Un geógrafo sin geografía

Lima.- 1 de Febrero del 2015

Desde hace algún tiempo tenemos en mente hacer una investigación sobre las Lomas de Lima. Nuestra intención es crear un modelo predictivo que pronostique el impacto en un ecosistema de Loma medido espacialmente en función a variables “indirectas”. Uno de los problemas más resaltantes para llevar a cabo esta empresa es conocer un método adecuado para determinar si una loma está dañada o no, por medio del estudio de su vegetación.

El tema del impacto en la vegetación de loma fue tocado en una conferencia organizada por el grupo “Proyecto Lomas” a fines de Agosto del 2014, donde participaron el Ph. D. Edgar Sánchez; también participó un meteorólogo de la universidad Agraria La Molina, quien trabaja en las Lomas de Asia, y nuestro amigo José Manuel Mamani, quien es geógrafo (aquí su blog hablemosdegeografia.blogspot.com).

Los tres coincidieron en la dificultad de determinar el estado de la loma por medio del vigor y tamaño de la vegetación, ya que estos ecosistemas se desarrollan durante el invierno austral en función a variables meteorológicas como la humedad. Un año húmedo significa crecimiento de la vegetación, por lo cual, paisajísticamente, la loma se vería verde a pesar de haber sufrido impactos severos. Por ejemplo, Mamani destacó que en la Loma de Lúcumo, la cual colinda con el socavón de la minera Cementos Lima, al sur de la metrópoli, la resiliencia o capacidad de recuperación de la vegetación de loma es muy alta. Édgar Sánchez fue más lejos todavía y nos preguntó si realmente los humanos podían hacer algo así como “salvar una loma”: “una loma no necesita que la salven, solamente necesita que no la molesten y se recuperará sola”, pronunció. (La razón de la pregunta de Sánchez se debió también a que el grupo organizador de la conferencia está elaborando un proyecto llamado “Salvemos las lomas”).

La fuerte correlación entre la cobertura vegetal en este ecosistema y la humedad atmosférica, no permite que la vegetación sea un indicador fidedigno de la salud de una loma, ya que puede crecer mucha vegetación en una loma fuertemente impactada por el hombre gracias a la humedad y viceversa.

Consideramos que estas ideas pueden analizarse tomando como base los trabajos hechos por Juan Torres et al (1981 y 1988). Este investigador junto con otros colaboradores realizó un par de investigaciones en tres áreas de estudio: La loma de Lachay, de Iguanil y de Atiquipa. A continuación mostraremos sus resultados. Asimismo, se presenta una comparación con los trabajos de José Sotomayor y Percy Jiménez (2008), quienes han investigado la loma de Atiquipa ahora en el siglo XXI. Todo lo cual, busca dejar claro que la medición del impacto humano-ambiental en una loma mediante un indicador vegetal no es tarea fácil, pero quizá sea posible aproximarnos a algún resultado significativo.

Medición de la Productividad Primaria en las Lomas

En su primer trabajo, Juan Torres junto a Carlos López Ocaña (1981)[1], estudiaron la productividad primaria de las lomas de Lachay e Iguanil entre los años 1977 a 1979. Posteriormente, entre los años 1988 y 1989, Juan Torres y Carlos Arias investigaron el mismo tema en las lomas de Atiquipa[2].

El método utilizado fue cosechar (arrancar) plantas de un conjunto de parcelas de 1 metro cuadrado en el área de estudio. Estas fueron pesadas y posteriormente calentadas en laboratorio en una estufa a 75°C durante 72 horas hasta retirarle el agua, donde nuevamente fueron pesadas, determinando la cantidad de materia vegetal seca. Con los valores obtenidos, calculaban la producción primaria total de la Loma.

