simulaciÓn dinÁmica del uso del suelo y los cambios …

SIMULACIÓN DINÁMICA DEL USO DEL SUELO Y LOS CAMBIOS EN LA BIODIVERSIDAD DE LOS HUMEDALES DE BOGOTÁ

Caso Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba

ANGY MILENA CAICEDO MONTAÑO Estudiante Maestría en Desarrollo Sustentable y Gestión Ambiental

Licenciada en Biología, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

2016

SIMULACIÓN DINÁMICA DEL USO DEL SUELO Y LOS CAMBIOS EN LA BIODIVERSIDAD DE LOS HUMEDALES DE BOGOTÁ.

Caso Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba

ANGY MILENA CAICEDO MONTAÑO Estudiante Maestría en Desarrollo Sustentable y Gestión Ambiental

Licenciada en Biología, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

JULIO EDUARDO BELTRÁN VARGAS Director

Dr. en Biología, Universidad Nacional de Colombia

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN Manejo, administración y modelación de sistemas ambientales

Trabajo de grado para optar al título de MAGISTER EN DESARROLLO SUSTENTABLE Y GESTIÓN AMBIENTAL

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

2016

AGRADECIMIENTOS

Deseo expresar mis agradecimientos a la Universidad Distrital Francisco José de

Caldas por otorgarme la beca de posgrado con la que cursé esta maestría, a todos

los docentes de este programa académico por compartir sus conocimientos sin

restricciones. Especialmente, agradezco a Julio Eduardo Beltrán Vargas por su

apoyo incondicional, asesoría y enseñanzas durante la dirección de esta

investigación y a Yolanda Teresa Hernández por la sencillez con la que naturaliza

lo complejo.

Al grupo Investigación para el Desarrollo Sostenible de la Facultad de Medio

Ambiente y Recursos Naturales, al Programa de Estímulos a la Investigación

Thomas Van Der Hammen del Jardín Botánico José Celestino Mutis de Bogotá por

su apoyo financiero y la oportunidad de socializar los resultados de esta

investigación en sus tertulias académicas y a la Empresa de Agua, Acueducto y

Alcantarillado de Bogotá por proporcionarme información sobre series

fisicoquímicas y biológicas de los humedales.

Al Especialista en Sistemas de Información Geográfica Wilson Cabanzo Rojas por

su ayuda en el tratamiento de imágenes satelitales, a la Maestra en Desarrollo

Sustentable y Gestión Ambiental Karen Ballesteros Gonzales por su generosidad

al transferirme la licencia del software Stella 10.1 y retroalimentar el diseño de los

modelos, al Ingeniero Industrial Johan de Aguas y al Matemático Daniel Velásquez

por sus recomendaciones en el procesamiento matemático de las series de datos.

A mi esposo Juan por su amor y apoyo incondicional en este camino, a mis

padres, mis hermanas, mis amigos y todas aquellas personas que me animaron

durante este proceso.

Dedico este trabajo a mi hijo Isaac; el motor de mi vida, mientras exista el amor, existen la esperanza y la libertad.

RESUMEN Se analizó el uso del suelo y los cambios en la biodiversidad en los humedales Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba con el fin de validar un modelo aplicable a todos los humedales de la ciudad. El diseño tuvo en cuenta la población en el área de influencia, el área natural del ecosistema, otros usos del suelo principalmente pastizales, para alimentar este modelo fue necesario analizar la dinámica espacio temporal a través de imágenes satelitales de los últimos veintisiete años. El modelo comprende además la relación entre el crecimiento poblacional y el aumento de ingresos totales de fósforo en los humedales, lo que lleva a explicar el fenómeno de eutrofización en los mismos y la pérdida de biodiversidad representada en la riqueza de especies de aves y de plantas. La simulación dinámica arroja que la población es la variable que moviliza el modelo, influyendo en el aumento de la urbanización, la disminución del área natural y de amortiguación, aportando al aumento de fósforo total y modificando el estado de salud del humedal, además de otras externalidades que no se evalúan en esta investigación como la extracción directa de fauna y flora del humedal y la introducción de especies foráneas. Los escenarios de las simulaciones señalan que a los humedales Juan Amarillo y Córdoba les queda aproximadamente trece años de vida, mientras que la Jaboque le queda veinticinco. Son necesarias estrategias de restauración y gestión integral de los humedales para recuperar y proteger el sin número de servicios que ofertan a la ciudad. PALABRAS CLAVE Simulación dinámica, uso del suelo, nivel trófico, riqueza de especies, humedal, conservación.

CONTENIDO

Pág. 1. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN

1

1.1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………

1

1.2. ELEMENTOS TEÓRICOS PARA EL ANÁLISIS DEL PROBLEMA………

4

1.2.1. Los humedales como sistemas dinámicos………………………………..

4

1.2.2. La simulación dinámica como enfoque para la aproximación al funcionamiento ecológico de los humedales…………………………………

4

1.2.3. Factores ambientales que influyen en la presencia de aves.………...

5

1.2.4. Hidrología…………………………………………………………………….

6

1.2.5. Nivel trófico del cuerpo de agua……………………………………………

7

1.2.6. Pérdida de hábitat y fragmentación………………………………………..

9

1.3. PROBLEMÁTICA GENERAL…………………………………………………..

9

1.4. JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………….. 9

1.5. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN…………………………………………….

10

1.6. OBJETIVOS………………………………………………………………………

10

1.6.1. General……………………………………………………………………….

10

1.6.2. Específicos…………………………………………………………………...

10

1.7. HIPÓTESIS……………………………………………………………………….

11

1.8. LITERATURA CITADA………………………………………………………….

12

2. MÉTODOS……………………………………………………………………………….

17

2.1. ÁREA DE ESTUDIO…………………………………………………….………

17

2.1.1. Humedal Jaboque…………………………………………………………...

18

a) Localización geográfica……………………………………………………..

18

b) Aspectos geológicos y morfológicos………………………………………

19

c) Hidrología…………………………………………………………………… 19

d) Biología………………………………………………………………………

19

e) Dinámica social………………………………………………………………

20

2.1.2. Humedal Juan Amarillo……………………………………………………..

21

a) Localización geográfica……………………………………………………..

21


22

c) Hidrología…………………………………………………………………….

22

d) Biología……………………………………………………………………….

23


24

2.1.3. Humedal Córdoba…………………………………………………………...

24

a) Localización geográfica……………………………………………………

24


25

c) Hidrología…………………………………………………………………….

25

d) Biología……………………………………………………………………….

25


25

2.2. RUTA METODOLÓGICA………………………………………………………...

27

2.2.1. ANÁLISIS DE IMÁGENES………………………………………………….

28

a) Software Envi 5.0……………………………………………………………

28

b) Software ArcGis 10.2………………………………………………………..

28

2.2.2. TRATAMIENTO DE SERIES HISTÓRICAS……………………………...

28

2.2.3. INDICADORES DE BIODIVERSIDAD…………………………………….

29

a) Eco-sistémicos……………………………………………………………….

29

2.2.4. SIMULACIÓN DINÁMICA…………………………………………………..

29

a) Software Stella© 10.1……………………………………………………….

30

2.2.5. VALIDACIÓN DE LS SIMULACIONES……………………………………

30

2.3. LITERATURA CITADA…………………………………………………………. 31

3. ANÁLISIS DE RESULTADOS……………………………………………………..

36

3.1. USO DEL SUELO EN LOS HUMEDALES DE BOGOTÁ…………………...

36

3.1.1. RESUMEN……………………………………………………………………

36

3.1.2. VARIABLES………………………………………………………………….

36

a) Área de los humedales o natural…………………………………………..

36

b) Área no urbanizada o de transición………………………………………..

36

c) Área de Urbanización……………………………………………………….

37

d) Área Disponible………………………………………………………………

37

e) Población en el área de influencia…………………………………………

37

f) Densidad poblacional……………………………………………………….

37

g) Tasa de crecimiento poblacional…………………………………………..

37

3.1.3. SUPUESTOS………………………………………………………………...

37

3.1.4. DINÁMICA MULTITEMPORAL…………………………………………….

38

3.1.5. DINÁMICA DEL USO DEL SUELO………………………………………..

46

3.1.5.2. Validación del modelo…………………………………………………...

50

3.1.5.3. DISCUSIÓN……………………………………………………………….

57

3.1.5.4. LITARATURA CITADA……………………………………………..

59

3.2. CAMBIOS EN LA BIODIVERSIDAD………………………………………………

61

3.2.1. RESUMEN……………………………………………………………………

61

3.2.2. VARIABLES………………………………………………………………….

62

a) Población en el área de influencia…………………………………………

63

b) Área de los humedales o natural…………………………………………..

63

c) Ingresos Totales……………………………………………………………..

63

d) Riqueza de Plantas………………………………………………………….

63

e) Riqueza de aves……………………………………………………………..

63

3.2.3. SUPUESTOS………………………………………………………………... 63

3.2.4. MODELO……………………………………………………………………..

64

3.2.5. VALIDACIÓN DEL MODELO………………………………………………

69

3.2.6. DISCUSIÓN………………………………………………………………….

76

3.2.7. LITERATURA CITADA……………………………………………………...

80

4. CONSIDERACIONES FINALES…………………………………………………...

82

4.1. LITERATURA CITADA………………………………………………………………

87

5. RECOMENDACIONES……………………………………………………………...

88

ANEXOS……………………………………………………………………………… 89

INDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1. Área de interés: humedales Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba de la ciudad de Bogotá………………………………………………………………………

17

Figura 2. Localización del humedal Jaboque en la localidad de Engativá…………..

18

Figura 3. Parches e individuos, Herbazal y vegetación emergente de plantas invasoras que están en el humedal Jaboque. ………………………………………...

20

Figura 4. Humedal Juan Amarillo entre las localidades Suva y Engativá. ………..

21

Figura 5. Invasión de comunidades vegetales en el humedal Juan Amarrillo. ……

23

Figura 6. Humedal Córdoba en la localidad de Engativá. ………………………….....

24

Figura 7. Comunidades invasoras del humedal córdoba. ….…………………………

25

Figura 8. Resumen de las fases metodológicas de la investigación………………

27

Figura 9. Imágenes que muestran las proporciones del uso del suelo, a) 1987, b) 1989, c) 1991, d) 1997, e) 2001, f) 2003, g) 2006, h) 2009 e i) 2014…………..

39

Figura 10. Gráfico de transformación temporal del área natural de los humedales…………………………………………………………………………………

41

Figura 11. Dinámica del uso del suelo en el humedal Córdoba………………………

41

Figura 12. Dinámica del uso del suelo en el humedal Jaboque………………………

42

Figura 13. Dinámica del uso del suelo en el humedal Juan Amarillo…………………

42

Figura 15. Uso del suelo en el área de interés, a) en 1987, b) en 2014 y c) área natural pérdida………………………………………………………………………………

45

Figura 16. Sub-modelo dinámica del uso del suelo……………………………………

46

Figura 17. Dinámica del uso del suelo humedal Jaboque …………………………….

47

Figura 18. Dinámica del uso del suelo humedal Juan Amarillo……………………….

48

Figura 19. Dinámica del uso del suelo humedal Córdoba……………………………..

49

Figura 20. Análisis de sensibilidad del modelo con relación a la fluctuación de la población en el área de influencia………………………………………………………..

51

Figura 21. Análisis de sensibilidad para cambios en suelos destinados a otros usos con relación a las fluctuaciones de la población…………………………………

53

Figura 22. Gráfica de correlación entre la población y el área urbana……………….

55

Figura 23. Gráfica de correlación entre la población y el área natural……………….

56

Figura 24. Gráfica de correlación entre la población y los suelos destinados a otros usos………………………………………………………………………………….

56

Figura 25. Submodelo cambios en la biodiversidad……………………………………

63

Figura 26. Biodiversidad con relación a la población en el humedal Jaboque………

64

Figura 27. Biodiversidad con relación al nivel de eutrofización en el humedal Jaboque………………………………………………………………………………………

64

Figura 28. Biodiversidad con relación a la población en el humedal Juan Amarillo...

66

Figura 29. Biodiversidad con relación al nivel de eutrofización en el humedal Juan Amarillo………………………………………………………………………………………

66

Figura 30. Biodiversidad con relación al nivel de eutrofización la población en el humedal Córdoba……………………………………………………………………….......

67

Figura 31. Biodiversidad con relación al nivel de eutrofización la población en el humedal Córdoba……………………………………………………………………..........

68

Figura 32. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Jaboque………………..

69

Figura 33. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Juan Amarillo………….

70

Figura 34. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Córdoba………………..

70

Figura 35. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Jaboque……………….

71

Figura 36. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Juan Amarillo………….

71

Figura 37. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Córdoba………………

71

Figura 38. Prueba de sensibilidad para biodiversidad Jaboque………………………

72

Figura 39. Prueba de sensibilidad para biodiversidad Juan Amarillo………………...

72

Figura 40. Prueba de sensibilidad para biodiversidad Córdoba………………………

73

Figura 41. Tendencias de la biodiversidad y la eutrofización en Jaboque con respecto a la población……………………………………………………………………..

74

Figura 42. Tendencias de la biodiversidad y la eutrofización en Juan Amarillo con respecto a la población……………………………………………………………………..

75

Figura 43. Tendencias de la biodiversidad y la eutrofización en Córdoba con respecto a la población……………………………………………………………………..

76

INDICE DE TABLAS Pág. Tabla 1. Clasificación de los humedales según los pulsos de inundación. ………………………………………………………………………………………………...

7

Tabla 2. Valores límite de clasificación trófica…………..……………………………...

8

Tabla 3. Transformación del área natural a través del tiempo………………………...

40

Tabla 4. Dinámica del uso del suelo humedal Jaboque………………………………..

48

Tabla 5. Dinámica del uso del suelo humedal Juan Amarillo………………………….

49

Tabla 6 Dinámica del uso del suelo humedal Córdoba………………………………..

50

Tabla 7. Correlaciones de las variables del modelo de dinámica del uso del suelo para el humedal Jaboque…………………………………………………………………..

54

Tabla 8. Correlaciones de las variables del modelo de dinámica del uso del suelo para el humedal Juan Amarillo…………………………………………………………….

54

Tabla 9. Correlaciones de las variables del modelo de dinámica del uso del suelo para el humedal Córdoba…………………………………………………………………..

55

Tabla 10. Valores de la simulación del modelo cambios en la biodiversidad para Jaboque………………………………………………………………………………………

65

Tabla 11. Valores de la simulación del modelo cambios en la biodiversidad para Juan Amarillo………………………………………………………………………………..

67

Tabla 12. Valores de la simulación del modelo cambios en la biodiversidad para Córdoba………………………………………………………………………………………

68

Tabla 13. Pruebas de correlación para Jaboque………………………………………..

73

Tabla 14. Pruebas de correlación para Juan Amarillo………………………………….

74

Tabla 15. Pruebas de correlación para Córdoba………………………………………..

75

Tabla 16. Resumen de los valores de correlación de la población con las demás variables del modelo………………………………………………………………………..

77

Tabla 17. Resumen de los valores de R2 de la población con las demás variables del modelo…………………………………………………………………………………...

77

Planteamiento de la investigación

Simulación dinámica del uso del suelo y los cambios en la biodiversidad de los

humedales de Bogotá. 1

1. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN

1.1. INTRODUCCIÓN

Lograr un consenso conceptual sobre lo que es un humedal, resulta difícil, debido a las múltiples definiciones adaptadas a las características de los biomas en los que estos se distribuyen y las diversas connotaciones culturales que tienen para los grupos étnicos y ancestrales (Scott D.A. & Jones T.A. 1995; Ripken C. 2009; Burton, T. 2009). Sin embargo, los esfuerzos realizados por la Convención Ramsar, han sintetizado un sistema de clasificación, en el que se incluye una definición concreta que se ha adoptado en el ámbito internacional para fines de conservación (Blanco, 1999). Por tal motivo, la presente investigación asume que “son humedales las extensiones de marismas, pantanos y turberas, o superficies cubiertas de aguas, sean estas de régimen natural o artificial, permanentes o temporales, estancadas o corrientes, dulces, salobres o saladas, incluidas las extensiones de agua marina cuya profundidad en marea baja no exceda de seis metros” (Conferencia de las Partes en la Convención sobre los Humedales. 1971). Los humedales son ecosistemas que se desarrollan en ambientes sometidos a inundaciones permanentes, tiempos en los que pueden formarse, expandirse o reducirse los espejos de agua. En ecología, estos sistemas se conocen como planos de inundación, es decir, regiones de topografía planocóncava formadas generalmente por la sedimentación producto del caudal de los ríos y sometidas a inundación por influencia de los mismos o el aumento de las aguas subterráneas (Márquez G, 2003). La sabana de Bogotá como planicie de inundación, tiene su origen en el mesozoico, hace 245 millones de años en donde casi la totalidad del territorio estaba cubierto por aguas de Panthalasa y tan solo emergían algunos afloramientos rocosos. A comienzos del Jurásico, Suramérica se separó del continente primigenio y tan solo hace 185 millones de años, a inicios del Cretácico, empezó un proceso de subducción de las placas tectónicas, acompañado de una intensa actividad volcánica que generó avances y retrocesos en las aguas continentales, causando a su vez el hundimiento de varios miles de kilómetros, dando paso a la formación de sabanas inundables (Iriondo M, 2004). Hace aproximadamente 30.000 años, descendió el nivel de las aguas, en el lecho arcilloso se encaminaron los ríos y se desarrolló un sistema natural de valles de drenaje. Debido al alto nivel freático y a las cualidades arcillosas del suelo se impidió un buen drenaje entre los interfluvios y se acumularon aguas que dieron lugar a humedales, pantanos y lagos (Van der Hammen T, 2003). Los humedales han tenido un papel fundamental en el desarrollo de las sociedades humanas que han habitado la sabana de Bogotá desde hace más de 2000 años (Santiago, 2012), como ecosistemas estratégicos, primordiales en la estructura ecológica (Alcaldía Mayor de Bogotá, 2013), altamente productivos y




