Identificación de áreas prioritarias para conectar fragmentos boscosos en una zona de los Andes, Colombia

Identifying Priority Areas for Connecting Forest Fragments in an Area of the Andes, Colombia

Alex Javier Carvajal Ortiz

Universidad Industrial de Santander- sede Málaga, Colombia

Agencia Espacial de Colombia, Colombia

Brayan Armando Romero Ramírez

Universidad Industrial de Santander- sede Málaga, Colombia

Sandra Milena Díaz-López smdiazl@correo.uis.edu.co

Universidad Industrial de Santander- sede Málaga, Colombia

Sergio Bolívar-Santamaría

Leibniz-Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF), Germany

Los Andes tropicales son reconocidos como hotspots debido a la gran biodiversidad que albergan y por ser clave en la conservación de una enorme riqueza biológica; poseen el 6.7 % de especies vegetales y el 5.7 % de vertebrados endémicos de todo el mundo (Myers et al., 2000). Colombia cuenta con el 23 % del área de los Andes en Sudamérica (Agudelo Henríquez & Armenteras Pascual 2017). Entre los ecosistemas más fragmentados del país se encuentran los bosques montanos andinos, subandinos y secos; solo queda aproximadamente el 41 % de la extensión original de los bosques andinos, y solo un 4.5 % está cobijado por el sistema nacional de áreas protegidas (Armenteras Pascual et al., 2003). Estas áreas han sido afectadas por la tala indiscriminada de árboles, la agricultura, la ganadería y la urbanización, lo que ha degradado y reducido los ecosistemas forestales de manera significativa en la región (Lewis et al., 2015; Taubert et al., 2018). En las zonas de montaña del país, la deforestación se concentra en áreas remotas, frecuentemente cerca a los páramos y las áreas urbanas, donde influyen la actividad económica, la pendiente y las áreas protegidas (Armenteras Pascual et al., 2011).

El impacto por la actividad antrópica en los bosques andinos se ha hecho evidente entre 1970 y 2015, lo que se traduce en la degradación y la fragmentación de estos ecosistemas, principalmente en la Cordillera Oriental de Colombia (Correa Ayram et al., 2020). Para esta zona, se ha evidenciado que los rasgos funcionales como la densidad de la madera pueden verse influenciados por la proximidad, la forma y el tamaño de los parches (Rodríguez-Alarcón et al., 2018). La fragmentación del paisaje altera los ciclos biogeoquímicos; disminuye la riqueza y la abundancia de especies de flora y fauna, limitando el flujo genético dentro de las metapoblaciones (Farina, 2022); y afecta la conectividad estructural del paisaje y los servicios ecosistémicos que este brinda al ser humano, comprometiendo su bienestar al limitar la polinización de cultivos, la calidad y cantidad del suministro de agua, la conservación del suelo y la provisión de bienes (Noh et al. 2022; Farina, 2016; Gustafsson et al., 2004; Johansson & Ehrlén, 2003).

Teniendo en cuenta que los bosques andinos de Colombia se encuentran amenazados (Etter Rothlisberger et al., 2017), es importante estudiar cómo mejorar la conectividad entre remanentes de bosque a escala de paisaje, así como estimar el grado de fragmentación de las áreas protegidas o de conservación presentes en la zona de estudio. Debido a que la conexión de los parches de bosque del paisaje facilita la dispersión de los organismos, y a su vez el flujo de materia y energía de una zona a otra, los esfuerzos actuales por mejorarla y mantenerla son claves para conservar los ecosistemas (Saura Martínez & de la Fuente, 2017). Entre estos esfuerzos resaltan las áreas protegidas de iniciativa privada con enfoque productivo y de conservación, como lo son las Reservas Naturales de la Sociedad Civil (RNSC). Este estudio aporta información base para la toma de decisiones, identificando áreas prioritarias para la implementación de sistemas agroforestales que mejoren la conectividad entre remanentes de bosque, beneficiando así a la comunidad, los procesos ecológicos y los servicios ecosistémicos de una zona de los Andes nororientales (Vagge et al., 2024). Los sistemas agroforestales contribuyen a disminuir la distancia entre fragmentos de bosque aislados y permiten la movilidad de especies, facilitando la dispersión y la resiliencia del paisaje (Haggar et al., 2019) y promoviendo una agricultura compatible con la conservación (Chandler et al., 2013).

Se obtuvo la clasificación de las coberturas del suelo para el año 2023, cuya confiabilidad derivada de la tasa de error OOB es del 77.82 % (Figura 1). La matriz del paisaje es el Bd, con un 61.39 % del área total. Otras coberturas con una alta representatividad dentro del paisaje son las Ah con 19.85 % y los Pa con un 10.57 %.

