos de páramo (húmedo) y el 12.06%, vegetación densa o vigorosa (alta humedad).

De acuerdo al INAMHI (Anuario, 1987) en este año existió una precipitación promedio anual de 624.36 mm.

Fig. 5:

Índice de Vegetación Diferencia Normalizada, RPFCH (1987).

El análisis del Índice de Vegetación (Figura 6), demostró que para el año 2000 el 27,50% de la superficie de la Reserva presentaba suelos desnudos, agua, roca o nieve; el 15,90% le corresponde a suelos con vegetación dispersa (poca vegetación); el 19,22% de la superficie equivale a suelos con vegetación moderada (arbustos, prados); el 32,51% de la superficie a suelos de páramo (húmedo) y el 4,87% a vegetación densa o vigorosa (alta humedad). Comparando con el año 1987 que registró un valor del 26,61% de suelo desnudo se incrementa al 27,50 % (año 2000), esto indica que la superficie con ninguna vegetación fue en aumento; para el caso de los suelos con vegetación dispersa en el año de 1987 registró un 18,40% y en el año 2000 registra un 15,90% denunciando pérdida de la cobertura con vegetación dispersa; en el año 2000 los suelos con vegetación moderada presentan un 19,22% mostrando un aumento positivo con respecto al 14,30% evidenciado para el año1987. El páramo presentó en el año 2000 un porcentaje superficial de 32,51%, esto revela que existió un crecimiento positivo para esta cobertura con respecto al año 1987; en el año 2000 la vegetación densa o vigorosa se cuantifico en un 4,87% revelando un estado de conservación bajo con respecto al 12,06% visible en el año de 1987. Durante ese año la precipitación anual oscilaba entre los 500 y 1 250 mm de precipitación anual.

El análisis del Índice de Vegetación (Figura 7), se evidencia que para el año 2015 el 2,31% de la superficie de la Reserva presentaba suelo desnudo, agua, rocas o nieve; el 30,82%, coincidían con suelos con vegetación dispersa (poca vegetación); el 31,99% de la superficie suelos con vegetación moderada (arbustos, prados); el 31,09% condicionan suelos de páramo (húmedo), mientras aquellos suelos con vegetación densa o vigorosa (alta humedad) para este año, disminuyó a 3,79%. La superficie correspondiente al suelo desnudo o sin vegetación mostró la mayor reducción para el año 2015 a un 2.31%; sin embargo, es importante mencionar que en el año de 1987 cubría el 26,61% y en el año 2000 se incrementa al 27.50%. Los suelos con vegetación densa o vigorosa (alta humedad) presentaron una menor reducción en el porcentaje de cobertura, pues en 1987 cubrían un 12,06% de la Reserva, en el año 2000 la cobertura desciende al 4,87% y en el 2015 estos suelos de vegetación densa se reducen al 3,79%.

Fig. 6:

Índice de Vegetación Diferencia Normalizada, RPFCH (2000).

Los suelos con vegetación moderada (arbustos, prados), muestran el mayor incremento en el porcentaje de cobertura, debido a que en el año 1987 registra un porcentaje superficial de 14,30%, mientras que para el año 2000 este porcentaje sube a 19,22%, para finalmente en el año 2015 llegar a 31,99%, demostrando que este tipo de cobertura predomina en la Reserva actualmente; así mismo los suelos con vegetación dispersa (poca vegetación) manifestaron una tendencia similar; en el año 1987 mostraron un 18,40% y un 15.90% en el año 2000, mientras que para el año 2015 la superficie se incrementó al 30,82%. La cobertura vegetal páramo (húmedo) presentó el menor cambio en el período de tiempo evaluado, puesto que para el año 1987 muestra un 28,62% de la superficie de la Reserva, este porcentaje para el año 2000 se elevó a 32,51%, y en el año 2015 se redujo sutilmente a 31,09%.

Fig. 7:

Índice de Vegetación Diferencia Normalizada, RPFCH (2015).

Mediante el análisis porcentual del comportamiento vegetal resultante del NDVI de los años 1987, 2000 y 2015 (Figura 8), la Reserva de Producción de Fauna Chimborazo, mostró cambios en su estructura vegetal (Tabla 3), la superficie correspondiente al suelo desnudo o sin vegetación mostró la mayor reducción, pues en 1987 cubría el 26,61% de la superficie de la RPFCH y en el año 2015 este valor se redujo a 2,31%; mientras que aquellos suelos con vegetación densa o vigorosa (alta humedad) presentaron una menor reducción en el porcentaje de cobertura, pues en 1987 cubrían un 12,06% de la Reserva, en el año 2000 la cobertura disminuye al 4,87% y en el 2015 estos suelos se reducen al 3,79%. Los suelos con vegetación moderada (arbustos, prados), muestran el mayor incremento en el porcentaje de cobertura, debido a que en el año 1987 registra un porcentaje superficial de 14,30% y para el año 2000 este porcentaje sube a 19,22%, que finalmente en el año 2015 llegan a incrementarse al 31,99%, demostrando que este tipo de cobertura es la que predomina en la Reserva. Asimismo, los suelos con vegetación dispersa (poca vegetación) mostraron una tendencia similar; en el año 1987 poseían un 18,40%, mientras que para el año 2015 la superficie se incrementó al 30,82%. La cobertura vegetal páramo (húmedo) presentó el menor cambio en el período evaluado, puesto que para 1987 muestra un 28,62% de la superficie de la Reserva, este porcentaje para el año 2000 se elevó al 32,51%, y en 2015 se redujo levemente a 31,09%.

Fig. 8:

NDVI de los años 1987,2000 y 2015.

De acuerdo con el análisis particular de la nieve perpetua (Tabla 4), se evidencia una notoria disminución de esta categoría, hasta llegar a una reducción de la superficie cubierta del 46.17%