1. Introducción

La cobertura vegetal en el contexto de una cuenca hidrográfica influye en la circulación del flujo de agua vertical (evapotranspiración e infiltración) y horizontal (escorrentía). El tipo de especies presentes define el paisaje fluvial en una cuenca, generando patrones característicos de distribución tanto en el cauce principal del río como en los diferentes sectores de una cuenca (Sotelo, 2005; González del Tánago y García de Jalón, 2007). Su importancia en la regulación de las crecidas es un tema destacado en distintos trabajos científicos. Según Argañaraz y Entraigas (2010), la cobertura, la densidad y la estratificación de la vegetación en general y de la ribera en particular intervienen en el hidrograma de crecida retardando, generalmente, el caudal pico. Por otra parte, la estructura de la vegetación es especialmente importante en la magnitud y la frecuencia de las inundaciones, dado que pueden producir cambios en el diseño del canal de escurrimiento (Graf, 1979; Petts, 1982; Casco et al., 2005; Paoli y Malinow, 2010).

Es así como, a iguales condiciones de sustrato, áreas que no están vegetadas pueden ser erosionadas más rápidamente que aquellas que tienen una vegetación bien establecida. En las áreas de ribera, la existencia y permanencia de vegetación depende de dos factores: i) el hidrológico que incluye la variabilidad hidrométrica y la disponibilidad de humedad en el suelo, y ii) el geomorfológico que determina el grado de consolidación del suelo y los procesos de erosión/sedimentación (Camacho et al., 2006; Ollero, 2009).

En cuencas pequeñas, de climas templados y con escasez de información hidrométrica, es importante el estudio detallado de la cobertura vegetal tanto en forma areal (en toda la cuenca) como en forma lineal (a lo largo de los cauces). La identificación de patrones espaciales de comunidades vegetales permite a posteriori establecer relaciones con la dinámica hidrogeomorfológica. Por ello, el objetivo de este trabajo fue presentar un estudio de vegetación a través de un esquema metodológico en el cual se utilizaron imágenes satelitales. Se consideró como área de análisis la cuenca del arroyo San Bernardo, localizada en el sistema de Ventania, provincia de Buenos Aires (Argentina).

2. Materiales y métodos

Para el tratamiento de la vegetación en cuencas pequeñas (< 250 km²) de climas templados fueron propuestos una serie de pasos metodológicos construidos a partir del análisis de imágenes satelitales y de la aplicación de diferentes técnicas (Figura 1). Esta secuencia constó de tres etapas, las dos primeras realizadas en gabinete y la última en el campo. En la etapa I (E-I) se realizó la combinación de bandas a partir de una imagen satelital. Para ello se recomienda utilizar imágenes que pertenezcan a un momento del año, en el cual la vegetación presente su mayor vigor y que tengan una calibración radiométrica y geométrica previa. En este caso, previo a la realización de la combinación de bandas, se convirtieron los valores de cada pixel (Número Digital) a un valor radiométrico para eliminar el ruido que generan los propios sensores. A partir de dichos valores se procedió a realizar la corrección atmosférica de las bandas del visible y el infrarrojo cercano utilizando el método de sustracción de objetos oscuros. Las imágenes utilizadas se obtuvieron del sitio web del Servicio Geológico de Estados Unidos (http://earthexplorer.usgs.gov/). En este trabajo se utilizó la imagen satelital correspondiente al Landsat 8 OLI del día 12 de diciembre de 2014. Luego se realizó la combinación de bandas infrarrojo cercano, rojo y verde (543 en el caso de Landsat 8) para identificar las diferentes áreas según su cobertura.

En la etapa II (E-II), se realizó el cálculo del Índice de Vegetación Normalizado (NDVI). Este índice permite conocer la calidad y la cantidad de la vegetación que se encuentra en el área. Los valores obtenidos varían entre -1 y 1. Los menores valores corresponden a los sectores que presenten escasa o poca vegetación y el caso opuesto para los valores más altos. Se destaca que los resultados obtenidos con este índice posibilitaron identificar los puntos de muestreo para el reconocimiento de las especies predominantes identificadas a partir de un comportamiento espectral similar. Los pasos metodológicos (I y II) propuestos están basados en la versatilidad de su aplicación y en la posibilidad de monitorear a futuro áreas en la cuenca con respuesta espectral diferente ante los eventos de crecidas.