Figura 1
Clasificación supervisada de coberturas de la tierra de acuerdo con la leyenda Corine Land Cover adaptada para Colombia

Se identificó un total de 1227 parches dentro del área de estudio, donde la mayor cantidad de fragmentos correspondió a Pa (481), seguidos de Ad (338), Ah (270) y Bd (135). La mayor área promedio se registró para el Bd (24 ha), mientras que los Pl tuvieron la menor área promedio (0.5 ha), como se evidencia en la Tabla 2.

Tabla 2.
Métricas de fragmentación para los distintos tipos de cobertura encontrados dentro del paisaje

Las coberturas con mayor perímetro total son las Ah, con 791.5 km, seguidas por el Bd con 713.6 km y los Pa con 474.8 km. Por su parte, las coberturas con menor perímetro son el Ad con 394.4 km y los Pl con 2.1 km. El índice de forma permitió conocer que la cobertura de Bd tiene una forma irregular, con un valor medio de 1.76. Para las coberturas Pl, Pa, Ah y Ad, se identificó que las formas de los parches tienden a ser simples y cuadradas, con valores promedio de 0.048.

En la Tabla 3 se muestran los datos correspondientes a los valores de conectividad. Las categorías muy baja y baja indican parches de hábitat con corredores naturales limitados. Los datos presentados en la tabla incluyen el área correspondiente a cada categoría de conectividad.

Tabla 3.
Datos de área en ha para categorías del delta índice integral de conectividad (dIIC) y el delta probabilidad de conectividad (dPC)

Los resultados revelan que, a medida que aumenta la distancia de dispersión, las áreas de hábitat asociadas con la conectividad experimentan cambios notables en su extensión. En el caso del dIIC, las áreas varían entre 9.6 y 3235.4 ha, mientras que, para el dPC, se extienden desde 8.5 hasta 3236.1 ha. Los valores más altos de conectividad para ambas métricas se observan en la categoría alta, destacando la importancia de la conservación y el fortalecimiento de corredores naturales en los hábitats estudiados.

Una vez identificadas las variables con mayor influencia en la conectividad del paisaje, se reclasificó cada ráster con el fin de priorizar rangos críticos para la conectividad, y a cada uno se le asignó un porcentaje de importancia (Tabla 1).

De acuerdo con el AMC, se identificaron zonas a conectar muy prioritarias, las cuales representaron una extensión total de 19.392 ha, i.e., el 0.5 % de la cobertura boscosa total (Figura 2). Estas zonas se consideraron críticas porque presentan índices de conectividad bajos, pendientes abruptas que dificultan el movimiento de especies y la dispersión de semillas, y áreas de parches pequeñas e irregulares, que son más vulnerables a la fragmentación y a los efectos de borde.

Figura 2.
Áreas a conectar prioritárias (rojo)

Los suelos de las zonas priorizadas presentan una vocación agrícola en 179.6 ha, agroforestal en 173.8 ha y forestal en 180 ha. Para cada una de estas áreas, se calcularon los promedios de las variables cuantitativas (pendiente, acidez y profundidad efectiva). Los resultados revelan cambios en la pendiente de las áreas de vocación agrícola, que oscilan entre el 36.75 y el 50 %. A pesar de las diferencias de vocación, se observa consistencia en los niveles de acidez, con un valor constante de pH (5.3) en todas las categorías. La profundidad efectiva del suelo también varía en función de la vocación, con valores de 87 cm en áreas agrícolas, 106 cm en áreas agroforestales y 95.1 cm en áreas forestales. Estas variables permiten evaluar el tipo de sistema que se debe implementar y las características del suelo a las que debe ser adaptable.

Se analizó la moda para las variables cualitativas de fertilidad, clima, textura y drenaje. Se obtuvo que la fertilidad del suelo presenta, en general, un nivel medio de fertilidad. En lo que respecta al clima, las áreas priorizadas con vocación agrícola y forestal se localizan en una región caracterizada por un clima frío húmedo, mientras que las zonas para uso agroforestal poseen clima muy frío húmedo. En todos los casos, la textura del suelo se clasificó como franco arcillo arenosa (FArA). De acuerdo con la cartografía oficial de IGAC que se utilizó como insumo, el drenaje en todas las categorías se considera bueno, lo cual es esencial para el adecuado desarrollo de actividades agrícolas, agroforestales y forestales. Por medio de esta información general del suelo en las zonas a intervenir, es posible tomar decisiones informadas y así implementar estrategias de uso sostenible que mejoren la conectividad del paisaje e incrementen los beneficios económicos de los productores.