Número de Especies en Lachay e Iguanil

El número de especies en una loma se modifica en función del nivel de humedad existente en un año en curso. En el caso de Iguanil y Lachay, encontramos resultados ciertamente contradictorios con la teoría convencional. Normalmente se indica que un año con baja humedad, supone un aumento de la diversidad vegetal, debido a que en un año de alta humedad, las especies más fuertes se posicionan y desplazan a las xerófitas. Sin embargo, los resultados de Juan Torres, demuestran que en el año húmedo (1977) hubo mayor número de especies que en los años secos (1978-1979). Vamos los siguientes cuadros:

Número de especies “presentes” y en “floración” en las Lomas. Elaborado a partir de Torres et al (1981)

Cuadro 1 – Resultados del año 1977

Cuadro 2 – Resultados del año 1978

Cuadro 3 – Resultados del año 1979

Notaremos que en los años secos (1978-1979) hubo menor número de especies que en el año húmedo (1977). De cualquier modo, este resultado nos revela que las variables físicas y naturales son importantes para modificar el número de especies herbáceas, pero no ocurre lo mismo con los árboles. El número de especies se mantuvo inalterado. Sin embargo, para los propósitos de mensurabilidad del impacto en la loma, el número de especies en si mismo no resulta un buen indicador del impacto humano-ambiental, quizá más útil sea conocer el número de individuos por especie.

Productividad primaria en las Lomas de Lachay e Iguanil

La productividad primaria de este conjunto de lomas disminuyó desde 4 gramos de materia seca vegetal por metro cuadrado al día en 1977, hasta menos de 1 gramo para el año 1979 en promedio. Este último fue un año de baja productividad primaria ecosistémica.

Productividad primaria en las Lomas de Atiquipa

En la loma de Atiquipa, la productividad fue muy baja en opinión de Torres. Incluso utilizó el concepto de los comuneros de la zona, al calificar al año 1988 como “muy malo”. Los resultados se presentan en esta imagen extraída de su publicación.

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Como pueden observar, la productividad primaria solo superó la unidad en setiembre del 88 a una altitud de 900 msnm.

Causa principal: Baja humedad

La principal razón de la baja productividad primaria se debe a la baja humedad. Si bien es cierta la afirmación de Juan Torres respecto a que el hombre es el principal agente negativo para la conservación de la loma, los investigadores no pueden determinar el impacto humano de una loma investigando la productividad primaria de las hierbas de un modo directo:

“… Estas formaciones vienen sufriendo una fuerte presión humana, en las últimas décadas sobre todo, generando un proceso de degradación cada vez más acelerado que amenaza hoy con una posible desaparición de varias de ellas, en especial de su estrato arbóreo que, a su vez, es fundamental en su existencia. De aquí entonces la importancia de la investigación de sus procesos ecológicos en la consecución de un planteamiento de uso y conservación sostenidos de estos importantes ecosistemas costeros”. (Arias y Torres, 1989-1990)

Quienes encontraron un alto nivel de correlación entre la humedad atmosférica y el número de individuos en el cerro Barrera en las lomas de Atiquipa fueron Jimenez y Sotomayor (2008)[3]. El resultado fue de 0.79, por encima de 0.64, el punto convencional para considerar que existe una considerable correlación.

El método de la sucesión vegetal

En otra publicación titulada “Patrones de Sucesión vegetal: Implicancias para la conservación de las Lomas de Atiquipa del Desierto Costero del Sur del Perú” (2008), los mismos autores Jiménez y Sotomayor presentaron los resultados para interpretar el impacto en una loma por medio del estudio de la vegetación, haciendo énfasis, como dice el título, en la sucesión.

El método consiste en estudiar la vegetación que apreciamos en la loma e interpretarla como un momento determinado del ecosistema camino a su climax. En ecología, la idea es conocida. Del mismo modo como cuando se deforesta la selva, y las primeras especies en aparecer son las heliófilas (amantes del sol) y después las ombrófilas (amantes de la sombra), ocurre algo semejante en la loma.

El secreto, entonces, sería identificar cuáles son las especies que aparecen tras una perturbación, de tal manera que esas especies serían el indicador del impacto en la loma. Un impacto que, en este sentido, sería mensurable espacial y temporalmente. De tal manera que, aun cuando la loma se aprecie “verde”, sabremos si está impactada o no.

