Sucesión primaria y ecología de la revegetación de selvas degradadas por minería en el chocó, Colombiabases para su restauración ecológica

Resumen

La presente Tesis Doctoral profundiza en el conocimiento de los procesos que regulan la revegetación de selvas tropicales afectadas por la minería de oro y platino en el Chocó (Colombia), una de las regiones con mayor biodiversidad del planeta. Esta información, muy escasa en regiones tropicales, es esencial para establecer propuestas de restauración acordes con las particulares características del entorno y, con ello, contribuir a hacer de la minería una actividad más responsable ambientalmente, dada la alarmante situación de degradación ambiental a la que se ha llegado en la región. En particular se pretende responder a las siguientes cuestiones: ¿Cuál es el grado de vulnerabilidad potencial de los bosques del Chocó para la pérdida de especies de plantas por minería? ¿Cómo cambia la vegetación en minas abandonadas en función de su edad de abandono y distancia al bosque adyacente? ¿Qué especies o grupos taxonómicos predominan en minas abandonadas durante la regeneración temprana? ¿Cómo cambia la comunidad vegetal entre ambientes topográficos en el seno de las minas? y de haber cambios, ¿son esos cambios independientes de las características del suelo en cada posición topográfica? ¿Cómo cambia el banco y la lluvia de semillas con el tiempo de abandono de la mina y la distancia de ésta a la matriz de bosque adyacente? ¿Cómo pueden modificarse las condiciones físicas y químicas del suelo y de competencia inter-específica en áreas afectadas por minería, de manera que se promueva su revegetación temprana con leñosas arbóreas nativas? ¿Cuál es el efecto de la introducción de especies exóticas en la revegetación natural de áreas afectadas por minería? En distintos municipios mineros del territorio chocoano se documentaron las técnicas de extracción de minerales y la percepción de los mineros sobre la minería en sus territorios. A partir de datos de producción de oro y platino (1990-2012), títulos mineros (2012-2013) y número de minas y maquinaria usada (2008-2012) se propusieron los índices de actividad minera (IAMAR) y de producción minera relativa (IPMAR) en todos los entes territoriales del Chocó; ambos índices se aplican en este estudio por primera vez. Además se cuantificó el número de especies de distribución restringida y el número de especies amenazadas como factores de vulnerabilidad. Con esas cuatro variables se determinó el índice de vulnerabilidad florística potencial para la pérdida de especies (IVFP), que varió significativamente entre municipios y subregiones del territorio chocoano. Los municipios con mayor IVFP fueron Condoto (9,43%), Istmina (7,75%), Nóvita (7,74%), Quibdó (7,64%) y San José del Palmar (6,56%). A nivel subregional, el San Juan (54,8%) presentó el mayor IVFP. La minería en el Chocó amenaza ecosistemas estratégicos de importancia mundial para la conservación de la biodiversidad. Para evaluar el efecto de la edad post-aprovechamiento y la distancia a la matriz de bosque adyacente sobre la estructura biológica y composición de la vegetación en las minas, se inventarió la vegetación en minas de diferente edad tras el abandono (6, 10 y 15 años), en las que se establecieron parcelas de 2×50 m, a 50 y 100 m de distancia del borde bosque-mina hacia la mina y hacia el bosque. Se registraron 300 especies, 193 géneros y 75 familias. El bosque de referencia presentó más especies (232; 77,3%), géneros (153; 79,3%) y familias (66; 88%) que las minas abandonadas (90 especies (3 %), 66 géneros (34%) y 30 familias (40%)). Diversidad, riqueza y equitatividad fueron mayores en el bosque de referencia que en las minas, pero las minas más jóvenes (6 años) tienden a presentar menos riqueza y diversidad que aquellas más viejas (10 y 15 años). La influencia de la distancia no responde a un patrón claro, ni en términos de estructura biológica ni de composición. Únicamente en el bosque y en la mina de 10 años las diferencias en composición florística entre distancias son apreciables. La similitud florística fue baja entre minas y bosque, sugiriendo una entrada de propágulos a las minas desde otros sistemas degradados circundantes. Si se toma como punto de referencia el bosque adyacente, entonces 15 años de abandono tras las actividades mineras no es suficiente para apreciar una recuperación sustancial de las características de la vegetación en zonas afectadas por minería. Para caracterizar la flora vascular de las minas, se recolectaron plantas en diferentes formaciones topográficas de siete minas abandonadas en tres municipios de la región. Se identificaron 66 especies, 47 géneros y 22 familias. Las familias más representativas fueron Cyperaceae (14,9% géneros y 25,8% especies), Melastomataceae (14,9 y 15,2%) y Rubiaceae (10,6 y 12,1%), mientras que los géneros con más especies fueron Cyperus (8,5% especies), Rhynchospora (8,5%), Scleria (6,4%) y Spermacoce (6,4%). La forma de vida predominante fue la herbácea (80,3% especies) y los hábitats con más especies fueron las llanuras no inundables (36,3% especies), las zonas de transición mina-bosque (34,8%) y las depresiones cenagosas (31,8%). Las depresiones cenagosas incluyeron más especies exclusivas (42 especies; 42,8%). La colonización de plantas en áreas perturbadas depende de su forma de vida y de factores asociados al sustrato. Para evaluar el efecto de la topografía y de las propiedades del suelo en la estructura biológica y composición de especies de las comunidades vegetales, se determinó la fertilidad del suelo en cuatro formaciones topográficas (zonas llanas, taludes, depresiones cenagosas y montículos de arena y