Con base en los análisis de las características generales del suelo y su vocación para las áreas priorizadas, se resalta que una estrategia productiva idónea para mejorar la conectividad de los fragmentos de bosque son los sistemas agroforestales (SAF), los cuales, por el arreglo espacial de elementos perennes leñosos junto a cultivos o animales, diversifican los sistemas de uso del suelo, permiten obtener productos de forma permanente, dan lugar a retroalimentaciones positivas entre los diferentes componentes del SAF y, por su estructura, permiten la movilidad de especies de fauna, mejorando así la conectividad ecológica. Los SAF no solo incrementan los beneficios ambientales, sino que generan un impacto socioeconómico notable, con el potencial de reemplazar prácticas agropecuarias tradicionales de baja productividad y alto impacto para el medio biofísico.

Con base en las experiencias registradas para zonas andinas y bajo las condiciones del área de estudio, se sugiere la implementación de SAF que combinen especies fijadoras de nitrógeno con pasturas, brinden sombra al ganado, aporten materia orgánica al suelo a través de la hojarasca, reduzcan la temperatura y regulen la humedad en los suelos (Dagar & G, Gupta, 2020). En particular, algunas especies de la familia Fabaceae son multipropósito, y sus semillas suelen utilizarse para la alimentación tanto humana como del ganado, dado su alto contenido nutricional (Mariscal et al., 2020; Velásquez Holguín, 2019).

La cobertura de Bd es predominante en el paisaje y presenta agregación espacial. Dichas áreas boscosas usualmente se asocian a franjas protectoras de cuerpos hídricos, lugares de alta pendiente y difícil acceso, lo que ralentiza la expansión de la frontera agropecuaria. Esto, a excepción del área de la RNSC La Llanada, que ha sido destinada a la protección y producción sostenible por más de cinco décadas. Este tipo de iniciativas contribuye a alcanzar las metas globales con las que el país se ha comprometido (Roberts et al., 2020) mediante la firma de acuerdos internacionales de conservación, como lo son el Convenio en la Diversidad Biológica, cuya agenda 2030 contempla conservar la biodiversidad, los servicios ecosistémicos y la conectividad.

Aunque las zonas de bosque tienen continuidad espacial, su geometría no es regular, como lo evidencia el índice de forma. Esto implica mayores longitudes de borde (Farina, 2016) y puede incidir en procesos ecológicos como el flujo de materia y energía en el paisaje (Farina, 2022).

La mayoría de estudios del paisaje se realizan a escala de ecorregión o departamento, como es el caso de la investigación de Moyano Molano et al. (2022), que analizó la conectividad ecológica de las áreas protegidas en el departamento de Caquetá, Colombia. Por otro lado, Navarro Guzmán (2022) evaluó los efectos ecológicos de la fragmentación antrópica en la ecorregión Puna de los Andes Centrales de Perú. Es importante estudiar el paisaje a una escala más detallada, como en la investigación de Leija Loredo et al. (2023). Estos resultados podrían integrarse a procesos de planificación y ordenación del territorio a escala de municipio, con el fin de desarrollar estrategias efectivas que promuevan tanto la conservación como el manejo adecuado de los recursos naturales y el bienestar de las comunidades locales. Por medio del IIC se obtiene una visión general de la estructura del hábitat a nivel regional, como lo demostraron Avila Coria et al. (2016) en la sierra de Quila y las zonas adyacentes del estado de Jalisco, México, o Leija Loredo et al. (2023) en el Sistema Volcánico Transversal del estado de Michoacán.

El abordaje metodológico buscó tener en cuenta el factor social mediante la compilación de saberes tradicionales y empíricos sobre la existencia o no de especies de fauna en la zona. Como lo indican Hersperger et al. (2021), esto es clave para la planificación del paisaje desde un enfoque participativo que involucre a los habitantes del área de interés. Este estudio presentó dificultades en la interacción con las comunidades, pues se realizó en una zona muy cercana a un ecosistema de páramo, respecto al cual el campesinado ha presentado inconformidades con las autoridades ambientales. Sin embargo, estas dificultades se solventaron mediante la construcción de confianza, a través de la distribución de un folleto ilustrativo que explicaba las características de las especies de interés y el acompañamiento de una persona de la zona. Este enfoque contribuyó significativamente, pues permitió conocer las especies de fauna presentes en la zona e involucró a las comunidades. Es importante precisar que, para lograr un adecuado manejo de los suelos, no basta solamente con la participación de la comunidad y las autoridades municipales, sino que, como lo indican Pinto-Correia y Kristensen (2013) se debe integrar lo económico y lo cultural a través de un manejo integral del territorio. Las variables que se consideraron de mayor influencia para la conectividad fueron el área, el grado de aislamiento de los bosques y su forma (Farina, 2022). En las zonas a conectar prioritarias, antes de plantear la implementación de un sistema productivo, es clave tener en cuenta las condiciones nutricionales generales que el suelo ofrece. Por ello, con base en la cartografía oficial del IGAC, se infiere que los suelos presentan una posible toxicidad causada por la fácil solubilidad del aluminio. Esto, a su vez, indica una buena disponibilidad de boro, cobre, zinc y manganeso. Sin embargo, las áreas estudiadas tienen poca disponibilidad de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio para absorción por parte de la vegetación. Como insumo preliminar, esta información marca una hoja de ruta respecto al manejo nutricional del suelo, pero, dado que este se aborda desde la generalidad a causa de la carencia de estudios más detallados para la zona, se recomienda contar con análisis de suelos que amplíen los datos presentados.