La última etapa (E-III) consistió en la elección de puntos de muestreo y su posterior análisis. Los criterios adoptados para la elección de estos sitios se basaron en representatividad, funcionalidad ecosistémica y accesibilidad. Para la realización del muestreo se propuso la utilización de dos métodos que varían según la homogeneidad de las especies vegetales predominantes.

El muestreo aleatorio de cuadrados de vegetación (Braun Blanquet, 1950) resulta útil cuando existe homogeneidad de especies. Previo a su aplicación es importante definir cuál será el área mínima en función de la superficie total. Para determinarla, se relevan las especies que se reconocen en una parcela muy por debajo del área mínima inicial que se estima como probable. Luego, se duplica la superficie analizada, incluyendo la parcela previa y se anotan las especies adicionales observadas, así se continúa hasta el momento en que no se relevan especies nuevas y se determina el área mínima.

En este estudio de caso se consideraron unidades muestrales (UM) de 10 m² donde se tuvieron en cuenta las características analíticas: abundancia, densidad, cobertura y sociabilidad. Estas variables establecen el número de individuos (abundancia), la superficie ocupada por los mismos (densidad), el grado de dominancia o área ocupada por los individuos de una especie (cobertura) y la manera en que éstos se agrupan sobre el suelo (sociabilidad), (Cuadro 1).

Los resultados obtenidos se muestran en gráficos de cobertura que representan el área ocupada por los individuos de una especie. La transecta de línea se recomienda ante la existencia de especies heterogéneas y de escasa cantidad. Esta metodología consiste en la observación, identificación y posterior descripción de cada especie que se encuentra a lo largo de la línea (Petagna de Del Río, 2002) que, en este caso, se traza en forma perpendicular a la dirección del flujo de agua.

La representación sintética de los individuos vegetales se realizó a través de los danserogramas (Dansereau, 1957). Esta es una representación esquemática en la cual se asignan símbolos a cada categoría fisionómica estructural (Matteuci y Colma, 2002); se establecen los distintos estratos de las formas biológicas predominantes y la abundancia relativa de las especies. Asimismo, permite el análisis de las condiciones del biotopo como la utilización del suelo, la estructura, la textura y el drenaje del suelo, el tipo de relieve y la exposición (Figura 2).

2.1 Área de estudio

El sistema de Ventania se localiza en el suroeste de la provincia de Buenos Aires, Argentina. Regionalmente es la mayor divisoria de aguas conformando varias cuencas hidrográficas de diferente jerarquía. Se destaca la cuenca del río Sauce Grande, en la cual el arroyo San Bernardo (83 km²) es uno de sus afluentes más importantes (Figura 3).

El área de estudio se encuentra en una zona de clima templado donde las temperaturas medias oscilan entre los 14 y los 20 °C y las precipitaciones poseen una marcada variabilidad espacial y temporal (años secos: 300 mm y años húmedos: 1.200 mm), (Zapperi et al., 2006; 2007; Gil, 2010; Gentili et al., 2011; Gentili y Gil, 2013). La comunidad vegetal climáxica de este distrito es la estepa o pseudoestepa de gramíneas, denominada localmente ‘flechillar’ y el género más destacado es Stipa (Cabrera, 1976). En el sistema de Ventania, los pastizales desarrollados principalmente entre los 300 y 500 m están representados por Stipa caudata, Stipa ambigua y Sorghastrum pellitum acompañados por Stipa filiculmis. A partir de los 500 m crecen plantas de distribución restringidas como la Festuca pampeana y la Festuca ventanicola. Estas especies son propias de las laderas umbrías y pendientes con mayor inclinación (Kristensen y Frangi, 1995; Lizzi et al., 2007). En el área de la cuenca que se encuentra urbanizada se encuentran ejemplares arbóreos representado por Populus spp. y Salix humboldtiana.

3. Resultados

3.1 Combinación de bandas (Etapa-I) y cálculo de NDVI (Etapa-II)

En la Figura 4 se observan los resultados de la combinación de bandas realizada y el perfil longitudinal del arroyo San Bernardo, destacándose en el mismo los diferentes sectores de la cuenca. En la gama de verdes se diferencian distintos porcentajes de cobertura vegetal y en la gama de rosas las zonas con suelo sin cobertura vegetal. Se observó el aumento en la cobertura vegetal a medida que se desciende en altura. Esto se debe a que en la cuenca alta, la mayor cantidad de superficie está ocupada por afloramientos rocosos y permite solo el desarrollo de suelo somero. En la cuenca media y baja predominan los depósitos aluviales y suelos bien desarrollados. También, el ancho del cauce es mayor y el desarrollo de las especies ribereñas aumenta en cantidad y porte. La misma está asociada por su distribución espacial al desarrollo de la urbanización.