diversos (MMA, 2002; Castellanos, 2006; Guzmán, 2012), ofertan –desde una perspectiva antropocéntrica- una gran diversidad de servicios, como el control de inundaciones, la recarga y descarga de acuíferos, el control de la erosión, la retención de sedimentos, la retención de nutrientes, la exportación de biomasa, la estabilización de microclimas, protección contra tormentas, recreación y turismo (Rivera, 1998; XIoawei, L. et al., 2014) y además han jugado un papel importante como escenario para el desarrollo de valores espirituales, mitos, leyendas y patrimonio inmaterial (Scott & Jones, 1995: Ripken, 2009). A lo largo de su historia, los humedales han sido sometidos a presiones constantes que generan una pérdida sistemática de la biodiversidad composicional, estructural y funcional. Estas presiones aluden tanto a fenómenos naturales, como a los distintos grados de intervención del hombre en los ecosistemas (Andrade, 2011), las perturbaciones por causas naturales hacen referencia a los cambios que conllevan a un proceso de transformación natural, por ejemplo la desconexión de las aguas subterráneas, o bien, eventos asociados a las características geomorfológicas, tectónicas o climáticas de la zona de vida en donde se encuentran inmersos (Andrade, 2003). El segundo tipo de presiones, tiene que ver con las perturbaciones, que tienen un origen directa o indirectamente en las actividades antrópicas, como el crecimiento de la tasa demográfica y la consecuente expansión de las fronteras urbanas, la reducción de área y la fragmentación, el vertimiento de residuos de diferente procedencia hacia los humedales, el uso indiscriminado del agua, la extracción directa de fauna y de flora sin ninguna estrategia de reposición, la invasión de especies exóticas y la implementación de sistemas productivos extensivos de agricultura, ganadería y pastoreo (Eppink et al., 2004). Todos estos eventos generan cambios sistemáticos sobre los humedales, incluso superando su capacidad de resiliencia, ya que al sumarse las presiones con sus características inherentes de vulnerabilidad, se impide que el ecosistema asuma los cambios y en efecto ocurre una pérdida de servicios, funciones, valores y atributos de los mismos (Bolund & Hunhammar, 1999). Existen bastantes indicadores para determinar el grado de funcionalidad de los ecosistemas (Noss, R. 1999) y diferentes metodologías para aproximarse a la valoración económica, ecológica y social de los servicios que prestan (Babier, E. et al., 1997), sin embargo, establecer relaciones cuantificables entre el estado de salud del humedal y el estado de conservación de la biodiversidad resulta un proceso complejo, porque implica evaluar la efectividad de las funciones y las relaciones ecológicas en términos de variables físicas, químicas y biológicas, de las cuales en ocasiones no existen registros continuos. En este orden, se puede afirmar que las presiones sobre los humedales son cada vez más crecientes, conspicuas y complejas y que estas contribuyen a alterar progresivamente los niveles de contaminación y eutrofización, lo que resulta perjudicial, pues se sabe que estos fenómenos desencadenan cambios significativos a nivel biológico y ecológico (MMA,2002). En el caso del fenómeno




de eutrofización, se sabe que es el principal problema de los humedales, ya que estos funcionan como sumideros de los nutrientes provenientes de la escorrentía y de los vertimientos directos, en el caso de fósforo, que es un elemento limitante del suelo y de los sistemas acuáticos, en exceso causa un aumento de la productividad primaria de plantas, algas y bacterias que consumen oxígeno y aumentan los niveles de eutrofización (Beltrán & Rangel, 2013), lo que tiene repercusiones directas en la abundancia y distribución de las aves (Green & Figuerola, 2003). Esta investigación explica a través de la simulación dinámica, la relación entre el nivel trófico y el estado de conservación de la biodiversidad, en los humedales Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba de la ciudad de Bogotá. Resultados a través de los cuales se construyen posibles escenarios futuros del estado de conservación de la biodiversidad e insumos para la comprensión del funcionamiento ecológico de los mismos como una herramienta para la toma de decisiones y la gestión de su conservación. Los resultados más significativos señalan que la población es determinante en la dinámica del uso del suelo en los humedales, llegando a afectar la cantidad de área natural y los ingresos totales fósforo a las columnas de agua, incidiendo directamente sobre el grado de eutrofización de los ecosistemas y sobre la riqueza de especies de aves y de plantas.

1.2. ELEMENTOS TEÓRICOS PARA EL ANÁLISIS DEL PROBLEMA

1.2.1. Los humedales como sistemas dinámicos Los humedales son sistemas ecológicos, en donde se desarrollan diferentes procesos asociados a los ciclos biogeoquímicos y a la asimilación y transferencia de energía. Como sistemas dinámicos, son complejos, pues la alteración o pérdida de uno o varios elementos generan inestabilidad en el sistema afectando su capacidad de respuesta –resiliencia- ante fenómenos de presión (agentes externos) y tensión (agentes internos) (Margalef, R, 1978). Los humedales como cualquier sistema natural, siguen el principio básico de organización, es decir, que tiene unos eslabones jerárquicamente definidos que pueden ser analizados en bloques o subsistemas (Margalef, R, 1978). En este sentido, los sistemas ecológicos, como los humedales, se consideran un canal de información hacia el futuro y la diversidad biológica, es la información o el mensaje (Margalef, R, 1978). La abundancia y riqueza (indicadores de biodiversidad) son evidencia de la amplitud del canal, es decir del estado de conservación del ecosistema. Estos sistemas ecológicos hacen parte de un sistema más grande; el paisaje de la Sabana de Bogotá, que desde hace miles de años hace parte de un sistema




aislado de otros ecosistemas del Altoandino, lo que favorece la evolución de aves endémicas, especialmente acuáticas de altura (Rosselli, L. 2011). Debido a esto, las aves endémicas se consideran indicadores de la funcionalidad de los humedales, ya que la presencia de los eslabones superiores de las cadenas tróficas, indican funcionalidad de los grupos inferiores (Noss, R. 1999).

1.2.2. La simulación dinámica como enfoque para la aproximación al funcionamiento ecológico de los humedales

En la década de los años 30 se desarrolla la teoría de los servomecanismos, que tiene dos principios fundamentales, el primero, el estudio minucioso de la realimentación de información en los sistemas y segundo, el comportamiento dinámico de los mismos, en ello se encuentra implícita la primera noción de sistema dinámico (Aracil, 1986). Durante mucho tiempo, esta teoría se aplicó a procesos de componente tecnológico, mecánico, eléctrico y químico, sin embargo, debido al éxito de su rigurosidad, la teoría continuo sus aplicaciones en los sistemas socioeconómicos y ambientales, lo que impuso notables dificultades en su avance, ya que en los sistemas sociales se desconoce gran parte de las leyes que rigen su comportamiento (Aracil, 1986) y aunque inicialmente la dinámica de sistemas estuvo vinculada al estudio de sistemas complejos en informática y cibernética, es claro que tanto los sistemas ambientales, como los sistemas sociales son sistemas dinámicos que resultan de la compleja interdependencia, interacción y retroalimentación informativa entre sus partes, por tanto son susceptibles de representar y modelar. La simulación dinámica surge ante la necesidad de formalizar los modelos mentales que representan secciones de la realidad que se pueden abordar desde un enfoque de dinámica de sistemas (Doyle & Ford, 1998), su principal objetivo, es comprender las causas estructurales que generan el comportamiento o funcionamiento de un sistema (García, 2012), aportando en la simplificación de estos fenómenos para facilitar su estudio, sin llegar al reduccionismo, eliminando las ambigüedades, facilitando una aproximación al conocimiento de la realidad a través de la descripción de relaciones con base en ecuaciones diferenciales y permitiendo llegar hasta donde los modelos mentales solo habían podido llegar por medio de la intuición, a la proyección de posibles escenarios del comportamiento dinámico de las variables del sistema estudiado, es decir, haciendo uso de la variables tal vez más importante en el modelamiento matemático; el tiempo, logrando proyecciones a futuro del estado de los sistemas que una generación no podría observar en su escala geológica, permitiendo como metodología, un gran avance en la toma de decisiones. La simulación dinámica es una herramienta importante, que permite emular las relaciones entre las dimensiones ecológica, económica y social de un sistema determinado. Esto fue lo que precisamente desarrollo Eppink y colaboradores (2004), en su investigación titulada Modelling biodiversity and land use: urban growth, agriculture and nature in a wetland área, trabajo en el que desarrolla tres




modelos; el primero, para predecir los cambio en el porcentaje de biodiversidad, el segundo, para la toma de decisiones sobre el uso de la tierra y el tercero, un modelo de decisión social basado en un ejercicio de valoración económica. La investigación concluye, que el crecimiento de la población humana es insostenible y que genera un conflicto en la conservación de la biodiversidad, riqueza y abundancia de especies en los humedales, por tanto, asumir un modelo de zonificación apropiada para el desarrollo de actividades productivas, aumenta no solo la disponibilidad a pagar de los habitantes para la conservación del humedales, sino el bienestar social colectivo (Eppink et al., 2004). En la actualidad, la simulación de ecosistemas de humedal se ha desarrollado en varios campos que van desde la predicción de distribución de especies, principalmente de plantas acuáticas (Hakanson & Boulion, 2004), cambios en las dinámicas espacio-temporales y pérdida de área, proyección de escenarios futuros del estado de variables de calidad físico-químicas frente a problemas contaminación y vertimiento de residuos (Prescott & Tsanis, 1997), transformaciones potenciales en el paisaje frente a fenómenos de cambio climático, y de manera importante, relación de las actividades productivas y de desarrollo humano en interacción con la biodiversidad (Eppink, et al., 2004). Estas aplicaciones han favorecido la comprensión del funcionamiento ecológico de los humedales (Yue et al., 2011).

1.2.3. Factores ambientales que influyen en la presencia de aves Las aves son organismos muy específicos en cuanto a su hábitat, las características del mismo determinan su morfología, fisiología y nicho, Especialmente, la composición de las plantas influye en el potencial de reproducción y supervivencia de las aves (Rosselli, L. 2011). Rosselli (2011), hace referencia a algunos elementos de calidad ambiental que tienen que ver con su abundancia y distribución, como diversidad de las coberturas, vegetación flotante, vegetación terrestre y espejo de agua, características de la matriz (suelos urbanos, de transición o naturales), conectividad con otros sistemas y nivel y calidad del agua, Otros factores están asociados a tensiones relacionadas con depredación, cacería, invasión de especies exóticas y parasitismo. Del mismo modo, lo reportan Naranjo y colaboradores (2006), al explicar que las relaciones tróficas, la variación temporal del hábitat y la interacción de entre poblaciones, son elementos importantes a considerar en el manejo de los humedales. En base a lo anterior, y debido a la posición trófica que tienen las aves, se ven afectadas por un mayor y más específico número de condiciones ambientales, lo que hace que sean indicadoras de las condiciones generales de salud del humedal (Figuerola, J & Green. A., 2003)




Sin embargo, como lo mencionan Naranjo y colaboradores (2006), la escaza información sobre censos históricos y la ecología de especies en peligro de extinción limita el diseño de estrategias para la conservación de las aves y de los humedales (Naranjo, et al., 2006).

1.2.4. Hidrología El funcionamiento de los humedales depende de los ritmos de inundación, a los cuales también obedece su clasificación (ver Tabla 1). La comprensión de los procesos hidrológicos de los humedales permite entender los fenómenos bióticos, los ciclos biogeoquímicos y de nutrientes y el comportamiento trófico (Beltrán, J. 2012). Así mismo, el tiempo hidráulico de retención -THR- está asociado a los ciclos de los nutrientes, a su cantidad y disponibilidad y por lo tanto, con el desarrollo de las plantas, ya que cada especie tiene tasas específicas de absorción de nutrientes y de crecimiento (Chong-Bang, Z. et al., 2012; Beltrán, J. 2012). El THR tiene que ver con la velocidad de depuración de contaminantes del humedal y por tanto con el estado de salud general del sistema. La relación con la vegetación es de interdependencia, ya que tiempos eficientes de retención hidráulica ponen a disposición nutrientes para el desarrollo y crecimiento de las plantas; por otro lado, está comprobado que la mayor diversidad de macrófitos en juego con tiempos eficientes de retención aceleraran la depuración del nitrógeno y el fósforo (Chong-Bang, Z. et al., 2012).

Humedales Permanentes

Siempre tienen agua y excepcionalmente quedan secos.

Humedales semipermanentes

Pueden llegar a secarse con cierta frecuencia.

Humedales estacionales

Quedan secos todos los años, aunque excepcionalmente conservan agua algún año.

Humedales anuales

Se inundan periódicamente todos los años,

Humedales habituales No suelen inundarse todos los años pero lo hacen con frecuencia.

Humedales ocasionales

Se inundan de vez en cuando, después de tiempos de sequía que se prolongan por años.

Tabla 1. Clasificación de los humedales según los pulsos de inundación. Tomado y adaptado de Fernández-Aláez et al., 2004.




Según Fernández-Aláez, y colaboradores (2004), los humedales de este estudio, son permanentes, su condición se debe a la anegación de aguas de canales y a la precipitación.

1.2.5. Nivel trófico del cuerpo de agua La permanencia y profundidad de las aguas determina la selección y distribución de los tipos de plantas, así como la organización de las comunidades. El régimen hídrico, descrito en profundidad, variación estacional, fluctuaciones del nivel de la columna (Fernández-Aláez et al., 2004) y el TRH (Chong-Bang, Z. et al., 2012) tienen gran importancia sobre el crecimiento, composición y distribución de la flora dentro del sistema. El fósforo es un elemento limitante de la vida, su disponibilidad en los suelos es escaza, razón por la cual en los procesos agrícolas se usa en aditivos para la fertilización del suelo, la escorrentía lo arrastra hacia los cuerpos de agua, aumentando su disponibilidad y generando un aumento de la productividad biológica, expresada en mayor biomasa vegetal (Beltrán, J. 2012). Aunque la eutrofización es un fenómeno natural en que los humedales pasan de bajo contenidos de materia orgánica a altos contenidos (ver Tabla 2), las actividades de desarrollo humano generan externalidades negativas que aceleran el proceso (Fink, D. & Mistch, W. 2006; Beltrán, 2012). La eutrofización afecta la calidad del agua y favorecen el predominio de ciertas especies de macrófitos, limitando la competencia y en consecuencia disminuyendo la diversidad biológica (Fink, D. & Mistch, W. 2006).

Variables

Categoría trófica

Pt OCED mg/m

3

Pt Wollenweider

mg/m3

Chl OCED mg/m

3

Chl Wollenweider

mg/m3

OCED Media Secchi

m

Wollenweider Media Secchi

m

Ultraoligotrófico <4.0 <2.5 <2.5 >12.0

Oligotrófico <10.0 2.5-8.0 <8.0 4.2 9.9 >6.0

Mesotrófico 10-35 8.0-25 8.25 16.1 4.2 6.3

Eutrófico 35-100 25-80 25-75 42.6 2.45 3-1.5

Hipertrófico >100 >80 >75 0.4-0.5 <1.5

Pt: Fosfato total/media anual de la concentración de fósforo total en el agua (mg/m3) Chl media: Media anual de concentración de clorofila en aguas superficiales (mg/m3) Media de Secchi: Media anual de transparencia de la profundidad de Secchi (m)

Tabla 2. Valores límite de clasificación trófica. Tomado de Beltrán (2012) quien adapto de

OCED (1982) y Janus & Wollenweider (1981).




Así mismo, los niveles elevados de fósforo en la columna de agua hacen que las plantas tengan elevados niveles internos de fósforo, lo que evita la infección con hongos potencialmente beneficios que puede establecer relaciones simbióticas o micorrizas (Khan, A. 2004). Este predominio de especies vegetales que se desarrolla principalmente sobre la superficie obstruye el espejo de agua, dando paso a la desecación del humedal, iniciando procesos de fragmentación y desencadenando pérdida de especies de aves migrarías que tienen como referencia los espejos de agua. La limitada cantidad de oxígeno en la comuna, es consecuencia del predominio de especies vegetales que cubren el espejo, condición que determina la composición de la comunidad bacteriana (Khan, A. 2004) e impide procesos naturales de potabilización que ocurren cuando la radiación solar penetran en el agua (Domínguez, A. et al., 2005) Estas especies que se alimentan de manera ineficiente por el aumento del elemento limitante, producen demasiados descendientes y aumentan la entropía (Marfalef, R 1978), lo que hace cada vez más ineficiente al sistema. En la actualidad se sabe que los humedales de Colombia se encuentran en procesos de colmatación y eutrofización por la entrada de sustancias químicas en los procesos de escorrentía (Beltrán, J. 2012). Son necesarios procesos de restauración integral que contemplen los fenómenos mencionados arriba para hacer un aprovechamiento sustentable de los servicios y bienes que ofertan estos ecosistemas.

1.2.6. Pérdida de hábitat y fragmentación Los humedales son ecosistemas altamente susceptibles al cambio, estos se originan por condiciones naturales o inducidas por las actividades humanas (Hettiarachchi, M. et al., 2014), esta última es la que parece más relevante dada la velocidad en que se generan las transformaciones. Los humedales han tenido un cambio sistemático y gradual desde que se inició el proceso de perturbación y degradación en la colonia española, se mantienen hasta ahora con niveles más conspicuos de deterioro a causa del crecimiento demográfico, la urbanización mal planificada, el desarrollo de actividades productivas extensivas, la extracción indiscriminada de fauna y flora sin estrategias de reposición (Eppink. F. et al., 2004), el desconocimiento del patrimonio cultural, la ausencia de estrategias educativas de adaptación y patrones culturales conflictivos de relación con la naturaleza (Ibrahim, I. et al., 2012). La fragmentación se define como el proceso en el cual un hábitat natural se transforma en una serie de parches más pequeños, que se encuentran aislados por una matriz o hábitat diferente del original. La fragmentación y pérdida de




hábitat es perjudicial para la biodiversidad, porque disminuye la riqueza, reduce la longitud de la cadena trófica, limita las interacciones entre especies, afecta el éxito reproductor y de dispersión, entre otros factores de las relaciones inter e intraespecificas (Fahrg, L. 2003). Este fenómeno está estrechamente ligado a la pérdida de biodiversidad y a la extinción. En la dinámica del paisaje se relaciona con la reducción de extensión total y la simplificación del mosaico regional, mientras que a nivel de fragmentos genera aislamiento de poblaciones y efecto de borde (Kattan, G. & Pineda, J. 2008).