A decir de los autores, en el cerro Lagunillas que se encuentra en la loma de Atiquipa, la presencia de las especies vegetales C. australis y N. physalodes. son muestra de la perturbación que ha sufrido esta zona. Mientras en el cerro Barrera se presentan 4 especies de áreas perturbadas.

Lea un extracto del texto de Jiménez y Sotomayor. Extraído de “Ecología Aplicada” – UNALM

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Conclusión

Los trabajos sobre productividad primaria y número de especies son importantes y necesarios. Sin embargo, resulta complicado determinar el impacto humano-ambiental de un ecosistema de loma estudiando la productividad herbácea, ya que el valor que adquiera depende de la humedad, tanto como de las actividades humanas. Por ello, resulta interesante saber que existe una manera de estimar el impacto de una loma por medio de la presencia-ausencia de especies propias de ecosistemas perturbados, que, en este caso, no corresponden al climax de una loma. A pesar de ello, habría que consultar esta información con los especialistas para definir mejor cuál es el método más apropiado para estimar el impacto de una loma centrándonos en la población herbácea.

Lima.- 24 de Enero del 2015

Habíamos comentado en un artículo anterior sobre producción primaria ecosistémica que la energía solar permite el movimiento de cuerpos, la transmisión de calor, determinadas reacciones químicas, todo lo cual desemboca posteriormente en un aumento de la calidad energética, que se torna aprovechable para la biota, mediante la generación de fotosintatos y tejidos.

La energía solar que llega a la tierra es importante, sin embargo, no puede ser aprovechada completamente pues es muy grande y de “baja calidad”. Llegado un momento, tras recibir mucha radiación, las plantas pueden sufrir estrés, transpirar demasiado y dañarse. Por ello, es necesario que otro estado de la energía aporte una dosis de ayuda para que un ecosistema sea altamente productivo, mediante el llamado “subsidio energético”.

Subsidio energético

Tanto el viento, la lluvia, la energía mareomotriz o los combustibles fósiles utilizados en la producción agrícola, por citar algunos ejemplos, funcionan como subsidio energético. Se les denomina subsidio o energías auxiliares pues los ecólogos consideran a la energía solar como la fuente de energía primaria. Estas energías auxiliares, son beneficiosas mientras permitan a las plantas transferir y almacenar mayor cantidad de fotosintatos[1].

El problema actual es que la mayor eficiencia económica se encuentra en el uso de los combustibles fósiles, los cuales son contaminantes. El uso de estos combustibles como energía auxiliar a la del sol, ha ido aumentando hasta hace muy poco. Actualmente –inicios del 2015- vivimos una etapa donde se ha reducido el consumo de petróleo debido a la desaceleración económica de los países desarrollados, pero la tendencia hasta el momento ha sido aumentar el consumo anualmente.

Lea también: “¿Qué es la crisis del petróleo? Ideologías contradictorias y futuro ecológico”

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“En realidad, la energía para producir papas, ganado vacuno y productos vegetales en la agricultura intensiva se deriva en gran parte de los combustibles fósiles, más que del Sol. Los alimentos que consumimos se derivan parcialmente del petróleo”. (Howard Odum).

La razón por la que se utilizan combustibles fósiles es su eficiencia productiva, a pesar de que tengan consecuencias negativas a largo plazo. Un país, con mayor subsidio energético a sus productores,  es decir que usa petróleo, fertilizantes, plaguicidas, y otros, puede producir muchos más kilogramos por hectárea que un país que usa pocos subsidios energéticos.

Peso de cosecha en kilogramos por hectárea
	País desarrollado con agricultura subsidiada energéticamente
Cosechas	País	1970	1990	1997
Azúcares	Estados Unidos	9210	7940	7620
Arroz	Japón	5630	6330	6420
Trigo	Holanda	4550	7650	8370
Soya	Canadá	2090	2610	2580
	País subdesarrollado con agricultura con poco subsidio energético
Cosechas	País	1970	1990	1997
Azúcares	Pakistán	4250	4160	4350
Arroz	Bangladesh	1690	2570	2770
Trigo	Argentina	1330	1900	2520
Soya	India	438	1020	955

Cuadro 1: La producción en los países que utilizan energía auxiliar en gran cantidad es mucho mayor que la de los países subdesarrollados. Fuente: Barret y Odum, 2006. 