A partir del cálculo del NDVI (E-II) se identificó la presencia de vegetación en la superficie y se caracterizó la distribución espacial (Figura 5). Los valores comprendidos entre 0 - 0,4 se distribuyen en la zona alta de la cuenca y en la parte media baja, coincidiendo con los campos sin cultivar y la zona de cauce sin vegetación de ribera. La vegetación más densa y bien desarrollada presenta valores superiores a 0,6, destacándose la zona ribereña, principalmente en la cuenca media y baja.

Del análisis conjunto de la clasificación (E-I) y el NDVI (E-II) se puede cuantificar la cantidad de superficie cubierta y el vigor de la vegetación. En la cuenca alta predomina el suelo desnudo y el roquedal (22,9 km²). Los roquedales aparecen como unidades discretas (pendientes y cumbres) con suelos someros y rodeados por pastizal. Aquí existen condicionantes micro-climáticas que contribuyen a una disminución del número de especies del pastizal. En la cuenca media y baja, el suelo desnudo ocupa 26,6 km² y la vegetación forma una matriz representada por el pastizal pampeano (32,4 km²). El género más abundante es Stipa spp., Paspalum y pequeños grupos de Briza subaristata; son especies herbáceas que no superan los 25 cm de alto. En la cuenca baja esta matriz se interrumpe por la presencia de corredores caracterizados por especies arbóreas del género Populus spp. y Salix humboldtiana y especies herbáceas del pastizal pampeano.

En función de estos resultados y los criterios propuestos en el apartado 2, se seleccionaron distintos puntos de muestreo para la aplicación de los métodos fitogeográficos de la E-III. Se destaca la importancia de estas dos etapas (E-I y E-II) en forma conjunta para la caracterización de la vegetación aplicada a la dinámica fluvial. En la literatura existen ejemplos de aplicación (Casado, 2006; Santana y Salas Rey, 2007; Alcaraz-Segura et al., 2008; Vázquez et al., 2013), pero sin un contexto metodológico como el que aquí se expone.

3.2 Muestreo areal (E-III): la vegetación en la cuenca alta y media

Se seleccionaron tres unidades de muestreo (UM), (Figura 6). En la UM-1 se identificaron tres especies: Cynodon dactylon, Briza subaristata y Stipa ambigua. Las dos primeras especies tienen una cobertura superior al 75 % del cuadrado de vegetación, mientras que Stipa ambigua tiene una cobertura dispersa entre un 25 % y 50 %. La vegetación está intercalada y las especies arbóreas son casi inexistentes. Con respecto a la UM-2, las especies dominantes son Senecio madagascariensis, Stipa ambigua y Cynodon dactylon. La mayor cobertura corresponde al pastizal de Cynodon dactylon y Senecio madagascariensis (75 %), mientras que Stipa ambigua tiene una cobertura del 25 % al 50 %. En la UM-3, las especies relevadas fueron cuatro: Stipa Ambigua, Cynodon dactylon, Grindelia ventanensis y Opuntia sulphurea. La mayor cobertura corresponde al pastizal Stipa ambigua (50 % - 75 %) y Cynodon dactylon (25 % - 50 %).

En este caso, el muestreo de vegetación permite inferir áreas donde potencialmente la infiltración es mayor que el escurrimiento o áreas donde se puede producir almacenamiento en las raíces. En áreas con mayor cobertura de Stipa se retiene mayor cantidad de agua en periodos de lluvia no torrenciales. Los pastizales del área de estudio han coevolucionado ajustándose a los períodos húmedos y secos a lo largo del tiempo. Según Otondo et al. (2014), algunas especies presentan adaptaciones fisiológicas-anatómicas que le permiten ajustarse en forma flexible a las condiciones impuestas por periodos de aguas altas. Este es el caso del genero Stipa en el área de estudio.