1.3. PROBLEMÁTICA GENERAL

Los humedales se encuentran sometidos a presiones constantes, entre ellos el aumento del nivel trófico producto de la acumulación fósforo en los sedimentos del lecho de los humedales y la comuna de agua. El aumento de los niveles de fósforo es causado por la escorrentía de aguas, el vertimiento de residuos sólidos y líquidos, el pastoreo y en general el desarrollo de actividades humanas asociadas a la productividad (Malmeuos, J. & Hakanson, L. 2003; Dahl, M. & Hakanson, L. 2006). Esta acumulación progresiva del fósforo genera un aumento de la productividad primaria bruta del humedal, favoreciendo la reproducción y colonización de las macrófitas flotantes que cubren la superficie del humedal e impiden el paso de la luz solar hacia la columna de agua, imitando los procesos naturales de potabilización y oxigenación. Este aumento de la biomasa vegetal genera el crecimiento de plantas que enraízan y pueden convertir sectores del humedal en tierra seca, causando un mayor número de parches, limitando el espejo de agua y en consecuencia alterando la biodiversidad de especies de aves nativas y migratorias. Ante estas evidencias, existe el reto de modelar y simular las relaciones de causalidad entre el nivel trófico producto del comportamiento del fósforo y el estado de la biodiversidad nativa de aves. La simulación dinámica de estas relaciones permitirá comprender mejor los fenómenos ecológicos, hidrológicos y tróficos de los humedales de Bogotá y permitirá contar con herramientas robustas para la predicción de escenarios que son útiles en la toma de decisiones. Con el propósito de extraer aportes que ayuden al manejo y conservación de los humedales, este estudio se centrará en tres de los ecosistemas más importantes de la ciudad; Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba.




1.4. JUSTIFICACIÓN En la actualidad muchos de los estudios en los humedales de la ciudad corresponden con inventarios sobre componentes bióticos y abióticos (Beltrán, 2012), pero pocos de ellos profundizan en las relaciones que permiten la funcionalidad de los ecosistemas. Aproximarse a la comprensión de estas relaciones complejas, permite al tomador de decisiones realizar una mejor gestión de los humedales, para prolongar el tiempo de oferta de sus bienes y servicios. Aunque los humedales, Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba tienen un origen geológico común, no es correcto afirmar que su funcionamiento y diversidad biológica es la misma, porque cada sistema se transforma en relación con su contexto. Por esta razón, se escogen estos tres humedales de importancia para la estructura ecológica de la ciudad, por su extensión que tiene diferentes grados de intervención por actividades de desarrollo económico, porque cuentan con los registros más completos de parámetros fisicoquímicos y de biodiversidad y porque la matriz socio cultural en la que se encuentran inmersos es tan diferente que permite no sólo la comparación, sino probar la robustez del modelo.

1.5. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN

La pregunta que orienta el desarrollo de esta investigación es: ¿Cómo es la dinámica del uso del suelo en los humedales Bogotá y cuál es su relación con el estado de conservación de la biodiversidad?

1.6. OBJETIVOS

1.6.1. General

a) Simular el uso del suelo y el estado de conservación de la biodiversidad en los humedales de Bogotá, como un mecanismo para apoyar la toma de decisiones en la conservación y protección de los mismos.

1.6.2. Específicos

a) Analizar la dinámica de trasformaciones multitemporales en los humedales de Bogotá a partir de la interpretación de imágenes satelitales en los ecosistemas objeto de esta investigación.




b) Construir un modelo explicativo y predictivo de la dinámica del uso del suelo en los humedales Jaboque, Juan Amarrillo y Córdoba.

c) Construir un modelo explicativo y predictivo de los cambios en la biodiversidad en los humedales Jaboque, Juan Amarrillo y Córdoba a partir de la relación entre la población y el estado de eutrofización.

1.7. HIPÓTESIS

La población en el área de influencia a los humedales Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba determina el uso del suelo en los mismos, se relaciona directamente con la pérdida de área natural, de suelos de amortiguación y con el aumento de la eutrofización, fenómenos que causan disminución en la biodiversidad.




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Métodos



2. MÉTODOS A continuación se describen los aspectos metodológicos y las generalidades sobre el área de interés de esta investigación.

2.1. ÁREA DE ESTUDIO Se seleccionaron los humedales Jaboque, Juan Amarillo, y Córdoba (Figura 1), ecosistemas con diferentes presiones y grados de intervención, usos del suelo y atributos ecológicos.

Figura 1. Área de interés: humedales Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba de la ciudad de Bogotá. Imágenes tomadas del web site de Google Earth.

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2.1.1. Humedal Jaboque En lengua Muisca, Jaboque significa “tierra de abundancia”, fue un escenario importante para el desarrollo de la agricultura, especialmente de papa y maíz, además se usó por esta comunidad indígena como observatorio astronómico, esto es posible deducirlo, ya que en la actualidad se encuentran preservados algunos de los monolitos en las cercanías al río Bogotá (Fundación Humedales, 2015). En la actualidad es un ecosistema de importancia para la estructura ecológica la ciudad, aunque presenta problemas como deforestación, pastoreo, pérdida de hábitat por enraizamiento de pastos y zonas destinadas al depósito de escombros y presencia de perros ferales (Secretaría Distrital de Ambiente, 2014).

f) Localización geográfica

El humedal Jaboque se localiza al occidente de la ciudad en la localidad de Engativá (10) (Beltrán, J. 2012). Para el 2012 reportó un área de 152 Ha (Díaz-Espinosa A.M., Díaz-Triana J.E y O. Vargas. (eds). 2012), sus límites están al occidente con el río Bogotá, por el oriente con la carrera 110 y el barrio Villa del Mar, al sur con el Aeropuerto Internacional el Dorado y los barrios la Faena, la Riviera y el Muelle y al norte con Garcés Navas y Villas de Granada (Figura 2).

Figura 2. Localización del humedal Jaboque en la localidad de Engativá. Adaptado de Alcaldía Mayor de Bogotá (2015)

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g) Aspectos geológicos y morfológicos El ecosistema se encuentra sobre suelos de arcilla blanda (INGEOMINAS, 1996). De acuerdo con Hernández-R y Rangel-CH (2009), esto se debe a que la Sabana de Bogotá fue un gran lago que hace 30.000 años se desaguó por el salto del Tequendama, de manera seguida ocurrieron procesos erosivos que generaron zanjas interconectadas, dando paso a ríos y humedales (Hernández-R y Rangel-CH, 2009) Por este motivo en el lecho de los humedales se encuentra registrada la historia de la Sabana, en consecuencia el humedal Jaboque tiene una capa de material limo-arcilloso, mientras en el fondo hay una capa de arcilla de espesor variable, en la zona mejor conservada hay material fino granular producto de la descomposición de la vegetación (Hernández-R y Rangel-CH, 2009). .

h) Hidrología La profundidad del humedal oscila entre 17 cm. y 1.6 mts. La concentración de oxigeno es por lo general muy baja, mientras que las concentraciones de amonio, fosfatos y nitratos son altas, factores que eutrofizan la cubeta (Acherman, J. 2007). El seguimiento de parámetros fisicoquímicos, sugiere que es uno de los humedales de la ciudad que recibe mayores cantidades de cadmio, aluminio, zinc cromo, níquel y plomo, sin embargo los niveles que exceden el límite solo se reportan para cadmio y plomo (Acherman, J. 2007). La concentración de estos elementos depende en gran medida de la cantidad de agua en el humedal, del caudal de los canales aferentes y de la precipitación. El agua del humedal proviene principalmente de los canales Carmelo y los Ángeles, así como de la precipitación directa sobre el sistema (Beltrán, J. 2012).

i) Biología La fragmentación del humedal con la construcción de avenidas y el desarrollo urbano en general, ha disminuido el hábitat de especies que no se registran hace más de una década como el pato castaño (Anas cyanoptera borreroi) y otras que están en peligro crítico como el chirriador (Cistothorus apolinari) (Van Der Hammen, et al., 2008). La invasión de especies exóticas que tienen hábitos generalistas y que sobreviven en condiciones ambientales complejas de colmatación y abundancia de nutrientes, limita el desarrollo de comunidades vegetales diversas, porque las especies nativas de lento crecimiento no pueden competir. como se muestra en la Figura 3, el humedal está habitado por individuos y parches en las zonas periféricas –en rojo- y de plantas herbáceas y vegetación flotante –en amarrillo- de especies

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invasoras en un alto porcentaje (Díaz-Espinosa A.M., Díaz-Triana J.E y O. Vargas. (eds). 2012) Figura 3. Parches e individuos, Herbazal y vegetación emergente de plantas invasoras que están en el humedal Jaboque. Tomado de (Díaz-Espinosa A.M., Díaz-Triana J.E y O. Vargas. (eds). 2012)

Además, de las manadas de perros ferales que se alimentan de las aves y sus nidos como lo reporta Rosselli (2011) y la agricultura y el pastoreo (s.a, s.f) son factores que limitan el soporte de la biodiversidad del Jaboque.

Se han observado 84 especies de plantas, 24 exóticas y 14 invasoras, predominan los eucaliptos y las acacias. Aunque las condiciones del humedal no son las mejores, subsisten cerca de 95 especies de aves entre nativas y migratorias, se destaca la presencia especies endémicas y amenazadas, pero no hay peces en el agua (s.a. s.f).

j) Dinámica social

En la zona de influencia al humedal se encuentran comunidades preocupadas por temáticas de conservación y transformación del territorio ambiental, con propuestas frente a las problemáticas de caza, inseguridad, ganadería y construcción malla vial en las inmediaciones al humedal, procurando un equilibrio entre las dinámicas del desarrollo humano y las condiciones ecológicas del humedal (Beltrán, J. 2012). El ICN ha realizado acercamiento a la comunidad para fomentar la participación, el conocimiento y el uso racional de la biodiversidad, procesos que han sido complementados por las acciones de la SDA y de fundaciones sin ánimo de lucro que promueven la restauración integral con participación de la ciudadanía (Beltrán, J. 2012).

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2.1.2. Humedal Juan Amarillo

El humedal también es conocido como Tibabuyes, que en lengua muisca traduce tierra de labradores, son los muiscas quienes además de dar un valor de importancia espiritual al humedal, realizan las primeras intervenciones con la construcción de zanjas y farillones para el cultivo de diferentes alimentos (Cárdenas, S. Castaño, J. & Romero, J. 2011). Más adelante el humedal recibe el nombre de Juan Amarillo por el rio que lo alimentaba (Cárdenas, S. Castaño, J. & Romero, J. 2011).

a) Localización geográfica

Se ubica la noroccidente de la ciudad entre las localidades de Suba (11) y Engativá (10), entre la Carrera 91 por el oriente y la Calle 132B hacia el occidente. Este ecosistema de es de gran importancia debido a su tamaño, que para el 2012 se registró en 223 Ha (Díaz-Espinosa A.M., Díaz-Triana J.E y O. Vargas. (eds). 2012) y sus condiciones ecológicas, porque favorece la conectividad entre los humedales Jaboque, la florida y conejera a través del rio Bogotá y con el humedal córdoba a través del rio Juan Amarrillo (EAAAB & Conservación Internacional, 2010). La población que tiene una mayor influencia es la de los barrios Santa Rita de Uuba y San Isidro por el occidente, Toscana, Nueva Tibabuyes, San Cayetano y Rincón de Suba por el norte y por el sur Bolivia Oriental, el Cortijo y el Dorado (ver Figura 4).

Figura 4. Humedal Juan Amarillo entre las localidades Suva y Engativá. Adaptado de Alcaldía Mayor de Bogotá (2015)

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b) Aspectos geológicos y morfológicos

La ronda del ecosistema tiene suelos de arcillas blandas por el sur y suelos duros por el norte (INGEOMINAS, 1996), producto de la formación del lecho del rio Juan Amarillo que en la actualidad cuenta con un área de 12.892 Ha, que atraviesan los tres tercios del humedal, pero que tienen poca influencia en la inundación del mismo, porque la mayoría del agua es desviada a través del alcantarillado pluvial, siendo el canal Cafam la mayor fuente ingreso de agua al sistema (EAAAB & Conservación Internacional, 2010). De acuerdo con EAAAB y Conservación Internacional (2010), las exploraciones del lecho del humedal y sus inmediaciones, sugieren que cuenta con sedimentos arcillosos del cuaternario y rocas del cretáceo, con un espesor considerable de arcillas que impermeabiliza el humedal, en consecuencia la contribución que hace el humedal a la recarga del acuífero es insignificante a razón de 0.4mm/mes. Las geoformas del humedal son resultado de los eventos tectónicos sucedidos en el pasado en las fallas de Usaquén y la falla de Los Lagartos, asociados al desplazamiento y rotura de los macizos rocosos, sobre los cuales de infiltraron sedimentos del cuaternario que propiciaron la formación de causes y cuencas como el rio Juan Amarillo, el rio Fucha y el mismo humedal. La migración del agua por escorrentía desde los glaciares hacia el costado oriental y norte de la Sabana de Bogotá hacia el rio Bogotá, aumento el caudal de los ríos y humedales ya formados.

c) Hidrología

El aporte más importante de agua hacia el humedal, ocurre principalmente por el canal Cafam y por la precipitación directa, de manera secundaria se considera el aporte del canal Salitre. Debido a esto, situaciones de baja precipitación generarían importantes transformaciones del sistema, en las que se proyecta el descenso de la lámina de agua y la potrerización por colonización de micrófitos y pastos (EAAAB & Conservación Internacional, 2010).

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d) Biología

Durante las últimas décadas ha ido en aumento la urbanización del costado occidental del antiguo municipio de Suba, afectando las zonas de la ronda, el área de inundación del humedal y el sistema mismo (Van Der Hammen et al., 2012). Al Juan Amarillo lo afecta también la problemática generalizada de los humedales de Bogotá, la invasión de especies, en este caso individuos y grandes parches de especies (Figura 5).

Figura 5. Invasión de comunidades vegetales en el humedal, arbustivas –rojo-, eneales –amarillo cadmio- herbazales –amarrillo claro- y gramíneas Juan Amarrillo. Tomado de (Díaz-Espinosa A.M., Díaz-Triana J.E y O. Vargas. (eds). 2012).

Este humedal posee un gran tapete de E. classipes, especie que crece desplazando a las demás invasoras flotantes, la cual también contribuye a la colmatación y sedimentación, porque cuando hay fuertes periodos de lluvias aumenta en consideración, pero al descender las lluvias mueren y se sedimentan en el lecho del humedal (Díaz-Espinosa A.M., Díaz-Triana J.E y O. Vargas. (eds). 2012). Otros factores que afectan el soporte de la biodiversidad están asociados a actividades de pastoreo y a la pavimentación de la ronda y a la desviación del río que le aportaba la mayor cantidad de agua (Rosselli, 2011). Se han observado 51 especies de pantas acuáticas y semiacuáticas, de las cuales 40 son nativas. También 83 especies terrestres entre árboles, arbustos y herbáceas, predominan especies foráneas que se han adaptado bien, como los eucaliptos (s.a. s.f). Se estima que en relación a la fauna, varias especies se han extinto; los registros recientes indican la presencia de 60 especies entre propias y migratorias (s.a. s.f).

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e) Dinámica social El humedal ha sido escenario vivo de aprendizaje, no solo con relación a procesos de educación ambiental, sino también de memoria histórica. Tanto Conservación Internacional, como EAAAB han realizado un seguimiento de parámetros biológicos y sociales, así como asesoría en la formulación de los Proyectos Ambientales Escolares –PRAE- y organización del servicio social ambiental (Van Der Hammen et al., 2012). Se destaca el trabajo de la fundación ALMA, que ha realizado procesos de sensibilización a cerca de 11000 habitantes de los barrios circunvecinos al humedal, para generar apropiación y difusión del cocimiento de las comunidades y un uso adecuado de los recursos naturales, especialmente del recurso hídrico.

2.1.3. Humedal Córdoba

a) Localización geográfica Se ubica en la localidad de Suba (11), en el noroccidente de la ciudad (Figura 6), para el 2012 su área total se registró en 14 ha (Díaz-Espinosa A.M., Díaz-Triana J.E y O. Vargas. (eds). 2012), en la actualidad está fragmentado en tres partes y se conectan por el Parque Urbano Canal Córdoba y el Parque Metropolitano Canal de los Molinos. Limita con el barrio Niza Sur al norte, con Mónaco al oriente y con Potosí al sur, estos barrios de influencia directa son de estratos socioeconómico 4 y 5 (Ortiz, W. 2014).

Figura 6. Humedal

Córdoba en la localidad

de Engativá. Adaptado de

Alcaldía Mayor de Bogotá (2015)

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b) Aspectos geológicos y morfológicos

El humedal Córdoba se encuentra sobre suelo de arcilla blanda (INGEOMINAS, 1996). El suelo del humedal está compuesto por un lecho limo arcilloso orgánico, sobre una capa gruesa de arcilla, el cual recibe grandes cantidades de sedimentos arrastrados por las lluvias (Ortiz, W. 2014). Como es de esperar, la condición arcillosa del suelo hace, que el humedal desarrolle una capa impermeabilizante que hace nulo su aporte hacia los acuíferos subterráneos.

c) Hidrología

El humedal recibe por cuenta de los canales aferentes de Córdoba, Molinos y Callejeas, considerables cantidades de aguas residuales, con elevadas cantidades de mercurio, además de los vertimientos de aguas residuales a la altura de los barrios Niza y Pontevedra (SDA, 2007).

d) Biología

La mineralización del agua y los aportes de metales pesados, han ocasionado el aumento de los organismos saprobios, o que limita las condiciones para el desarrollo de especies necesarias en la alimentación de las aves. Por tanto, el humedal se presenta como hábitat de refugio, pero no permanente de las aves, sin embargo predomina la avifauna que se alimenta de frutos y néctar (SDA, 2007).