De acuerdo con los resultados obtenidos, se debe buscar una reconversión del uso del suelo hacia sistemas productivos que incorporen especies arbóreas en el área estudiada, con el fin de mejorar las prácticas de manejo y aprovechamiento de los recursos naturales. Un cambio en las prácticas agropecuarias, por ejemplo, es clave para mejorar la fertilidad del suelo, la conectividad del bosque y, por ende, la dispersión de fauna y flora. Una manera de optimizar los sistemas productivos tradicionales, la conectividad ecológica y, a su vez, la productividad del suelo es a través de los SAF. Dichos sistemas reducen la cantidad de hierbas indeseadas y la afectación de cultivos perennes por pestes (Pumariño et al., 2015). También favorecen la biodiversidad y la provisión de servicios ecosistémicos, pues sus distintos componentes y dinámicas ecológicas proporcionan alimento, refugio y condiciones óptimas de microclima (Udawatta et al., 2019). Los SAF son determinantes en las áreas agrícolas, pues favorecen la recuperación de zonas degradadas, reducen la erosión, promueven la conectividad de fragmentos de bosque -ayudando a mitigar el efecto de borde-, mejoran la seguridad alimentaria (Costa de Mendonça et al., 2022) e incrementan el carbón orgánico disponible en el suelo y, por ende, la disponibilidad de nutrientes para los cultivos (Muchane et al., 2020). Lo anterior ha sido sugerido (Jiménez-Ramírez & López-Arévalo, 2021; Plieninger et al., 2020) e implementado por otros investigadores en ecosistemas andinos de Colombia (IDEAM, 2011).

Las propuestas de estrategias de desarrollo sostenible responden a la necesidad de cambio de paradigma respecto al manejo tradicional de los suelos (Plieninger et al., 2020), i.e., los monocultivos y la ganadería en zonas de altas pendientes. Aunque estas prácticas han garantizado la seguridad alimentaria por generaciones, la aceptación y la posible ejecución a futuro de SAF podrían llevar a un aumento significativo en materia de beneficios económicos y provisión de servicios ecosistémicos, incluyendo la regulación hídrica, el microclima, la mitigación de los efectos globales causados por la emisión de gases de efecto invernadero (GEI), la conservación de la diversidad de fauna y flora a lo largo del tiempo y la retención de carbono (Udawatta et al., 2019).

Aunque el Bd es la matriz del paisaje analizado, hay parches aislados dentro de amplias zonas agrícolas. Estos parches, al ser pequeños, pueden deteriorar la calidad del hábitat al desaparecer definitivamente o enfrentar procesos progresivos de degradación, afectando la biodiversidad, la sostenibilidad agrícola, y las dinámicas poblacionales de las especies clave. La evaluación de la conectividad del hábitat muestra que no todas las coberturas son efectivas para el desplazamiento de las especies, lo que, junto con el tamaño reducido de los parches, destaca la necesidad de identificar áreas prioritarias para su conexión, priorizando los procesos ecológicos, la resiliencia del paisaje y los beneficios socioeconómicos. Por ello, la implementación de SAF ofrece alternativas que promueven la conservación, las prácticas agrícolas sostenibles y una mejora de la calidad de vida de las comunidades rurales. La RNSC La Llanada es esencial para la conectividad estructural y funcional del paisaje. Sin esta reserva, los parches serían más irregulares, pequeños y aislados. Este estudio proporciona una base para investigaciones sobre el manejo sostenible del paisaje, pues integra análisis de conectividad a escala local, lo que permite identificar áreas pequeñas que pueden ser intervenidas con un trabajo mancomunado entre la comunidad y los ordenadores del territorio.¹

Los autores expresan su agradecimiento a la Universidad Industrial de Santander, sede Málaga, y a la comunidad rural del municipio de Concepción en Santander, Colombia.