grava) y se caracterizó la comunidad vegetal en cada una de ellas. Las formaciones topográficas no mostraron diferencias significativas en las propiedades del suelo evaluadas. Sin embargo, se pudo apreciar un gradiente de fertilidad y cobertura vegetal que va desde los montículos de arena y grava con suelos menos fértiles y poca vegetación, hasta las zonas llanas, taludes y depresiones cenagosas con suelos más fértiles y una cobertura vegetal mayor y más estructurada. Las zonas llanas, taludes y depresiones cenagosas fueron similares en composición florística, y diferentes de los montículos de arena y grava. Estos resultados sugieren que el acopio de arena y grava producto de la actividad minera no promueve la revegetación temprana en el seno de las minas. Para evaluar el efecto de la edad de abandono de las minas y su distancia al bosque adyacente sobre la formación del banco de semillas del suelo, se determinó la abundancia y composición de especies del banco, así como la dinámica de la lluvia de semillas, en minas de distinta edad (6 y 15 años), y distancia a la matriz del bosque adyacente (50 y 100 m). La lluvia de semillas estuvo compuesta por cinco especies de plantas de dispersión anemócora, y fue mayor en la mina de 6 años (5,0 ± 0,5 número de semillas por trampa) que en la mina de 15 años (3,1 ± 0,4). No hubo diferencias significativas en la cantidad de semillas recolectadas a 50 m (4,2 ± 0,4) y 100 m (3,7 ± 0,4) de distancia del bosque adyacente. El banco de semillas estuvo representado por ocho especies: dos de dispersión anemócora (comunes a la lluvia de semillas) y el resto de dispersión zoócora. La densidad de semillas en el suelo no varió con la edad de la mina (6 años = 14,4 ± 2,4; 15 años = 14,4 ± 2,2), pero fue mayor a distancias próximas al bosque (50 m = 18,2 ± 2,5) que alejadas de éste (100 m = 10,6 ± 2,1). La formación del banco de semillas en las minas parece estar más relacionada con la cercanía a otras áreas perturbadas que con su proximidad al bosque adyacente o la edad de las minas, y también puede verse afectado por la alta precipitación de la zona. Para evaluar el efecto de las propiedades del suelo y la competencia inter-específica en el establecimiento de plantas en las minas se desarrollaron dos experimentos: el primero incluyó tres tratamientos de suelo (Remoción+AO (abono orgánico), Remoción, y Control)) y la plantación de dos especies arbóreas por separado (Cespedesia spathulata o Acacia mangium), y el segundo incluyó la plantación de A. mangium y C. spathulata, juntas y separadas, sobre el primer tratamiento de suelo (Remoción+AO). En ambos casos, se evaluó la supervivencia y crecimiento de las dos especies. Se extrajeron muestras de suelo en las parcelas experimentales y en parcelas de referencia (sin tratamiento y sin cultivo) para analizar su fertilidad. Las parcelas con “Remoción+AO” mostraron mejores condiciones nutricionales que aquellas donde el suelo sólo se removió (Remoción) o se dejó intacto (Control y Referencia). Después de aplicados los tratamientos de suelo, A. mangiun sobrevivió más que C. spathulata en el tratamientos de Remoción+AO y Control, por lo que la mejora en las propiedades edáficas no tuvo un efecto diferencial sobre la supervivencia, que fue alta independientemente de la especie y del tratamiento del suelo y mostró un patrón temporal similar cuando crecieron juntas o separadas. Por el contrario, la aplicación de enmienda orgánica estimuló el crecimiento de ambas especies, tanto en altura como en diámetro, que siempre fue mayor y más rápido en la especie exótica (A. mangium) que en la nativa (C. spathulata), incrementando considerablemente las diferencias en altura y diámetro entre ambas especies, tanto creciendo juntas como separadas, aunque ambas especies experimentaron mayor crecimiento cuando crecieron separadas, especialmente en el caso de la especie nativa. La aplicación de enmiendas orgánicas a los sustratos mineros puede considerarse una tarea de preparación del terreno clave para favorecer la revegetación con especies leñosas. No obstante, la mejora de las propiedades edáficas puede incrementar la capacidad competitiva de especies exóticas fijadoras de nitrógeno (A. mangium) frente a las especies nativas no fijadoras (C. spathulata) en una situación de plantaciones mixtas. Para evaluar el efecto de la introducción de A. mangium en la revegetación natural de las minas, se definieron y caracterizaron (microclima y suelo) tres microambientes (interior, borde y exterior), en torno a individuos aislados de A. mamgium, y se analizó, en cada microambiente, la diversidad y composición de la vegetación subyacente. Los microambientes no mostraron diferencias estadísticamente significativas en temperatura del aire, humedad relativa del aire o porcentaje de briófitos, usado como una medida indirecta de la humedad del suelo. Sin embargo, la fertilidad del suelo y especialmente el contenido de arcilla, magnesio, potasio y nitrógeno aumentan hacia las zonas cubiertas por las plantas de A. mangium. La similitud florística entre microambientes fue alta, así como también fueron similares los valores de riqueza, abundancia, diversidad, cobertura vegetal e importancia ecológica de las especies de plantas. La cobertura de hojarasca de A. mangium y de suelo con afloramientos rocosos se correlacionan negativamente con la cobertura de vegetación subyacente, lo que sugiere que ambas variables pueden ser limitantes para el establecimiento de especies nativas en las minas. Aunque A. mangium pueda promover la fertilidad del suelo, su abundante hojarasca genera una barrera que puede limitar el establecimiento de especies nativas, así como la formación del banco de semillas del suelo.