Figura 7. Comunidades invasoras del humedal córdoba, eneales –amarillo cadmio- y herbazales de vegetación emergente –amarillo claro. Tomado de (Díaz-Espinosa A.M., Díaz-Triana J.E y O. Vargas. (eds). 2012).

Este es el humedal más diverso en cuanto especies animales y vegetales, a pesar de su reducido tamaño, cuenta con una ronda de protección compuesta por alisos, caucho sabanero y alcaparro enano, existen 121 especies de plantas terrestres, 117 especies de aves y al menos cuatro especies de mamíferos como comadrejas ratones de monte, curíes y murciélagos (s.a. s.f)..

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e) Dinámica social La comunidad aledaña tiene importantes procesos de cuidado, manejo y observación de la vida silvestre, según lo reporta Rosselli (2011). A través de diferentes procesos y acciones de participación e incidencia ciudadana, la sociedad civil ha logrado posicionar una visión de conservación del territorio ambiental de la localidad y proponer estrategias para el plan de manejo ambiental del mismo (Serrano, N, 2007; Brausin, D. Lozano, C. & Rodríguez, C. 2013).

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2.2. RUTA METODOLÓGICA Se presentan las fases metodológicas abordas en esta investigación (Figura 8), así como un detalle de cada proceso y recurso utilizado en el análisis del problema de investigación.

Figura 8. Resumen de las fases metodológicas de la investigación.

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2.2.1. ANÁLISIS DE IMÁGENES El tratamiento multiespectral se usa para extraer información temática de las imágenes satelitales de una forma sencilla y casi automática. En la clasificación a cada pixel de la imagen se le asigna una clase o leyenda, a través de una selección de muestras o firmas de entrenamiento, el software usa estas firmas como rangos de decisión para asignar cada pixel a una clase u otra (Franco, R. 2005)

Las imágenes fueron recopiladas del web site de la USGS, en donde es posible seleccionarlas de acuerdo a variables de temporalidad (meses y años) y variables atmosféricas (principalmente nubosidad del área de interés). Las imágenes se almacenaron en un solo archivo de máxima resolución que contenía todas las bandas. El procesamiento incluye aplicar filtros para mejorar o realzar la imagen y hacer más eficiente su interpretación. Posteriormente, se realiza el análisis de las imágenes que puede ser digital –supervisado- o visual –no supervisado-, en ambos casos se definen las firmas espectrales y se selecciona un rango de pixeles que corresponden a una cobertura determinada, de esta manera las imágenes se integran al Sistema de Información Geográfica –SIG- y se obtiene una zonificación del área estudiada. El análisis de las imágenes se realizó en los software ArcGis 10.2 y Envi 5.0, cuyos principales atributos se describen a continuación.

b) Software Envi 5.0

Es un software para la visualización, análisis y presentación de imágenes digitales que se integra fácilmente con ArcGis, se usa principalmente para análisis espectral, corrección geométrica, análisis de terreno, análisis de radar y gestión de información SIG, entre otros.

c) Software ArcGis 10.2 Es el software que permite recopilar, administrar, organizar, compartir y distribuir información geográfica. Actualmente es una herramienta de importancia en la planificación y toma de decisiones ambientales.

2.2.2. TRATAMIENTO DE SERIES HISTÓRICAS

Tener series históricas de variables biologías, físicas o química es difícil debido a la administración que se hace actualmente de los ecosistemas de la ciudad, Varias

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de las series de datos no se encontraban completas razón por la cual se usó el método moving averages para completarlas.

2.2.3. INDICADORES DE BIODIVERSIDAD

a) Eco-sistémicos: Como indicadores de biodiversidad se usó la riqueza de

especies, la investigación no discrimina entre nativas y exóticas.

2.2.4. SIMULACIÓN DINÁMICA Se adaptaron dos submodelos (Eppink et al., 2004) para explicar el funcionamiento ecológico de los humedales; uso del suelo y nivel trófico con relación a cambios en la biodiversidad. Para obtener información acerca de las variaciones en el uso del suelo a lo largo del tiempo, se realizó una reconstrucción del área natural desde 1987 hasta el 2014 con imágenes de los satélites LandSat recopiladas de The United States Geological Survey -USGC-, a partir de las cuales se obtuvieron tasas de variación del hábitat, de urbanización y área de transición –pastizales, cultivos y zonas verdes-. Para modelar los cambios de biodiversidad en relación al nivel trófico, se usaron las líneas base de los censos de aves y los reportes de condiciones fisicoquímicas de la Empresa de Acueducto, Agua y Alcantarillado de Bogotá –EAAAB-, así como información de inventarios de aves y plantas del Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional de Colombia -ICN- y el Museo de la Pontificia Universidad Javeriana. Las líneas base de información climática se obtuvieron del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia - IDEAM -. Actualmente la ciudad de Bogotá no cuenta con estrategias adecuadas de gestión del conocimiento, razón por la cual tener líneas base de información competa y robusta es complejo. Los datos faltantes en las series históricas fueron completados a través del cálculo Moving Average (media móvil). En la actualidad se ha desarrollado un notable número de software especializados en la modelación dinámica por computador, como Vensim PLE, Stella, Powersim, Anylogic y recientemente el software colombiano Evolución (Andrade, et al., 2010), cada uno con diferentes potencialidades y restricciones que permiten al investigador estudiar sistemas de manera holística, considerando variables económicas, sociales y ecológicas que antes no se podían integrar con facilidad. Las aplicaciones van desde los estudios puntuales de los sistemas biológicos, hasta la predicción de la distribución futura de especies (Graham, et al., 2011), la aproximación a los cambios en diversos ecosistemas ante el cambio de variables climáticas y por supuesto, el modelamiento de sistemas ambientales para su

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gestión y manejo integrado (García, 2010). En síntesis y en palabras de Aracil (1986), la teoría de sistemas intenta suministrar las bases para un teoría integrada de la organización y la complejidad, como la enunciada por Kuhn como paradigma de sistemas (Aracil, 1986). Otras investigaciones como la de Desgranges et al., (2006), muestra la aplicación de la simulación dinámica en hidrosistemas, al modelar relación entre la proporción del espejo de agua y la cantidad de avifauna asociada. Concluyó que las fluctuaciones en el caudal del rio San Lorenzo y las inundaciones del lago Ontario, son un indicador representativo en el número de crías de aves típicas (Desgranges et al., 2006). Esta investigación asume y adapta los modelos desarrollados por Eppink y colaboradores (2004), con la intención de profundizar en la conclusión principal de Desgranges y colaboradores (2006) al probar que no solo los pulsos del humedal determinan la abundancia y riqueza de aves, sino que el estado trófico el agua es determinante.

b) Software Stella© 10.1

El software Stella© 10.1, es un programa que se ha usado ampliamente en la modelación de sistemas ecológicos y socio-ecológicos (Martín, 2010), permitiendo representar la complejidad de los sistemas ya que cuenta con una interfase gráfica para observar y modificar las interacciones de las variables modeladas (Cervantes et al., 2009).

2.2.5. VALIDACIÓN DE LAS SIMULACIONES

La validación se realizó aplicando pruebas de sensibilidad para todas las variables vinculadas a los modelos de dinámica de uso del suelo y cambios en la biodiversidad, además se aplicaron pruebas de correlación entre variables para encontrar los porcentajes de reciprocidad o capacidad de una variable para explicar o modificar el comportamiento de otra, además del coeficiente de determinación para medir la bondad de los ajustes al modelo lineal.

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1. ANDRADE, H. LINCE, E. HERNÁNDEZ, A. & MONSALVE A. (2010). Evolución: herramienta software para modelado y simulación con dinámica de sistemas. Revista de Dinámica de sistemas. 4 (1). 1 – 27.

2. ACHERMAN, J. (2007). Análisis del estado de alteración y contaminación del humedal Jaboque. Facultad de Estudios Ambientales y Rurales. Pontificia Universidad Javeriana. Bogotá, Colombia. 1-110 p.

3. ANÓNIMO. EMPRESA DE ACUEDUCTO, AGUA Y ALCANTARILLADO

DE BOGOTÁ. S. f. Ventana humedales de Bogotá. Web site http://www.acueducto.com.co/wpsv61/wps/html/swf/revistas/revista_hum/HUMEDALES

4. ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. (2015). Mapas. Web Site http://www.bogota.gov.co/

5. ARACIL, J. (1986). Introducción a la dinámica de sistemas. Alianza editorial S. A. Madrid. 7 - 79

6. BELTRÁN, J. (2012). Formulación de un modelo dinámico de simulación ecológica del Humedal de Jaboque – Bogotá D.C., con fines de restauración y conservación. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá, Colombia.

7. BRAUSIN, D. LOZANO, C. & RODRÍGUEZ, C. (2013). Ecosistema del humedal Tibabúyes: valoración cultural para el patrimonio natural. Universidad Colegio Mayor de Nuestra Señora del Rosario. Bogotá, Colombia. 1 -84 p.

8. CÁRDENAS, S. CASTAÑO, J. & ROMERO, J. (2011). Aproximaciones a las transformaciones espaciotemporales del humedal Juan Amarillo en la ciudad de Bogotá. Revista Geográfica de América Central. Número Especial EGAL, 2011- Costa Rica. 1 – 16 pag.

9. CERVANTES, A. CHIAPPA, X. & SIMÕES, N. (2009). Stella©, software para modelación dinámica en biología. México: Facultad de estudios superiores de Zaragoza. Pp 1-41.

10. DESGRANGES, J. INGRAM, J. DROLET, B. MORIN, J. SAVAGE, C. BORCARD, D. (2006). Modelling wetland bird response to water level changes in the lake Ontario – st. Lawrence river Hydrosystem. Environmental Monitoring and Assessment. 113, 329–365.

11. DÍAZ-ESPINOSA A.M., DÍAZ-TRIANA J.E Y O. VARGAS. (EDS). (2012). (2012). Catálogo de plantas invasoras de los humedales de Bogotá.

Métodos



Universidad Nacional de Colombia.& Secretaría Distrital de Ambiente. Bogotá, D. C. Colombia. 248 p.

12. EMPRESA DE ACUEDUCTO, AGUA Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ –EAAAB- & CONSERVACION INTERNACIONAL. (2010). Plan de manejo ambiental del humedal Juan Amarrillo. Bogotá D. C.

13. EPPINK. F. VAN DEN BERGHA J. & RIETVELDB P. (2004). Modelling biodiversity and land use: urban growth, agriculture and nature in a wetland area. Ecological Economics. Vol. 51. Págs. 201–216.

14. FRANCO, R. (2005). Análisis multitemporal satelital de los bosques del Carare – Opón, mediante imágenes Landsat de 1991 y 2002. Revista Colombia Forestal Vol. 9 No 18, Noviembre. Bogotá D. C., Colombia.

15. FUNDACIÓN HUMEDALES. (2015). Humedal Jaboque. Web Site http://humedalesbogota.com/humedal-jaboque/

16. GARCIA, J. (2010). Teoría y ejercicios prácticos de dinámica de sistemas. Editor Juan Martín García. Barcelona, España. 1 – 336 p.

17. GRAHAM, C. LOISELLE, B. VELÁSQUEZ J. & CUESTA, F. (2011). Species distribution modelling and the challenge of predicting future distributions. Inter-American Institute for Global Change Research (IAI) and Scientific Committee on Problems of the Environment (SCOPE). 295-309.

18. HERNÁNDEZ-R Y RANGEL-CH. (2009). La vegetación del humedal de Jaboque (Bogotá, D.C.). Caldasia 31(2):355-379. Fitosociología. www.unal.edu.co/icn/publicaciones/caldasia.htm

19. INGEOMINAS. Mapa de zonificación geotécnica de Bogotá. Proyecto de microzonificación sísmica de Bogotá.

20. MARTÍN, J. (2010). Teoría y ejercicios prácticos de Dinámica de Sistemas. Barcelona. España. Pp. 1-333

21. ORTIZ, W. (2014). Dinámica de un humedal urbano: cambios históricos en sus coberturas y cambios recientes en la comunidad de aves (humedal córdoba, Bogotá). Facultad de estudios ambientales y rurales, Pontificia Universidad Javeriana de Bogotá.


Métodos



23. SECRETARÍA DISTRITAL DE AMBIENTE –SDA-. (2007). Plan de manejo ambiental participativo del humedal Córdoba. Bogotá D. C.

24. SECRETARIA DISTRITAL DE AMBIENTE –SDA-. (2014) Plan de manejo ambiental del humedal Jaboque. Bogotá D. C.

25. VAN DER HAMMEN, T. STILES, G. ROSSELLI, L. CHISACÁ, M.

CAMARGO, G. GUILLOT, G. USECHE, Y. RIVERA, D. (2012). Protocolo de recuperación y rehabilitación ecológica de humedales en centros urbanos. Secretaria Distrital de Ambiente. Bogotá, D. C. Colombia. 1-82 p.

26. SERRANO, N. (2007). Construcción del hábitat urbano en el ámbito público: el caso del conflicto del humedal Córdoba. Bitácora 11 (1). 8-19 p.

Análisis de resultados



3. ANÁLISIS DE RESULTADOS

3.2. USO DEL SUELO EN LOS HUMEDALES DE BOGOTÁ

3.2.1. SÍNTESIS

Se recopilaron imágenes de la USGS desde el año 1987 hasta el 2014, con el fin de establecer tasas confiables de transformación del área natural de los humedales, del área destinada a urbanización y del área de transición, que para esta investigación corresponde a pastizales, áreas cultivadas o de pastoreo. Se adaptó el modelo Land Use Accounting propuesto por Eppink y colaboradores (2004), el modelo fue alimentado con las tasas obtenidas del análisis multiespectral de las imágenes satelitales y con los datos de población del DANE y de la Secretaría Distrital de Planeación –SDP-. Los resultados principales señalan que en los últimos veintisiete años, ocurrió una disminución significativa del área de los humedales, que se destinaron principalmente a urbanización y a otros usos como pastizales. Este proceso de fragmentación ha generado un mosaico heterogéneo en paisaje de la ciudad, causando la pérdida del área natural en los humedales Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba en 31.48%, 44.49% y 10.84% respectivamente, mientras que la urbanización se incrementó en 87.31, 57.79% y 6.99% en cada caso. Los datos obtenidos del análisis satelital de imágenes, fueron usados para alimentar el modelo que pretende explicar la dinámica del uso del suelo en los humedales de Bogotá. Los resultados muestran que el crecimiento exponencial de la población está directamente relacionado con la degradación ambiental de los humedales, debido principalmente al aumento de la urbanización, consecuencia de la explosión demográfica, y en consecuencia, al aumento de residuos sólidos y líquidos vertidos a los cuerpos de agua que desencadenan procesos acelerados de eutrofización. De continuar este ritmo de uso predador del suelo, el área total de los humedales estudiados se perdería entre doce y veinticinco años.

3.2.2. VARIABLES

a) Área de los humedales o natural: Corresponde a todo el sistema ecológico, incluyendo el espejo de agua y la vegetación (Ha).

b) Área no urbanizada o de transición: Corresponde al área de pastizales,

cultivos o usos no urbanos del suelo (Ha).




c) Área de urbanización: Representada en construcciones residenciales o no que marcan un cambio radical en la matriz en donde se encuentra el área natural (Ha).

d) Área total disponible: Corresponde al área de este estudio, en total

3068.16 Ha, distribuidas así, 1139.33 Ha en Córdoba, 927.29 Ha en Jaboque y 1928.83 Ha para Juan Amarillo.

e) Población en el área de influencia: En este caso se calculó la población que corresponde al área de estudio, para cada humedal; se tuvo en cuenta la población de las Unidades de Planeación Zonal –UPZs- de las inmediaciones al humedal y no la población total de la localidad. (habitantes)

f) Densidad poblacional: Volumen o cantidad de habitantes por hectárea que se encuentran en el área de influencia a un humedal (habitantes/Ha).

g) Tasa de crecimiento poblacional: Es un valor estimado con base en la población existente en un lugar en un tiempo X0 y en un tiempo X1, este valor indica el número de personas que se agregan a la población cada año teniendo implícitas la tasa de nacimiento y la tasa de mortalidad.

3.2.3. SUPUESTOS

El análisis multiespectral de las imágenes se realizó de manera no supervisada, ya que resulta más eficiente comparar la asignación de pixeles que hace el software con el terreno real.

En el área de interés se incluye el humedal Santa María del Lago que no es

objeto de esta investigación y cuya área no presentó cambios en el espacio de tiempo analizado.

Para simular el crecimiento poblacional, se usaron datos que provienen del

DANE y la Secretaría Distrital de Planeación. El modelo no asume cambios en la política de natalidad, es decir asume que el comportamiento poblacional es constante.

El modelo asume un tasa de crecimiento poblacional calculada con base en

los datos de población existentes en el DANE desde el años 1985 hasta el 2014, la tasa lleva implícitos los valores de las tasas de natalidad y mortalidad. La misma hace referencia a los individuos que se suman anualmente a la población.




El modelo no asume cambios en la política distrital de conservación, uso y manejo de los humedales. Por tanto, las dinámicas de uso del suelo son constantes.

Los humedales seleccionados para esta investigación se escogieron por

tener un origen común, sin embargo presentan procesos de ocupación y uso diferentes debido al desarrollo económico, social y de apropiación espacial que desarrollaron los habitantes de sus territorios, lo que favorece también su comparación. Sin embrago, el objetivo de aplicar el modelo a tres humedales, es el de probar la robustez del mismo y aplicabilidad a cualquier otro humedal.