3.3 Muestreo lineal (E-III): la vegetación en la cuenca baja

Se elaboraron tres transectas en un tramo fluvial de la cuenca baja (Figura 7). La longitud de las mismas varía según la configuración del cauce. En general, el tramo se caracteriza por presentar especies propias del pastizal pampeano con cobertura en general continua. La utilización del suelo es seminatural con un buen drenaje y su estructura es compacta con una textura limo-arcillosa. En la transecta 1 (42 m) se reconocieron 8 especies, entre ellas: Taraxacum officinale, Cortaderia selloana y Cynodon dactylon. Se observaron dos estratos de vegetación (arbóreo y herbáceo). El herbáceo fue predominante, la altura de las especies varía entre los 0,5 y 1,5 m mientras que el arbóreo presentó una única especie de 6 m de alto.

En la transecta 2 (45 m) se identificaron 9 especies todas pertenecientes al estrato herbáceo, cuya altura varía entre los 0,1 m y 2 m. Las que poseen mayor cantidad de ejemplares son Carex pseudocyperus, Cortaderia selloana, y Conium maculatum. En la transecta 3 (48 m) se identificaron 6 especies siendo las más representativas: Hedera hélix, Cortaderia selloana y Taraxacum officinale. Se observaron dos estratos: el herbáceo, con una cobertura continua y el arbóreo representado por el género Populus. Las alturas del estrato herbáceo se encuentran entre 0,1 m y 2 m y en el estrato arbóreo las especies presentes son principalmente Populus spp., con una altura de 8 m y Salix spp.

En el caso de la vegetación lineal es importante su identificación, debido a que actúan como ‘diques’ durante las crecidas, magnificando la onda de crecida. Además, se utilizan como indicadores de la altura del agua midiendo los restos vegetales que quedan en los árboles cuando el agua vuelve a su altura normal. Su presencia es importante porque estabilizan el suelo en las márgenes y orillas, aumentando la resistencia a la erosión y reteniendo la escorrentía procedente de la cuenca. La vegetación allí presente utiliza gran parte de los nutrientes disueltos en el agua, evitando así la eutrofización y mejorando el paisaje y su valor recreativo (Insausti et al., 2005; Taboada et al., 2009; Otondo et al., 2014).

4. Conclusiones

La vegetación natural determina muchos de los procesos, funciones y dinamismos en las cuencas, de ahí la importancia de analizar la presencia, extensión y diversidad de formaciones vegetales existentes en ellas. A partir de la aplicación de los pasos metodológicos propuestos, se calculó el NDVI y se identificaron áreas de muestreo con diferentes grados de coberturas. En la cuenca alta predominan los afloramientos rocosos con escasa o nula vegetación. En la cuenca media predomina el pastizal pampeano y, en menor superficie, las áreas de cultivo; sin embargo, no se observaron variedad de especies. Por otra parte, en la cuenca baja se desarrolla principalmente la vegetación ribereña, donde existe diversidad de especies arbóreas y herbáceas. El desarrollo de la vegetación ribereña se asocia al uso de suelo urbano siendo la mayoría de las especies introducidas.

El patrón de vegetación areal es importante para definir el grado de infiltración y retención de agua precipitada tanto en eventos normales como extraordinarios. El pastizal pampeano juega un rol predominante en la condición de humedad previo y simultáneo al evento de precipitación. Por otra parte, la vegetación lineal (ribera) influye en la forma de transito de la crecida a lo largo del canal. En el caso de la cuenca de estudio, al tener mayor desarrollo en la cuenca baja, la vegetación ribereña actúa como diques reteniendo el agua y elevando su altura, condicionando así el pico de crecida del hidrograma generado.

Esta metodología es aplicable en cuencas pequeñas donde se puede realizar las técnicas de muestreo in situ o en cuencas donde la accesibilidad es baja, y es posible elegir puntos de muestreo sobre la base de la E-I y E-II y extrapolar sus resultados. Esta propuesta es de sencilla aplicación y se puede combinar con otras metodologías de identificación fitogeográfica propias de climas cálidos y fríos.

Agradecimientos

Este trabajo fue realizado en el marco del proyecto ‘Geografía Física aplicada al estudio de la interacción sociedad-naturaleza. Problemáticas a diferentes escalas témporo-espaciales’. Dirigido por la Dra. Alicia M. Campo. Se agradecen los aportes realizados por la Mg. Graciela Benedetti y la Dra. Vanesa Bohn que contribuyeron a mejorar la calidad de este trabajo.

6. Referencias citadas

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