3.2.4. DINÁMICA MULTITEMPORAL A continuación se presentan los resultados del análisis de imágenes satelitales para un periodo de veintisiete años. El total de territorio analizado es de 3068.16 Ha, las secciones representadas en verde oscuro corresponden a los humedales, las secciones verde claro son áreas no urbanas o de transición y los segmentos grises muestran el área de uso urbano. El análisis es realizado con base en las fotografías obtenidas desde el año 1987 hasta 2014, cada intervalo muestra trasformaciones en el uso del suelo en las tres categorías como se muestra a continuación en la Figura 9.




b

c d

a

Córdoba

Juan Amarillo

Jaboque




i

.

g

e

Figura 9. Imágenes que

muestran las proporciones del

uso del suelo, a) 1987, b) 1989,

c) 1991, d) 1997, e) 2001, f)

2003, g) 2006, h) 2009 e i) 2014




La Figura 9, nos permite identificar cambios en el uso del suelo a nivel de paisaje, por ejemplo, el número de parches de área natural, de manera significativa se evidencia la división en dos parches del humedal Juan Amarillo y la posterior pérdida de uno de los parches en 1997. De igual forma, la ganancia de suelos para urbanización, que inicia con pequeños parches que se consolidan en una única matriz urbana con escasos corredores de suelo de transición como en el caso del humedal Juan Amarrillo. Finalmente, se puede observar como en 1987 la matriz permitía la conexión de los tres humedales, para el 2014, los humedales Juan Amarillo y Córdoba ya no tienen corredores de conexión, lo que impide la comunicación de este último con el Jaboque. En las décadas analizadas, se muestra una reducción significativa del área de los humedales Jaboque y Juan Amarrillo, no tan significativa en el caso de Córdoba, que para el año 1987 ya contaba con una matriz principalmente urbana, sin embargo, su conservación puede deberse a procesos de organización y movilización social a favor de la protección ambiental de este ecosistema. Las fluctuaciones del área del humedal para los tres casos se muestran en la Tabla 3. y en la Figura 10. Así como las fluctuaciones en el uso del suelo se muestran en detalle las Figuras 11, 12, 13 y 14, para el caso del área total estudiada y de los tres ecosistemas estudiados.

Área natural a través del tiempo (Ha)

Año Humedal

1987 1989 1991 1997 2001 2003 2006 2009 2014

Córdoba 73,77 73,77 73,77 73,77 73,77 73,77 60,87 62,63 59,07

Jaboque 167,21 167,21 99,24 99,24 97,22 103,08 98,69 112,40 114,56

Juan Amarillo

416,86 364,27 323,78 244,53 234,66 216,81 238,52 220,47 231,37

Tabla 3. Transformación del área natural a través del tiempo




Figura 10. Gráfico de transformación temporal del área natural de los humedales

Figura 11. Dinámica del uso del suelo en el humedal Córdoba

Ha

Ha




Figura 12. Dinámica del uso del suelo en el humedal Jaboque

Figura 13. Dinámica del uso del suelo en el humedal Juan Amarillo

Ha

Ha




Figura 14. Fluctuación del uso del suelo en el área total estudiada.

El análisis de las figuras 10, 11, 12, 13 y 14, permite afirmar que la urbanización consecuencia del crecimiento poblacional, es la principal causa de pérdida del área natural. Durante el periodo de analizado, en el humedal Jaboque se perdieron 52.65 Ha de área natural, en Juan Amarillo 185.49 Ha, mientras que en Córdoba 14.70 Ha. por otro lado, del suelo de transición o amortiguación el Jaboque perdió 276.96 Ha, el Juan Amarillo 484.25 Ha y el Córdoba 66 Ha, suelo que se destinó a la urbanización. Esta fragmentación y pérdida de hábitat tiene impactos negativos sobre la biodiversidad, cambiando la distribución y abundancia de las especies, induciendo procesos de migración e inmigración, alterando las relaciones intra e inter-especificas en el sistema, minimizando la recombinación genética al potenciar la endogamia y en casos más severos provocando la extinción (Andrade, M. & Benitez - Castañeda, H. 2004). La Figura 15, muestra un resumen del proceso de fragmentación y cambio en el uso del suelo en las últimas décadas, las secciones en naranja, indican áreas verdes que corresponden al área natural de los humedales y suelos transición, como cultivos y pastizales, las secciones en azul, muestran áreas urbanas.




a.

b.




Figura 15. Uso del suelo en el área de interés, a) en 1987, b) en 2014 y c) área natural pérdida.

La comparación espacio temporal, permite cuantificar las áreas que han cambiado de uso y las que se han perdido en urbanización, que para este caso corresponde a 252.83 Ha. En este sentido, se ha generado una disminución significativa del área núcleo de los ecosistemas, sometiéndolos a una presión constante del efecto de borde, lo que genera pérdida de atributos y funciones en los mismos. De igual forma, se muestra la reorganización heterogénea del mosaico, en donde predomina un mayor número de parches de área natural, de pequeños tamaños y formas variables, que tienen mayor distancia de conexión y generan interrupciones de la estructura ecológica de la ciudad, es decir, que a nivel de paisaje se minimizan las posibilidad de conexión hacia otras áreas naturales por medio de corredores ecológicos.

c.




3.2.5. DINÁMICA DEL USO DEL SUELO

3.1.5.1. Modelo. Se construyó un submodelo que relaciona las variables a través de ecuaciones algorítmicas (Anexo 1) para la simular del uso del suelo en los humedales y explicar su comportamiento a través de las variables de población, área urbana y otros usos del suelo con base en los datos obtenido de la fotointerpretación (Figura 16).

Figura 16. Sub-modelo dinámica del uso del suelo.

Área Urbana

Urbanización

Tasa de Expansión Urbana

Otros usos del suelo

Dismunución

~

Área Natural

Biodiversidad del humedal

Riqueza aves

Riqueza plantasNivel eutrofización

Ingresos T

~

Área Natural

Área

Usos

Tasa de uso en pastizales pastoreo y cultivos

Población en el área de influencia

Crecimiento

Tasa de Crecimeinto Poblacional

Densidad Poblacional

Pérdida

~

Área Disponible

DINÁMICA DEL USO DEL SUELO

CAMBIOS EN LA BIODIVERSIDAD




El modelo fue usado para simular la situación de cada uno de los tres humedales objeto de esta investigación. Los hallazgos principales se analizan a continuación. Las simulaciones evidencian un incremento exponencial de la población, que lleva a la colonización de áreas naturales y de transición para la urbanización. El área de transición es inversamente proporcional a las series de la población, la densidad poblacional y el área urbana, esta última, determina la cantidad de área natural para cada espacio analizado. En la Figura 17 y la Tabla 4, se muestra como para Jaboque el área total analizada es completamente urbana en veinticinco años, tiempo en el que el área de influencia alcanzará una población de 263258,93 habitantes y una densidad poblacional de 1103,05 habitantes/Ha.

Figura 17. Dinámica del uso del suelo humedal Jaboque

Años Población Área Urbana Densidad

Poblacional

Área Natural Otros Usos del Suelo

0 111397,39 47,89 120,13 167.21 712,19

1 115296,29 57,68 124,34 167.21 700,84

2 119331,65 67,81 140,58 167.21 689,09

3 123508,25 79,27 152,58 156.18 675,8

4 127831,03 91,71 185,67 99.24 661,38

5 132305,1 106,84 190,13 97.22 643,84

6 136935,77 122,33 200,04 103.08 625,87

7 141728,51 138,64 210,11 98.69 606,97

8 146689 155,76 236,21 112.40 587,11




9 151823,1 175,01 276,15 114.55 564,79

10 157136,9 197,52 294,72 101.49 538,69

11 162636,68 221,54 315,29 95.19 510,84

12 168328,96 247,24 306,18 88.89 481,05

13 174220,46 272,19 363,85 82.59 452,11

14 180318,17 301,84 392,76 76.29 417,73

15 186629,29 333,85 425,62 69.99 380,61

16 193161,31 368,54 463,23 63.69 340,39

17 199921,95 406,29 506,73 57.39 296,62

18 206919,2 447,59 557,6 59.01 248,73

19 214161,37 493,04 617,86 44.79 196,04

20 221657 543,39 690,37 38.49 137,65

21 229414,99 599,66 779,26 32.19 72,41

22 237444,5 663,17 890,81 25.89 0

23 245755,05 735,77 1034,85 19.59 0

24 254356,47 820,11 1228 13.29 0

25 263258,93 920,19 1500,56 6.99 0

Área total analizada 927.29.Ha

Tabla 4. Dinámica del uso del suelo humedal Jaboque

De la misma manera, ocurre para los humedales Juan Amarillo y Córdoba, en donde la pérdida total de área natural ocurre aproximadamente en trece años, tal como se observa en las Figuras 18 y 19 y en las tablas 5 y 6.

Figura 18. Dinámica del uso del suelo humedal Juan Amarillo




Años Población Área Urbana


Área Natural

Otros Usos del Suelo

0 141320,12 548,45 73.27 416.86 963,53

1 150505,91 549,18 78.03 416.86 961,84

2 160288,79 549,96 116.12 364.27 960,05

3 170707,55 551,12 135.82 323.78 957,38

4 181803,53 552,48 141.19 244.53 954,26

5 193620,75 553,89 257.46 234.66 951,01

6 206206,09 571,36 261.54 216.81 910,83

7 219609,48 585,36 301.42 238.52 878,63

8 233884,08 610,49 309.59 220.47 820,84

9 249086,54 844,37 346.92 161.00 282,91

10 265277,15 1093,46 373.29 138.00 0

11 282520,16 1358,74 397.55 92 0

12 300883,96 1641,26 116.12 46 0

13 320441,4 1942,14 135.82 23 0

Área total analizada 1928.83 Ha

Tabla 5. Dinámica del uso del suelo humedal Juan Amarillo

Figura 19. Dinámica del uso del suelo humedal Córdoba




Años Población Área Urbana

Densidad Poblacional Área Natural

Otros Usos del Suelo

0 46359,1 877,5 40,69 73.77 188,06

1 47981,66 880,82 42,11 73.77 184,21

2 49661,01 884,25 189,67 73.77 180,24

3 51399,13 899,71 152,12 73.77 162,31

4 53198,09 912,1 170,27 73.77 147,94

5 55060,01 925,98 183,15 73.77 131,85

6 56987,11 940,91 188,97 73.77 114,54

7 58981,64 956,31 197,91 60.87 96,68

8 61045,99 972,44 268,68 62.63 77,98

9 63182,59 994,34 289,89 59.07 52,59

10 65393,97 1017,96 333,92 32.85 25,19

11 67682,75 1045,18 438,59 24.24 0

12 70051,64 1080,92 631,21 4.58 0

13 72503,43 1132,36 1103,05 0 0

Área total analizada 1139.33 Ha

Tabla 6 Dinámica del uso del suelo humedal Córdoba

En el relación a Juan Amarrillo se encuentra la población alcanzará un valor de 321.537 habitantes y una densidad poblacional estimada hasta de 32.153 habitantes/Ha. Finalmente, en el humedal Córdoba se obtiene que las 1139.33 Ha analizadas, llegarán a una población máxima de 72.292 y una densidad poblacional estimada de 938.35 habitantes/Ha.

3.1.5.2. Validación del modelo

Se realizaron pruebas de sensibilidad para probar la robustez del modelo y se encontró que la variable población puede explicar la dinámica del uso del suelo en los humedales. Por tanto, si la población fluctúa, se generan cambios en los suelos de amortiguación y en la permanencia del área natural, esto se observa mejor en la Figura 20, en donde se muestra la oscilación de las variables dependientes con relación a la población en el área de influencia para los tres humedales. Para el humedal Jaboque (Figura 20, a) el rango de fluctuación de la población va de 11.000 a 1.000.000 habitantes, las líneas indican que dentro de este rango de valores la población puede explicar el modelo




general. Este comportamiento es el mismo para los humedales Juan Amarillo y Córdoba.

a) Jaboque

b) Juan Amarillo

c) Córdoba




Figura 20. Análisis de sensibilidad del modelo con relación a la fluctuación de la población en el área de influencia.

La variable población está directamente relacionada con los valores de suelo de transición y del área total de los humedales (Figura 21).

a) Jaboque

b) Juan Amarillo




c) Córdoba

Figura 21. Análisis de sensibilidad para cambios en suelos destinados a

otros usos con relación a las fluctuaciones de la población.

Estas pruebas de sensibilidad permiten verificar la estabilidad del modelo y la relación entre las variables objeto de análisis a partir de la fluctuación de las variables desde valores mínimos a máximos. Las gráficas de sensibilidad prueban que el modelo se puede aplicar a otros humedales para explicar la dinámica del uso del suelo. De igual forma, se realizaron pruebas de correlación para establecer la confianza de las predicciones, en cuanto a la relación de las variables y su capacidad para explicar la dinámica del uso del suelo. También, se halló el coeficiente de determinación R2 para medir la bondad de los ajustes y establecer si el modelo lineal puede explicar las relaciones o si es necesario buscar otras alternativas. Las correlaciones para el humedal Jaboque de la Tabla 7 indican que la población se relaciona en un 97.89% con el surgimiento del área urbana, así mismo en un 98.96% con la pérdida de los suelos de amortiguación y en un 57.41% con la pérdida del área natural, el bajo porcentaje de perdida de área natural se debe a que los procesos de urbanización primero generan detrimento de las áreas de amortiguación y una vez devastadas estas, el fenómeno de expansión urbano afecta el área natural.




Población Área

Urbana Área

Natural Densidad

Poblacional Otros Usos del Suelo

Población 1 Área Urbana 0,97890056 1

Área Natural -0,5741518 -0,4668048 1 Densidad

Poblacional 0,9169852 0,97651771 -0,3892048 1 Otros Usos

del Suelo -0,9896684 -0,9641937 0,52830018 -0,885981 1

Tabla 7. Correlaciones de las variables del modelo de dinámica del uso del suelo para el humedal Jaboque.

El análisis de las correlaciones para el humedal Juan Amarillo sustenta la solidez del modelo, ya que la población logra explicar el 89.10% la ocupación urbana del territorio, explicando también en un 73.38% la relación de pérdida del área natural y en 90.87% el descenso del área de transición (Ver Tabla 8).

Población Área

Urbana Área

Natural Densidad





del Suelo -0,9087732 -0,9030261 0,48858854 -0,9267485 1

Tabla 8. Correlaciones de las variables del modelo de dinámica del uso del suelo para el humedal Juan Amarillo.

Para el caso del Córdoba, el modelo muestra mejores resultados, en tanto que las variables se relacionan en porcentajes más altos (Ver Tabla 9), lo que indica que el modelo es veraz en las predicciones. La población explica en un 98.01% el comportamiento del área urbana y en porcentajes de 92.33% y 98.95% la pérdida del área natural y los otros suelos, valores significativos para un modelo generalizado de simulación.




Población Área

Urbana Área

Natural Densidad





del Suelo -0,9895921 -0,9615977 0,94671076 -0,7835771 1

Tabla 9. Correlaciones de las variables del modelo de dinámica del uso del suelo para el humedal Córdoba.

Los valores del R2 entre las variables de población y el área urbana, se observan representados en las gráficas de la Figura 22. para cada uno de los humedales, indicando una relación directamente proporcional entre el crecimiento poblacional y el aumento del área urbana. Los R2 son de 0.95, 0.96 y 0.79 para Jaboque, Córdoba y Juan Amarillo respectivamente, esto indica que la relación entre estas variables se ajusta al modelo lineal.

Figura 22. Gráfica de correlación entre la población y el área urbana

De manera inversamente proporcional se relaciona la población con el área natural como se muestra en la Figura 23, en donde los valores R2

0.65, 0.67 y 0.74 para Jaboque, Córdoba y Juan Amarillo indican que el modelo lineal se ajusta, pero podrían explorarse modelos de tipo




polinómico, de tal forma que se comprenda mejor el comportamiento de la variable y con esto, las relaciones en los sistemas ecológicos.

Figura 23. Gráfica de correlación entre la población y el área natural

En este mismo sentido, se explica la relación con los suelos destinados a otros usos, siendo para Jaboque y Córdoba el R2 de 0.98 y para Juan Amarillo de 0.51, como se ve abajo en la Figura 24.

Figura 24. Gráfica de correlación entre la población y los suelos destinados a

otros usos.

Si se analizan las simulaciones en relación con el comportamiento de usos y aprovechamiento del suelo en la ciudad, se puede afirmar que el modelo emula con altos niveles de precisión la dinámica de expansión urbana y uso no planificado del suelo en donde se afecta la estructura ecológica de la ciudad (Pinilla M. 2008), se pierde hábitat especifico y afecta la diversidad biológica (Andrade, M. & Benítez - Castañeda, H. 2004) pues se minimiza la viabilidad de especies de fauna y flora.




3.1.5.3. DISCUSIÓN La población en el área de influencia a los humedales, explica en gran proporción la pérdida del área natural y la urbanización de los suelos destinados otros usos como el pastoreo, la agricultura y la ganadería, pues en 1987 Jaboque contaba con 47.90 Ha urbanas, Juan Amarillo con 548.45 Ha, mientras Córdoba tenía 877.50 ha, en 2014, Jaboque ya contaba con 377.50 Ha urbanizadas, Juan Amarillo con 1218.19 Ha y Córdoba 943.50, siendo esta la principal causa de pérdida hábitat. Resultados similares a los encontrados por Smith, P & Romero H. (2009), al determinar a través de imágenes satelitales que la urbanización estaba sustituyendo áreas naturales y seminaturales de la ciudad de Concepción en Chile, afectando el 40% del área de los humedales (Smith, P & Romero H. 2009). Si bien las actividades de desarrollo económico como la agricultura, la ganadería y el pastoreo afectan la biodiversidad de los humedales, estos suelos se constituyen en suelos de amortiguación para el área natural, mucho menos agresivos que la matriz urbana o de cemento. Es decir que resulta mejor en término de la función del paisaje, que los humedales estén circundados por áreas de cultivos y pastizales a que se encuentren aislados en matrices urbanas. Conclusiones en este sentido arroja la investigación de Murgueitio E. & Calle Z. (1998) al estudiar formas alternativas y sostenibles de desarrollar la ganadería en Colombia sin poner en riesgo la diversidad biológica con sistemas productivos agresivos, afirmando que es posible usar los suelos destinados a actividades de desarrollo económico como áreas protectoras de los núcleos naturales que albergan más biodiversidad (Zapata, Á., Murgueitio, E., Mejía, C., Zuluaga, A. F., & Ibrahim, M. 2013; Murguietio E. 2003; Murgueitio, E.& Calle, Z. 1998). La fragmentación del área por la intervención antrópica, con construcción legales e ilegales y la sesión de territorios a actividades productivas, genera la pérdida de hábitat específico, lo que altera la supervivencia de especies estenotolerantes y favorece la migración, desplazamiento y dispersión de otras euritolerantes (Faulkner, S. 2004). Estos sistemas perturbados tienen una menor capacidad de respuesta y adaptación frente a presiones externas como el cambio climático (Chapin Iii, F. et al., 2000). Este fenómeno fragmentario genera barreras físicas que limitan e impiden la reproducción de las especies, minimizando la recombinación genética, fomentando la endogamia y deriva genética y por tanto,




disminuyendo las opciones evolutivas y adaptativas de los individuos y sus especies (Fahrg, L. 2003; Frankham, R. 2003). En este sentido, para el análisis a nivel de paisaje, juega un papel importante el uso de imágenes satelitales, que aportan un alto nivel de precisión en la obtención de series históricas en la fluctuación de áreas, esto resulta útil para monitorear el número de parches que se forman en el área natural, el número de corredores biológicos efectivos y el área mínima para que los sistemas mantengan sus atributos biogeoquímicos, ecológicos y culturales (Cortés, W. & Etter, A. 2014). Se puede afirmar entonces, con base en la recopilación comparativa de veintisiete años de imágenes landsat y las predicciones del modelo de uso del suelo, que el manejo de los humedales Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba, ha sido extractivo e insostenible, así lo demuestran los escenarios en donde los humedales perdurarían entre una y máximo tres décadas más. Este modelo explicativo de la dinámica del uso del suelo, podría aplicarse a otros humedales de la ciudad, con el fin diseñar una estrategia integral de restauración para la preservación y usos sustentable de los bienes y servicios ambientales de los humedales. Como se demostró en la validación, el modelo logra emular la dinámica social-ecológica que se presenta en el territorio ambiental de Bogotá con respecto a estos ecosistemas. Finalmente, aunque el modelo no asume cambios en las políticas de conservación, ni de crecimiento poblacional, es claro que se requieren políticas integrales para el manejo, uso conservación del suelo de los humedales en la ciudad como elementos del paisaje, porque la explosión demográfica está generando una degradación directa que supera la capacidad de carga de los sistemas. Por otro lado, como se demostrará en el siguiente capítulo, la población está generando además externalidades negativas en la conservación de la biodiversidad relacionadas con la riqueza de especies animales y vegetales.




3.2.5.4. LITARATURA CITADA 1. ANDRADE, M. & BENITEZ - CASTAÑEDA, H. (2004). Los

Humedales de la Sabana de Bogotá: Área Importante para la Conservación de las Aves de Colombia y el Mundo. Instituto De Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt, Bogotá, Colombia. http://uniciencia.ambientalex.info/infoCT/Humsabbogareimpconavecolmunco.pdf

2. CHAPIN III, F. S., ZAVALETA, E. S., EVINER, V. T., NAYLOR, R.

L., VITOUSEK, P. M., REYNOLDS, H. L., HOOPER, D. LAVOREL, S. SALA, O. HOBBIE, S. & MACK, M. C. (2000). Consequences of changing biodiversity.

3. ORTIZ CORTÉS, W. E. & ETTER, A. (2014). Dinámica de un

humedal urbano cambios históricos en sus coberturas y cambios recientes en la comunidad de aves (Humedal Córdoba, Bogotá).

4. FAHRG, L. (2003). Effects of habitat fragmentation on Biodiversity.

Annual review of ecology, evolution, and systematics, 487-515. http://landscape.forest.wisc.edu/courses/readings/Fahrig.annurev.ecolsys.2003.pdf

5. FAULKNER S. 2004. Urbanization impacts on the structure and

function of forested wetlands. Urban Ecosystems. Vol 7. Págs. 89-106.

6. FRANKHAM, R. (2003). Genetics and conservation biology.

Comptes Rendus Biologies, 326, 22-29. 7. MENDOZA, J. E., LOZANO-ZAMBRANO, F. H., & KATTÁN, G.

(2007). Composición y estructura de la biodiversidad en paisajes transformados en Colombia (1998–2005). https://www.researchgate.net/profile/Juan_Palacio-Mejia/publication/235612955_Aspectos_genticos_en_el_estudio_de_la_biodiversidad_colombiana/links/09e41511e5804ad36f000000.pdf#page=67

8. MURGUIETIO E. 2003. Impacto ambiental de la ganadería de leche

en Colombia y alternativas de solución. Livestock Research for Rural Development. Vol. 15. http://www.lrrd.cipav.org.co/lrrd15/10/murg1510.htm




9. MURGUEITIO, E.& CALLE, Z. (1998). Diversidad biológica en sistemas de ganadería bovina en Colombia. En Conferencia electrónica de la FAO sobre Agroforestería para la producción animal en Latinoamérica. 1998. http://www.fao.org/waicent/Faoinfo/Agricult/agA/AGAP/FRG/AGROFOR1/MURGUEI3.PDF

10. PINILLA M. (2008). Hacia un compromiso ecológico de la

arquitectura local con el territorio de Bogotá. Revista de Arquitectura N° 10. Universidad Católica de Colombia. Págs. 104- 112.

11. SMITH, P & ROMERO H. (2009).. Efectos del crecimiento urbano del

Área Metropolitana de Concepción sobre los humedales de Rocuant-Andalién, Los Batros y Lenga. Revista de Geografía Norte Grande, 43: 81-93. http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-34022009000200005

12. ZAPATA, Á., MURGUEITIO, E., MEJÍA, C., ZULUAGA, A. F., &

IBRAHIM, M. (2013). Efecto del pago por servicios ambientales en la adopción de sistemas silvopastoriles en paisajes ganaderos de la cuenca media del río La Vieja, Colombia.




3.3. CAMBIOS EN LA BIODIVERSIDAD

3.2.8. SÍNTESIS

Se diseñó un modelo para predecir los cambios en la biodiversidad de los humedales en relación con la dinámica del uso del suelo en los mismos. El modelo retoma elementos del modelo del uso del suelo propuesto por Eppink y colaboradores (2004). Se asume que la urbanización legal e ilegal, producto del crecimiento poblacional genera el vertimiento de residuos sólidos y líquidos a los humedales. Estos sistemas que funcionan como sumideros tienen una capacidad natural de auto depuración, sin embargo, el exceso de habitantes supera la capacidad de carga, haciendo que el sistema se sature con toda clase de nutrientes, entre ellos el fósforo, determinante en los procesos de eutrofización del agua. El fenómeno de eutrofización favorece el crecimiento de macrófitas flotantes que cubren el espejo de agua, limitando la competencia entre especies y la potabilización del agua por la acción de la radiación solar, así mismo influyendo en la ubicación y permanencia de grupos grandes, como las aves. El modelo establece relaciones entre la población en el área de influencia y la cantidad de ingresos totales de fósforo que llegan al humedal y por tanto con el nivel de eutrofización de la cubeta, lo que afecta notoriamente la diversidad florística y en consecuencia la riqueza de aves. La biodiversidad del humedal se mide con el indicador de riqueza de especies de aves y de plantas, los vacíos en los registros información impiden discriminar especies nativas de exóticas. Se escoge el grupo de las aves ya que la existencia de los eslabones superior de las redes tróficas implica la existencia de los representantes de los eslabones inferiores y por tanto funcionalidad en el sistema. Los resultados más importantes indican que Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba se encuentran en estado eutrófico, situación que junto a la disminución del área natural, afectan la riqueza de especies, otras investigaciones son necesarias para determinar si las especies migran a otros ecosistemas o están en procesos de extinción en el caso de las endémicas. .




3.2.9. VARIABLES

a) Población en el área de influencia: En este caso se calculó la

población que corresponde el área de estudio, para cada humedal, se tuvo en cuenta la población de las Unidades de Planeación Zonal –UPZs- de las inmediaciones al humedal y no la población total de la localidad. (habitantes). Series obtenidas de simulaciones a partir de datos históricos de DANE y SDP.

b) Área de los humedales o natural: Corresponde a todo el sistema

ecológico, incluyendo el espejo de agua y la vegetación (Ha), obtenidas a partir de la interpretación de imágenes satelitales

c) Ingresos Totales: Fósforo total en la columna de agua del humedal,

series obtenidas de a partir de las simulaciones de los datos obtenidos en mg/m3 de la EAAAB.

d) Riqueza de Plantas: Número de especies de flora, simulaciones

basadas en la ecuación adaptada de Eppink y Colaboradores (2004) con los registros de los planes de manejo de los humedales.

e) Riqueza de aves: Número de especies observadas. Simuladas a partir

de los censos de ADESA y la EAAAB.

3.2.10. SUPUESTOS

La riqueza de especies como indicador de biodiversidad no asume diferencias entre especies nativas y exóticas.

La presencia de aves como grupo superior de las redes tróficas en los

humedales implica la presencia de los representantes de grupos inferiores.

El número de especies no implica que sean las únicas especies existentes, quiere decir que son las especies observadas al momento del inventario, por tanto es un indicador aproximado a la diversidad biológica del sistema.

El aumento de fósforo total en el agua de los humedales es una

externalidad negativa producto del crecimiento poblacional.

El fósforo es un elemento limitante indicador del estado de salud del humedal.




3.2.11. MODELO En la Figura 25 se observa el submodelo de cambios en la biodiversidad, este vincula el uso del suelo a través del crecimiento poblacional, con el estado de salud del humedal por procesos eutróficos (Anexo 1).

Figura 25. Submodelo cambios en la biodiversidad

Las simulaciones de Jaboque corroboran que la biodiversidad está relacionada principalmente con el área natural, la Figura 26 indica como la población asciende,

Área Urbana

Urbanización

Tasa de Expansión Urbana

Otros usos del suelo

Dismunución

~

Área Natural


Riqueza aves

Riqueza plantasNivel eutrofización

Ingresos T

~

Área Natural

Área

Usos

Tasa de uso en pastizales pastoreo y cultivos


Crecimiento

Tasa de Crecimeinto Poblacional


Pérdida

~

Área Disponible

DINÁMICA DEL USO DEL SUELO

CAMBIOS EN LA BIODIVERSIDAD




al igual que el nivel de eutrofización, pero el área natural y la diversidad del humedal tienen una tendencia negativa.

Figura 26. Biodiversidad con relación a la población en el humedal Jaboque

De acuerdo con las simulaciones, en veinticinco años el fósforo total del humedal será de 41.32 y en cincuenta años 53.72 pasando de un estado mesotrófico, a uno eutrófico, y generando la pérdida de 211 especies en este ecosistema, representadas en 67 especies de aves y 143 de plantas, como se observa en la Figura 27 y en la Tabla 10.

Figura 27. Biodiversidad con relación al nivel de eutrofización en el humedal Jaboque




Población en el Área de Influencia

Nivel de Eutrofización

Riqueza de Aves

Riqueza de Plantas


Área Natural

111397,39 28,91 67 143 211 167.21

115296,29 29,41 67 142 210 167.21

119331,65 29,91 67 142 210 167.21

123508,25 30,4 63 128 191 156.18

127831,03 30,9 41 58 99 99.24

132305,1 31,39 40 55 95 97.22

136935,77 31,89 42 62 104 103.08

141728,51 32,39 40 56 97 98.69

146689 32,88 45 73 119 112.40

151823,1 33,38 46 76 122 114.55

157136,9 33,88 41 59 101 101.49

162636,68 34,37 38 52 91 95.19

168328,96 34,87 36 44 80 88.89

174220,46 35,36 33 36 70 82.59

180318,17 35,86 31 29 60 76.29

186629,29 36,36 28 21 50 69.99

193161,31 36,85 26 14 40 63.69

199921,95 37,35 23 7 30 57.39

206919,2 37,84 23 9 33 59.01

214161,37 38,34 18 0 18 44.79

221657 38,84 15 0 15 38.49

229414,99 39,33 12 0 12 32.19

237444,5 39,83 10 0 10 25.89

245755,05 40,32 7 0 7 19.59

254356,47 40,82 5 0 5 13.29

263258,93 41,32 2 0 2 6.99

Tabla 10. Valores de la simulación del modelo cambios en la biodiversidad para Jaboque

En esta misma línea se encuentran los resultados obtenidos para Juan Amarillo en caso de que existiera área natural más allá de una década, el fósforo total acumulado pasaría de 58.18 a 69.99 mg/m3 (Figura 28), lo que representa niveles altos de eutrofia. La biodiversidad disminuiría de una riqueza de 284 especies a 3 entre plantas y aves. Las simulaciones de la Figura 29 y la Tabla 11 demuestran que en el caso de las plantas, el área natural es determinante para su




supervivencia, no así en el caso de las aves ya que algunas de ellas pueden migrar a otros sistemas.

Figura 28. Biodiversidad con relación a la población en el humedal Juan Amarillo

Figura 29. Biodiversidad con relación al nivel de eutrofización en el humedal Juan Amarillo



Riqueza de Aves

Riqueza de Plantas


Área Natural

141320.12 58,18 55 228 284 416.86

150505.91 59,09 55 227 282 416.86

160288.79 60 48 187 235 364.27




170707.55 60,91 42 155 198 323.78

181803.53 61,81 32 94 127 244.53

193620.75 62,72 31 86 117 234.66

206206.09 63,63 28 71 100 216.81

219609.48 64,54 31 86 118 238.52

233884.08 65,45 29 71 100 220.47

249086.54 66,36 21 25 47 161.00

265277.15 67,26 18 7 25 138.00

282520.16 68,17 12 0 12 92.00

300883.96 69,08 6 0 6 46.00

320441.40 69,99 3 0 3 23.00

Tabla 11. Valores de la simulación del modelo cambios en la biodiversidad para Juan

Amarillo

Como se explicó para el caso de Jaboque y Juan Amarillo, el área tiene un papel determinante en la preservación de la biodiversidad; la geometría de los relictos permite a unas u otras adaptarse y permanecer en el espacio-tiempo. Pero el área también es importante en la determinación de los niveles de fósforo, ya que cuerpos de agua grandes aumentan su capacidad depurativa, mientras que otros más pequeños tienden a saturarse. Las simulaciones para Córdoba, proyectan escenarios en donde a los doce años se pierde la biodiversidad por ausencia de área natural (Figura 30). El fósforo total acumulado en la columna de agua pasará de 16.77 un estado mesotrófico bajo a 22.72 un estado mesotrófico avanzado, este fenómeno sumado a la pérdida de área natural disminuirá la riqueza de especies de 48 a 2 como se detalla en la Figura 31 y en la Tabla 12.

Figura 30. Biodiversidad con relación a la población en el humedal Córdoba




Figura 31. Biodiversidad con relación al nivel de eutrofización en el humedal Córdoba



Riqueza de Aves

Riqueza de Plantas


Área Natural

46359.10 16,27 48 118 166 73.77

47981.66 16,77 48 117 165 73.77

49661.01 17,26 48 116 164 73.77

51399.13 17,76 47 116 163 73.77

53198.09 18,26 47 115 162 73.77

55060.01 18,75 47 115 162 73.77

56987.11 19,25 46 114 161 73.77

58981.64 19,75 38 85 124 60.87

61045.99 20,24 39 89 128 62.63

63182.59 20,74 36 81 118 59.07

65393.97 21,23 20 23 43 32.85

67682.75 21,73 14 4 19 24.24

70051.64 22,23 2 0 2 4.56

72503.43 22,72 2 0 2 0

Tabla 12. Valores de la simulación del modelo cambios en la biodiversidad para Córdoba.

Los resultados muestran que el área natural es determinante para la conservación de la biodiversidad, ya que aprovisiona un hábitat para la misma, especies animales adaptables que no tienen requerimientos tan estrictos para su




supervivencia, tienen la posibilidad de desplazarse a otros ambientes, pero para las plantas la pérdida de hábitat fomenta procesos de extinción. Por otro lado, el crecimiento de la población se relacionó directamente con los ingresos totales de fósforo al humedal, los procesos acelerados de eutrofización del agua causan pérdida de biodiversidad, porque cambian las condiciones de las interacciones intraespecificas y favorecen la reproducción y dispersión de ciertas especies, cuando la vegetación cambia y deja de ser diversa, también lo hacen las poblaciones animales. Esta homogeneidad de las comunidades vegetales altera las cadenas tróficas y los gremios funcionales en el sistema ecológico, también reduce el espejo y la columna de agua e impide la filtración de radiación solar que favorece los procesos naturales de potabilización y la circulación de corrientes de aire que benefician el flujo del agua y los procesos de autodepuración. 3.2.12. VALIDACIÓN DEL MODELO Para probar la efectividad del modelo emulando cambios en la diversidad de los humedales a partir la relación población y eutrofia del agua por exceso de fósforo se aplicaron pruebas de sensibilidad y pruebas de correlación entre variables, también se validó el ajuste de las simulaciones al modelo lineal a través del R2.

Se encontró que los ingresos totales de fósforo a los humedales son directamente proporcionales al crecimiento de la población, como se observa en las Figuras 32, 33 y 34.

Figura 32. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Jaboque




Figura 33. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Juan Amarillo

Figura 34. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Córdoba

Esta relación causa-efecto, entre el crecimiento poblacional y el aumento de fósforo, acelera los procesos de descomposición de la materia orgánica en el humedal y por tanto se eleva el nivel de eutrofización, la sensibilidad del modelo a este respecto se detalla a continuación en las Figuras 35, 36 y 37.




Figura 35. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Jaboque

Figura 36. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Juan Amarillo

Figura 37. Prueba de sensibilidad para ingresos totales en Córdoba




Y en consecuencia, como se explicó arriba, la biodiversidad es sensible al crecimiento poblacional por el fósforo que se agrega a los sistemas, como se ve en las gráficas de las Figuras 38, 39 y 40.

Figura 38. Prueba de sensibilidad para biodiversidad Jaboque

Figura 39. Prueba de sensibilidad para biodiversidad Juan Amarillo




Figura 40. Prueba de sensibilidad para biodiversidad Córdoba

Las pruebas de sensibilidad verifican la robustez del modelo. Las pruebas estadísticas de correlación confirman las relaciones entre las variables, para Jaboque se muestra que en 99% la población influye en el nivel de eutrofización del humedal y se relaciona en un 95% con la riqueza de aves, en un 88% con la riqueza de plantas y en un 91% con la biodiversidad general (Tabla 13). El R2 del nivel de eutrofización y de la biodiversidad en correspondencia a la población es de 0.98 y 0.82 respectivamente (Figura 41).



Riqueza de Aves

Riqueza de Plantas


Área Natural

Población en el Área de Influencia 1

Nivel de Eutrofización 0,993464369 1

Riqueza de Aves -0,95851889 -0,9664231 1

Riqueza de Plantas -0,88202228 -0,9167575 0,96628142 1

Biodiversidad del humedal -0,91032561 -0,9375352 0,98278716 0,997217726 1

Área Natural -0,95371145 -0,9627087 0,99984484 0,96906332 0,9847381 1

Tabla 13. Pruebas de correlación para Jaboque




Figura 41. Tendencias de la biodiversidad y la eutrofización en Jaboque con respecto a la población.

En el caso de Juan Amarillo, se resalta el 99% de correlación entre la población y el nivel de eutrofización, así como en un 97% con disminución en la riqueza de aves y en un 92% en la riqueza de plantas (Tabla 14), los coeficientes de determinación en este caso con relación al nivel de eutrofización y a la biodiversidad son de 0.98 y 0.88, como se muestra en la Figura 41.



Riqueza de Aves

Riqueza de Plantas


Área Natural



Riqueza de Aves -0,9726445 -0,9785703 1



Área Natural -0,9725686 -0,9785269 0,99999993 0,97289082 0,98118252 1

Tabla 14. Pruebas de correlación para Juan Amarillo




Figura 42. Tendencias de la biodiversidad y la eutrofización en Juan Amarillo con

respecto a la población.

Finalmente, y con la misma tendencia que en Jaboque y Juan Amarillo, ocurre para Córdoba, en donde la población se relaciona en un 99% con la eutrofización del agua y en 91% con el descenso en la riqueza de especies tanto animales como vegetales (Tabla 15).



Riqueza de Aves

Riqueza de Plantas


Área Natural



Riqueza de Aves -0,9158925 -0,8921223 1



Área Natural -0,897927 -0,8713271 0,99796567 0,97956351 0,98676767 1

Tabla 15. Pruebas de correlación para Córdoba El ajuste de correspondencia entre la población con el nivel eutrófico y la biodiversidad al modelo lineal se ven abajo en la Figura 43, con valores significativos de R2; 0.99 y 0.84 comparativamente.




Figura 43. Tendencias de la biodiversidad y la eutrofización en Córdoba con respecto a la población.

La simulación de los modelos, las pruebas de sensibilidad y la validación estadística para cada humedal proporcionan elementos para aceptar la hipótesis de que la población en el área de influencia a los humedales Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba está relacionada con la pérdida de área natural, de suelos de amortiguación y con el aumento de la eutrofización fenómenos que generan cambios en la biodiversidad. En este caso, solo se tuvieron en cuenta los cambios que se suceden en la biodiversidad como externalidad de los procesos de ocupación del territorio y la sesión de áreas naturales a la urbanización, pero se sabe que la población en el área de influencia a los humedales es responsable también de la introducción de especies exóticas que compiten con las especies nativas, de la pérdida directa de biodiversidad por extracción no sustentable y de la cacería por parte de animales domésticos, además de todas las consecuencias derivadas de las actividades económicas mal planificadas. 3.2.13. DISCUSIÓN La población y la consecuente urbanización en el área de influencia a los humedales, está directamente relacionada con los ingresos totales de fósforo y por tanto con los niveles de eutrofización del agua. Así lo confirman los coeficientes de correlación y determinación que explican la relación en un 99 % como se muestra en las Tablas 16 y 17. Es sabido que el establecimiento de centros urbanos y su expansión causan impactos negativos en las poblaciones silvestres por disturbios asociados a tráfico vehicular, ruido, iluminación, construcciones, extensión de cableados e intromisión de especies exóticas y mascotas (Baños, J. 2009; Paucharda A. Aguayob M.




Peñaa E. & Urrutiab R. 2006; Ehrenfeld J. 2008). La urbanización no trae consigo solo a las poblaciones humanas, trae las consecuencias de las actividades de desarrollo económico que estas establecen en la cotidianidad y genera por desconocimiento patrones conflictivos de relacionamiento con los ecosistemas (Ibrahim, I. et al., 2012), aumentando de la vulnerabilidad de las especies y perdiendo la oportunidad de gozar de los servicios que los humedales prestan a la ciudad (Baños, J. 2009). Nivel de Eutrofización Biodiversidad Área Natural

Población

en el área de

influencia al

humedal

Jaboque Juan

Amarillo Córdoba Jaboque

Juan Amarillo

Córdoba Jaboque Juan

Amarillo Córdoba

0.99 0.99 0.99

A P A P A P

-0.95 -0.97 -0.89

-0.95 -0.88 -0.97 -0.92 -0.91 -0.91

General General General

-0.91 -0.94 -0.91

Tabla 16. Resumen de los valores de correlación de la población con las demás variables del modelo

A= Aves P=Plantas

Nivel de Eutrofización Biodiversidad Área Natural

Población

en el área de

influencia al

humedal

Jaboque Juan

Amarillo Córdoba Jaboque

Juan Amarillo

Córdoba Jaboque Juan

Amarillo Córdoba

0.98 0.98 0.99 0.82 0.88 0.84 0.65 0.74 0.67

Tabla 17. Resumen de los valores de R2 de la población con las demás variables del modelo A= Aves P=Plantas

La urbanización ha comprometido no solo el futuro de los humedales, sino la calidad de vida de las poblaciones futuras por la posibilidades de obtener alimento, agua y productos forestales maderables y no maderables (Ripken C. 2009; Chapin Iii, F. et al., 2000). Hoy es el mayor agente degradador de los humedales. Tan solo Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba, han perdido 252.82 Ha en veintisiete años, lo que representa un 37.88% de su extensión, el área susceptible de urbanización es cada vez menor, lo que lleva a diversos sectores sociales a invadir y habitar zonas de terrenos naturales causando su contaminación (Kentula M. Gwin S. & Pierson S. 2004). Resultados similares hallaron Eppink y colaboradores (2004) al elaborar el modelo de decisión de uso del suelo y determinar que a mayor densidad población, mayor suelo destinado para la agricultura y por tanto reducción del área natural y pérdida de la biodiversidad (Eppink et al., 2004).




La ocupación genera contaminación, principalmente por el vertimiento de aguas residuales domésticas e industriales sin ningún tipo de tratamiento y la creación de zanjas y senderos que afectan el drenaje del humedal y el tiempo de retención hidráulica (Ehrenfeld J. 2008), por lo que se acumulan niveles altísimos de fósforo que cambian las características físicas y químicas del agua, lo cual desencadena cambios biológicos (Vásquez C. Ariza A. y Pinilla G. 2006). Aunque la eutrofización es un proceso natural, elevados niveles de fósforo complejizan el proceso eutrófico, pues se aumenta la productividad primaria de plantas, algas y bacterias (Beltrán & Rangel, 2013), favoreciendo el predominio de algunas especies de macrófitos, que inducen procesos de desecación del humedal y agravan la fragmentación (Malmeuos, J. & Hakanson, L. 2003; Dahl, M. & Hakanson, L. 2006). Como se demostró a través de las simulaciones, la eutrofización es inversamente proporcional a los cambios en la biodiversidad en un 95% para Jaboque, en un 97% para Juan Amarillo y en un 89% para Córdoba, quiere decir, que este fenómeno está contribuyendo a disminuir la riqueza de especies y la aparición de ecosistemas emergentes por la homogenización de las comunidades vegetales. El estudio de Baños, J. (2004) atribuye los cambios en la biodiversidad de aves a la urbanización que cambia la flora, pues se sabe que las aves están estrechamente ligadas a la estructura de las comunidades vegetales, ya que han evolucionado con su hábitat (Rosselli, L. 2011) y se relacionan con este por disponibilidad de alimento, espacio, recursos para anidación, protección de depredadores y recursos específicos para el cortejo y la reproducción (Figuerola, j & Green. a. 2003). Las simulaciones arrojaron escenarios en donde los humedales como reservorios de diversidad biológica florística y faunística desaparecen, para el caso de Jaboque en veinticinco años, mientras que a Juan Amarillo y Córdoba les restarían aproximadamente trece. En este sentido, el cambio en la estructura de la vegetación y la eliminación de estratos vegetales genera la proliferación de ciertas especies, por lo general invasoras y reduce la abundancia de las endémicas que son más específicas en cuanto a recursos de supervivencia. A esto se suma el alto nivel de adaptabilidad que deben tener las especies para sobrevivir en una matriz urbana, en donde las construcciones principalmente de edificios limitan el éxito de las aves en sus desplazamientos y recorridos entre humedales o parches de área natural (Baños, J. 2004). La investigación de Cortés, O. (2014) señala las transformaciones espacio-temporales en el humedal Córdoba desde 1956 hasta 2009 y explica cómo han generado pérdida de área, cambios en las coberturas vegetales acuáticas de juncal, emergente y de tapete reemplazada por estratos arbustivos y arbóreos que generaron impactos en la abundancia de las aves propias del ecosistema (Cortés,




O. 2014). Su estudio también muestra años en donde la abundancia de aves es mayor, pero no la riqueza, significa que algunas aves exóticas están compitiendo con las nativas y han tenido un mayor éxito. En esta línea, también se encuentra la investigación de Bejarano, M. & Bonilla, M. (2008) con respecto al humedal Juan Amarillo, en el que se analizó su dinámica multitemporal entre 1950 y 2005, encontrándose que ha habido un incremento en el número, tamaño y tipo de parches que lo conforman, con reducciones significativas del espejo de agua y una mayor cobertura de pasto kikuyo (Bejarano, M. & Bonilla, M. 2008), quienes concluyen que se precisa la restauración del humedal con el fin de mitigar los riesgos de inundación, mejorar la calidad del aire, contribuir a la estabilización del microclima, mejorar el régimen de vientos locales y preservar la biodiversidad especialmente de aves endémicas y migratorias (Bejarano, M. & Bonilla, M. 2008). Otros estudios como el de Arcos-Pulido, M. & Gómez, A. (2006) sobre la calidad de las aguas en el humedal Jaboque a partir del análisis de la diversidad de algas perifíticas, demuestra diferencias en términos de diversidad, composición y abundancia de microalgas debido a la calidad del agua en los diferentes sectores. Las autoras concluyen que los diferentes niveles de eutrofización durante el hidroperido causan cambios en la biodiversidad del humedal (Arcos-Pulido, M. & Gómez, A. (2006). En los tres casos, el detrimento del área de humedal, no solo tienen efectos sobre la biodiversidad local, muchos animales migratorios, especialmente las aves, usan los humedales transitoriamente para realizar desplazamientos más largos y por tanto, se afecta la diversidad regional (Estrada, A. 1997). Finalmente, se puede afirmar que la pérdida de biodiversidad de plantas y aves en los humedales está creciendo a razón del crecimiento población y la urbanización, y se concluye que los sistemas están perdiendo su funcionalidad, ya que las aves se consideran indicadores de funcionalidad y como son organismos de los eslabones intermedios y superiores de las redes tróficas, se deduce que los niveles inferiores están en detrimento también (Noss, R.1999),




3.2.14. LITERATURA CITADA

1. ARCOS-PULIDO, M., & PRIETO, A. C. G. Microalgas perifíticas como indicadoras del estado de las aguas de un humedal urbano: Jaboque, Bogotá DC, Colombia.

2. BAÑOS, J. C. B. (2009). Amenazando la biodiversidad: urbanización y sus

efectos en la avifauna. Ciencia y Mar, 13(39), 61-65.

3. BEJARANO MORA, P. A., & BONILLA, M. A. (2009). Dynamics Space Temporary Juan Amarillo WetlandBetween 1950-2005. Acta Biológica Colombiana, 14(1), 89-108.

4. BELTRAN, J. & RANGEL, O. (2013). Modelación del estado trófico del

humedal de Jaboque, Bogotá D.C., Colombia. Acta Biológica Colombiana. 18, 149-164.

5. DAHL, M. WILSON, D. & HAKANSON, L. (2006). A Combined suspended

particle and phosphorus water quality model: Application to Lake Vänern. Ecological Modelling 190, 55–71.

6. ORTIZ CORTÉS, W. E. (2014). Dinámica de un humedal urbano cambios

históricos en sus coberturas y cambios recientes en la comunidad de aves (Humedal Córdoba, Bogotá).

7. EHRENFELD J. (2008). Exotic invasive species in urban wetlands:

environmental correlates and implications for wetland management. Journal of Applied Ecology. Vol 45. Págs. 1160 – 1169.

8. ESTRADA, A., COATES-ESTRADA, R., & MERITT, D. A. (1997).

Anthropogenic landscape changes and avian diversity at Los Tuxtlas, Mexico. Biodiversity and conservation, 6(1), 19-43.

9. EPPINK. F. VAN DEN BERGHA J. & RIETVELDB P. (2004). Modelling

biodiversity and land use: urban growth, agriculture and nature in a wetland area. Ecological Economics. Vol. 51. Págs. 201–216.

10. FIGUEROLA, J & GREEN. A. (2003). Aves acuáticas como bioindicadores

en los humedales. Ecología, manejo y conservación de los humedales (pp. 47-60). Instituto de Estudios Almerienses. file:///C:/Users/acaicedo/Downloads/Dialnet-AvesAcuaticasComoBioindicadoresEnLosHumedales-2244831.pdf




11. IRINI IBRAHIM, NORAINI AMINUDIN, MICHAEL ANDREW YOUNG @ SULEIMAN ABDULLAH IBN YAHYA. (2012). Education for Wetlands: Public Perception in Malaysia, Procedia – Social and Behavioral Sciences, Volume 42, 2012, Pages 159-165.

12. KENTULA M. GWIN S. & PIERSON S. (2004). Tracking changes in

wetlands with urbanization: sixteen years of experience in Portland, Oregon, Usa. Wetlands, Vol. 24, No. 4. The Society of Wetland Scientists. Págs. 734 – 743.

13. NOSS, R. (1999), Indicators for Monitoring Biodiversity: A Hierarchical

Approach. Conservation Biology. Volume 4, No. 4, December 1990. 355 -364.

14. MALMEUOS, J. & HAKANSON, L. (2004). Development of a Lake

Eutrophication model. Ecological Modelling. 171, 35–63.

15. PAUCHARDA A. AGUAYOB M. PEÑAA E. & URRUTIAB R. (2006). Multiple effects of urbanization on the biodiversity of developing countries: The case of a fast-growing metropolitan area (Concepción, Chile). Biological Conservation. Vol. 127. Págs. 272–28.

16. RIPKEN. C. 2009. Resilience and Vulnerability of Wetlands. Institute of

Crop Science and Resource (INRES). Universität zu Bonn. Alemania.


18. VÁSQUEZ C. ARIZA A. Y PINILLA G. (2006). Descripción del estado

trófico de diez humedales del Altiplano Cundiboyacense. Universitas Scientiarum julio-diciembre de 2006. Revista de la Facultad de Ciencias. Vol. 11. Págs. 61-75. http://universitasscientarium.javeriana.edu.co/universitas_docs/vol11_2/DESCRIPCION_ESTADO.pdf

Consideraciones finales



4. CONSIDERACIONES FINALES A continuación se presentan en la tabla 18 los principales hallazgos de las simulaciones a la pregunta de investigación ¿Cómo es la dinámica del uso del suelo en los humedales Bogotá y cuál es su relación con el estado de conservación de la biodiversidad?

:

VARIABLE PREGUNTA DIAGNOSTICO RESULTADOS OBSERVACIONES

Área Natural Área de Transición Área urbana

¿Cómo ha sido la dinámica del uso del suelo en los humedales durante las últimas décadas?

Los humedales han sido ampliamente intervenidos, fragmentados y deteriorados a causa de las actividades de desarrollo humano.

El análisis de imágenes Landsadt y las simulaciones muestran que en los últimos veintisiete años se han perdido 252.82 Ha de área natural y 812.5 Ha de suelos de uso productivo que se han destinado a urbanización.

Jaboque ha perdido el 31.48% de su área natural entre 1987 y 2014,, Juan Amarillo el 44.49% y Córdoba 10.84%


¿Cómo influye la población en el área de influencia con la dinámica de uso del suelo de los humedales.

La población aumenta exponencialmente incrementando el uso del suelo para urbanización.

El en el caso de Córdoba se urbanizaron 66 Ha en el área de influencia desde 1987 hasta 2014. Para Jaboque 329.61 Ha y mientras que para Juan Amarillo 669.74 Ha.

Se muestran los valores del Coeficiente correlación de la variables población para con las variables independientes y el coeficiente de determinación R2. P Población- área Urbana

Jaboque = 0.97, R2 = 0.95 P Población- área Urbana Juan

Amarillo = 0.89, R2 = 0.79 P Población- área Urbana Juan

Córdoba = 0.98, R2 = 0.96

Población en el área de influencia Ingresos Totales Pt. Eutrofización

¿Cómo influye la población en los procesos de eutrofización de los

Los ingresos totales de fósforo aumentan de manera directamente proporcional a la población y esto

Jaboque se encuentra un estado mesotrófico, en veinticinco años alcanzará un estado eutrófico con Pt= 41.32

P Población- Eutrofización

Jaboque, Juan Amarillo y

córdoba = 0.99 R2 = 0.99




humedales? sumado a otros factores, acelera la eutrofización del agua.

Juan Amarillo se encuentra en un estado eutrófico, en trece años estará en eutrofia avanzada con Pt= 69.99. Y Córdoba está en mesotrofía pero llegara a nivel de Pt=22.72 es decir mesotrofía avanzada.

Población en el área de influencia. Eutrofización Área Natural Biodiversidad

¿Cómo se relaciona el nivel de eutrofización con los cambios de biodiversidad en los humedales.

La eutrofización genera cambios la diversidad biológica por la homogenización de las comunidades vegetales, la desecación de los humedales, la reducción del espejo de agua, el aumento de la productividad primaria y la limitación en procesos de depuración y potabilización. Todos estos factores, limitan la riqueza de plantas y aves en los ecosistemas.

Las simulaciones indican que para Jaboque se reducirá el potencial de especies de 211 a 2 en veinticinco años. En Juan Amarillo de 284 a 3 y en Córdoba de 166 a 2 en aproximadamente 13 años. Esto no implica necesariamente procesos de extinción, sino de no observación de los individuos por pérdida total del área natural.

R2 Población- Eutrofización

Jaboque = 0.98 R2

Población- Biodiversidad

Jaboque = 0.82 R2

Población- Eutrofización

Juan Amarillo = 0.98 R2


Juan Amarillo = 0.88 R2

Población- Eutrofización

Córdoba = 0.99 R2


Córdoba = 0.84

Tabla 18. Síntesis de los principales hallazgos de la investigación.

De manera general, se puede concluir que:

El análisis de imágenes Landsadt demuestra que en las últimas décadas, la pérdida de área de los humedales ha sido conspicua y permanente y que esta se debe principalmente a la urbanización, fenómeno que se corrobora con las pruebas de correlación, que para todos los casos superan el 90%.

En los últimos veintisiete años los humedales han sufrido un proceso de

fragmentación que ha variado la geometría de los parches de área natural




en forma, tamaño y perímetro, haciendo más significativo el efecto de borde y por tanto causando cambio en la composición, estructura y función de los ecosistemas.

La población logra explicar la dinámica del suelo en los humedales, ya que cuando aumenta, crece de manera directamente proporcional la urbanización y en consecuencia nuevas porciones de territorios naturales son destinados a este fin.

Los escenarios más adversos arrojados las simulaciones señalan que el

área natural del Jaboque desaparecerá por completo en veinticinco años, mientras que el Juan Amarrillo y el Córdoba solo cuentan con aproximadamente trece años.

El modelo de cambios en la biodiversidad logra explicar y predecir la

disminución en la riqueza de especies de plantas y aves en los humedales Jaboque, Juan Amarillo y Córdoba durante las siguientes décadas, por la pérdida de área natural y el fenómeno de eutrofización causados por el incremento poblacional y la aceleración de la urbanización.

De lo anterior se señalan algunos aspectos a considerar para la investigación en humedales y su conservación: La modelación dinámica resulta un método efectivo para aproximarse a la comprensión de los humedales como sistemas ecológicos complejos que sirven como reservorio de biodiversidad. Y en esta medida, la modelación y simulación apoyan la toma de decisiones para la gestión integral de estos ecosistemas que son el canal para transmitir la diversidad biológica como mensaje en el tiempo y espacio. Sin embargo, en la actualidad se ignoran los servicios ambientales que brindan los humedales a la ciudad y la relevancia de conservar la estructura ecológica en conexión como red con el paisaje de la sabana; por ello se han venido interviniendo estos y otros sistemas naturales en el marco de un modelo de crecimiento económico, no sustentable (Leff E. 2010).

. El principal problema que enfrentan los humedales es la urbanización mal planificada e ilegal que no tiene en cuenta la estructura sistémica, interdependiente, jerárquica y sistemática que siguen estos ecosistemas y genera una intervención directa que causa pérdida de diversidad composicional, estructural y funcional.

Actualmente se pierde el área natural por aumentar los terrenos urbanizables y se ceden las suelos de uso productivo que representan una mejor matriz, a la urbanización, en consecuencia cambia todo el mosaico del paisaje y las áreas de humedal terminan siendo pequeños parches de geometría variable, aislados en medio de una matriz urbana sin conectividad ecológica. Y este sentido, son




necesarias investigaciones que permitan establecer el nivel de funcionalidad genética en nuestros humedales. Si la urbanización resulta tan perjudicial para los humedales, es preciso implementar un plan de ordenamiento territorial que los contemple como parte de una macroestructura ecológica que se gestione y administre sin desconocer los procesos sociales de las comunidades que viven en el área de influencia. Potenciando procesos de restauración integral que tengan en cuenta el uso de instrumentos de gestión ambiental más efectivos, como el pago por servicios ambientales. Esto implica también, incluir planes para fomentar sistemas agrarios y pastoriles sustentables como una mejor matriz para minimizar el efecto de borde, y potenciar la conexión con corredores naturales entre humedales, cuencas, quebradas y reservas forestales de la ciudad, facilitando la movilidad de las especies, la propagación de semillas y la reproducción. La simulación de los modelos formulados en esta investigación, atribuye la pérdida del área natural al crecimiento abrupto de la población y del área urbana. Estos modelos son sensibles y robustos, por tanto podrían aplicarse a otros humedales para la toma de decisiones en cuando uso sustentable de los bienes y servicios que ofertan los mismos, pues la conservación no puede limitarse a la restricción de espacios, la conservación tienen que encaminarse al uso y aprovechamiento de la biodiversidad, pero de tal forma que se garantice su goce efectivo a las generaciones futuras. Queda claro, que no se puede planear el manejo de los sistemas ecológicos sin tener en cuenta el comportamiento de los sistemas sociales y sus formas de adaptación al territorio, es decir, sus patrones culturales, pues la población tiene un rol protagonista en el uso del suelo y en el manejo de los sistemas ambientales. La conservación de los humedales precisa de varios aspectos que son transversales a su manejo, el primero, es el hecho de permitir la participación de la ciudadana, para que se haga un reconocimiento del valor histórico, tradicional y actual que brindan los humedales al desarrollo de la ciudad y el bienestar de las personas, de tal manera que se adquieran hábitos de uso sustentable. Un segundo elemento incluye la actualización de información especializada de la ecología de los humedales, en donde por supuesto, es importante completar los inventarios (Naranjo L. 1995), pues en Bogotá y como en toda Colombia se generaliza la situación de América Latina, ya que se sabe, que el inventario de humedales es mayor al que se ha publicado oficialmente (Junk W. 2002). Esto, se encuentra relacionado también, con el hecho de que muchos humedales no han sido incluidos en la lista Ramsar, lo que aumenta su propensión a la degradación, por la falta de políticas y acciones para su mantenimiento.




El tercer aspecto, tiene que ver con la restauración; hasta el momento, los humedales han llamado la atención de investigadores y aficionados por albergar una gran cantidad de aves, pero la protección de estos ecosistemas no puede estar solo fundada en ese aspecto, como ya se ha discutido, la cantidad de servicios que prestan a la ciudad, va más allá de ser hábitats especializados. El último aspecto a considerar, tiene que ver con la gestión basada en la hidrología y la ecología de los humedales como macrosistemas, que permita formular planes de manejo articulados y coherentes, con un enfoque adaptativo ya que estos son hot spots de biodiversidad y por tanto ecosistemas estratégicos (MMA, 2002; Castellanos, 2006; Guzmán, 2012). . Finalmente, hay que decir que para lograr la conservación como propósito, es necesario superar el reduccionismo y fortalecer las instituciones encargadas de la administración ambiental, pues no cuentan con la experticia, la capacidad económica y tecnológica para llevar abante este desafío innovando desde la implementación de enfoques conceptuales y metodológicos para ejercer gobernabilidad ambiental.





1. CASTELLANOS M. C. (2006). Los ecosistemas de humedales en Colombia. Revista Virtual Lunazul. Universidad de Caldas. http://lunazul.ucaldas.edu.co/index2.php?option=comcontent&task =view&id= 171&I...24/08/2006

2. GUZMÁN, A. (2012). Plantas de los humedales de Bogotá y el valle de Ubaté. Fundación Humedales – Instituto de Investigaciones de Recursos Biológicos Alexander Von Humboldt – Fondo Hugo de Vries (Amsterdam). Bogotá, Colombia. Pp 1-192.

3. JUNK W. (2002). Long-term environmental trends and the future of tropical wetlands. Environmental Conservation, Cambridge Univ Press. Vol. 29 (4). Págs 414–435.

4. LEFF E. (2010). Globalizacion, Ambiente y Sustentabilidad del Desarrollo. Saber Ambiental: sustentabilidad, racionalidad, complejidad y poder. Siglo XXI Editores. Págs. 17 – 30.

5. MMA [MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE]. (2002). Política Nacional para Humedales Interiores de Colombia. Estrategias para su Conservación y uso Sostenible. Bogotá D. C. Colombia.

6. NARANJO, L., 1995. Patrones de reproducción en dos poblaciones aisladas de Agelaiusicterocephalus (Aves:Icteridae). Caldasia 18, 89-100.

Recomendaciones



5. RECOMENDACIONES Con base en los resultados de la investigación, se proponen las siguientes recomendaciones.

El análisis de imágenes satelitales y la modelación son herramientas

para apoyar la toma de decisiones con perspectiva de escenarios futuros, su uso adecuado permite aproximarse a la comprensión integral de los procesos ecológicos y sociales y por tanto se convierte en un insumo para optimizar la planificación y manejo sustentable de los humedales.

La simulación dinámica en el ámbito ambiental resulta difícil debido a la

debilidad de las instituciones a cargo del manejo de los ecosistemas en la ciudad, existen aún muchos vacíos en la información histórica de censos y medición de parámetros físico-químicos de los humedales, por tanto son necesarias nuevas estrategias de gestión del conocimiento, acceso a la información y fortalecimiento de políticas de open data en las entidades distritales encargadas de la administración de los humedales. .

Es preciso actualizar las líneas base e inventarios de biodiversidad de

los humedales los cuales son de gran utilidad para la modelación y la toma de decisiones para la administración efectiva de los sistemas ecológicos.

Es necesario implementar un plan de ordenamiento territorial que limite

el acceso a las inmediaciones a los humedales para desarrollar procesos de urbanización y se concentre en desarrollar estrategias de restauración y conectividad de la estructura ecológica de la ciudad.

Se recomienda aplicar los modelos diseñados en esta investigación a

otros humedales de la cuidad, con el fin de crear una estrategia de conservación de la biodiversidad en base a los escenarios menos favorables.

Se comprobó que la población es responsable del aumento en los

ingresos totales de fósforo en los humedales, es imperativo usar nuevos instrumentos de gestión ambiental para fomentar la conservación y restauración.

Es conveniente tomar medidas inmediatas para monitorear y mejorar la

calidad del agua y el estado trófico de los humedales e impedir así que avance su estado de contaminación y detrimento.

Anexos



ANEXO 1

Ecuaciones del Modelo aplicado al Jaboque CAMBIOS EN LA BIODIVERSIDAD Biodiversidad__del_humedal = Riqueza_aves+Riqueza_plantas Ingresos_T = Población_en_el_área_de_influencia*CGROWTH(0.005) Nivel_eutrofización = 14.42*LOGN(Ingresos_T)+4.15 Riqueza_aves = 65*Área_Natural/INIT(Área_Natural)+2.74*Otros_usos__del_suelo/INIT(Otros_usos__del_suelo) Riqueza_plantas = -(1.48*Nivel_eutrofización)+(1.23*Área_Natural)-(2.74*Otros_usos__del_suelo)/100 DINÁMICA DEL USO DEL SUELO HUMEDAL JABOQUE Área(t) = Área(t - dt) + (- Usos) * dt INIT Área = 927.29 OUTFLOWS: Usos = Área_Urbana+Otros_usos__del_suelo+Área_Natural Área_Urbana(t) = Área_Urbana(t - dt) + (Urbanización) * dt INIT Área_Urbana = 47.89 INFLOWS: Urbanización = Densidad__Poblacional*Tasa_de_Expansión__Urbana Otros_usos__del_suelo(t) = Otros_usos__del_suelo(t - dt) + (- Dismunución) * dt INIT Otros_usos__del_suelo = 712.19 OUTFLOWS: Dismunución = Densidad__Poblacional*(Tasa_de_Expansión__Urbana+Tasa_de_uso_en_pastizales_pastoreo_y_cultivos) Población_en_el_área_de_influencia(t) = Población_en_el_área_de_influencia(t - dt) + (Crecimiento - Pérdida) * dt INIT Población_en_el_área_de_influencia = 111397.39 INFLOWS: Crecimiento = Población_en_el_área_de_influencia*Tasa_de_Crecimeinto__Poblacional OUTFLOWS: Pérdida = 0.01 Densidad__Poblacional = Población_en_el_área_de_influencia/Área__Disponible Tasa_de_Crecimeinto__Poblacional = 0.035 Tasa_de_Expansión__Urbana = 0.0815 Tasa_de_uso_en_pastizales_pastoreo_y_cultivos = 0.013 Área_Natural = GRAPH(TIME)

Anexos



(1.00, 167), (1.89, 167), (2.78, 156), (3.67, 99.2), (4.56, 97.2), (5.44, 103), (6.33, 98.7), (7.22, 112), (8.11, 115), (9.00, 100) Área__Disponible = GRAPH(TIME) (1.00, 927), (2.00, 849), (3.00, 809), (4.00, 688), (5.00, 696), (6.00, 685), (7.00, 675), (8.00, 621), (9.00, 550), (10.0, 533), (11.0, 516), (12.0, 550), (13.0, 479), (14.0, 459), (15.0, 438), (16.0, 417), (17.0, 395), (18.0, 371), (19.0, 347), (20.0, 321), (21.0, 294), (22.0, 267), (23.0, 237), (24.0, 207), (25.0, 175), (26.0, 142), (27.0, 108), (28.0, 71.8), (29.0, 34.1), (30.0, 10.0) Ecuaciones del Modelo aplicado a Juan Amarillo CAMBIOS EN LA BIODIVERSIDAD Biodiversidad__del_humedal = Riqueza_aves+Riqueza_plantas Ingresos_T = Población_en_el_área_de_influencia*CGROWTH(0.03) Nivel_eutrofización = 14.42*LOGN(Ingresos_T)+4.15 Riqueza_aves = 55*Área_Natural/INIT(Área_Natural)+0.17*Otros_usos__del_suelo/INIT(Otros_usos__del_suelo) Riqueza_plantas = -(1.41*Nivel_eutrofización)+(0.75*Área_Natural)-(0.17*Otros_usos__del_suelo)/100 DINÁMICA DEL USO DEL SUELO HUMEDAL JUAN AMARILLO Área(t) = Área(t - dt) + (- Usos) * dt INIT Área = 1928.83 OUTFLOWS: Usos = Área_Urbana+Otros_usos__del_suelo+Área_Natural Área_Urbana(t) = Área_Urbana(t - dt) + (Urbanización) * dt INIT Área_Urbana = 548.45 INFLOWS: Urbanización = Densidad__Poblacional*Tasa_de_Expansión__Urbana Otros_usos__del_suelo(t) = Otros_usos__del_suelo(t - dt) + (- Dismunución) * dt INIT Otros_usos__del_suelo = 963.53 OUTFLOWS: Dismunución = Densidad__Poblacional*(Tasa_de_Expansión__Urbana+Tasa_de_uso_en_pastizales_pastoreo_y_cultivos) Población_en_el_área_de_influencia(t) = Población_en_el_área_de_influencia(t - dt) + (Crecimiento - Pérdida) * dt INIT Población_en_el_área_de_influencia = 141320.117 INFLOWS: Crecimiento = Población_en_el_área_de_influencia*Tasa_de_Crecimeinto__Poblacional

Anexos



OUTFLOWS: Pérdida = 0.01 Densidad__Poblacional = Población_en_el_área_de_influencia/Área__Disponible Tasa_de_Crecimeinto__Poblacional = 0.065 Tasa_de_Expansión__Urbana = 0.01 Tasa_de_uso_en_pastizales_pastoreo_y_cultivos = 0.013 Área_Natural = GRAPH(TIME) (1.00, 417), (2.00, 364), (3.00, 324), (4.00, 245), (5.00, 235), (6.00, 217), (7.00, 239), (8.00, 220), (9.00, 231) Ecuaciones del Modelo aplicado a Córdoba CAMBIOS EN LA BIODIVERSIDAD Biodiversidad__del_humedal = Riqueza_aves+Riqueza_plantas Ingresos_T = Población_en_el_área_de_influencia*CGROWTH(0.005) Nivel_eutrofización = 14.42*LOGN(Ingresos_T)+4.15 Riqueza_aves = 44*Área_Natural/INIT(Área_Natural)+4.33*Otros_usos__del_suelo/INIT(Otros_usos__del_suelo) Riqueza_plantas = -(2.25*Nivel_eutrofización)+(2.21*Área_Natural)-(4.33*Otros_usos__del_suelo)/100 DINÁMICA DEL USO DEL SUELO HUMEDAL CÓRDOBA Área(t) = Área(t - dt) + (- Usos) * dt INIT Área = 1139.33 OUTFLOWS: Usos = Área_Urbana+Otros_usos__del_suelo+Área_Natural Área_Urbana(t) = Área_Urbana(t - dt) + (Urbanización) * dt INIT Área_Urbana = 877.50 INFLOWS: Urbanización = Densidad__Poblacional*Tasa_de_Expansión__Urbana Otros_usos__del_suelo(t) = Otros_usos__del_suelo(t - dt) + (- Dismunución) * dt INIT Otros_usos__del_suelo = 188.06 OUTFLOWS: Dismunución = Densidad__Poblacional*(Tasa_de_Expansión__Urbana+Tasa_de_uso_en_pastizales_pastoreo_y_cultivos) Población_en_el_área_de_influencia(t) = Población_en_el_área_de_influencia(t - dt) + (Crecimiento - Pérdida) * dt INIT Población_en_el_área_de_influencia = 46359.10 INFLOWS:

Anexos



Crecimiento = Población_en_el_área_de_influencia*Tasa_de_Crecimeinto__Poblacional OUTFLOWS: Pérdida = 0.01 Densidad__Poblacional = Población_en_el_área_de_influencia/Área__Disponible Tasa_de_Crecimeinto__Poblacional = 0.035 Tasa_de_Expansión__Urbana = 0.0815 Tasa_de_uso_en_pastizales_pastoreo_y_cultivos = 0.013 Área_Natural = GRAPH(TIME) (1.00, 73.8), (2.00, 73.8), (3.00, 73.8), (4.00, 73.8), (5.00, 73.8), (6.00, 73.8), (7.00, 60.9), (8.00, 62.6), (9.00, 59.1), (10.0, 55.0)

simulaciÓn dinÁmica del uso del suelo y los cambios …

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