Entre el subsidio y la tensión: Umbrales

Si bien es cierto que el subsidio energético es necesario para aumentar la productividad ecosistémica, este debe dosificarse en una cantidad apropiada. Un exceso de energía puede dañar el ecosistema o incluso destruirlo. El exceso de fertilizante puede ser tan improductivo como la ausencia total del mismo.

“La leve acción de la marea alta y baja en un pantano salino, en el estuario de un manglar o en un arrecife de coral, contribuye considerablemente a la elevada productividad de estas comunidades, pero las mareas fuertes que chocan contra una playa rocosa de las regiones nórdicas sometida a hielo en el invierno y a calor en el verano, pueden constituir extractores terribles [de energía]” (Odum et al, 2006). Este ejemplo es aplicable al fenómeno de afloramiento en las aguas de la costa peruana.

Como se aprecia en la imagen superior, el subsidio energético (Sub) eleva la prosperidad del individuo en un ecosistema, pero el exceso de subsidio puede hacer que la prosperidad retorne a su estado Normal (N), o incluso decaiga a un nivel de tensión (T), o peor todavía, a uno insostenible donde empieza a ser reemplazado (R) por otra especie, e incluso llevarlo a un estado letal (L). Lo mismo que ocurriría si la alimentación no fuese utilizable sino tóxica. Es decir, superado un “umbral” de subsidio, este se puede volver tóxico, como lo que le ocurre a una persona por consumir una medicina en exceso.

Medición de la productividad primaria

Según Odum et al.(2006) la mejor manera de medir la producción primaria es mediante el intercambio de gases. Sin embargo, destaca que este método es sumamente complicado.

El método utilizado por diferentes especialistas, incluído el Mg. Sc. Juan Torres, a quien estudiaremos próximamente, es calcular la materia vegetal seca.

Vea el Vídeo para calcular materia seca con un microondas. 

Con ese cálculo, se hacen las conversiones correspondientes a kilocalorías, y así determinamos la cantidad de energía depositada en el ecosistema. A partir de estos cálculos, en función a algunas otras variables, como la palatabilidad y los requisitos alimenticios de los herbívoros se determina la capacidad de carga del ecosistema. Es decir, cuanta población de animales puede albergarse en este espacio. He ahí la importancia de estudiar la producción primaria.

Lima.- 16 de Enero del 2015

Estamos estudiando los "oasis de neblina" en la costa peruana, conocidos como "lomas". Un autor importante en la materia es el profesor Juan Torres de la Universidad Agraria La Molina, quien ha trabajado el tema de la productividad primaria en las lomas. Por ello, antes de adentrarnos en sus investigaciones, creemos conveniente difundir  un poco de información básica sobre lo que es la productividad primaria de un ecosistema. Este artículo es la primera aproximación al asunto.

Energía y Ecología

La energía es la capacidad que tiene la materia para producir trabajo en forma de movimiento, luz o calor. Es el combustible del universo. Aunque los seres humanos privilegiamos el uso de la energía químicamente concentrada y de alta calidad, como el petróleo, en realidad toda la materia es energía en potencia. Recuerden la ecuación de Albert Einstein, según la cual la energía es materia que viaja a la velocidad de la luz. Pero esta no es la única interpretación que podemos tener de la energía, y tal vez, para nuestros fines prácticos en ecología, tampoco sea la más conveniente.

Encontramos energía en estado cinético, cuando hay movimiento de algún objeto. Sin embargo, los objetos que están en estado de reposo también presentan energía, llamada energía potencial. Por ejemplo, una laguna formada en la cumbre de una montaña andina, es energía en reposo. Debido a la altitud en que se encuentra, si se rebalsara el agua y bajaría la vertiente podría arrastrar rocas, vegetación e infraestructura humana. Esa capacidad de desarrollar trabajo es característica del despliegue energético. En general, el movimiento supone energía, que en mejores circunstancias puede aprovecharse, como cuando se coloca molinos u otros sistemas en cascadas para generar  electricidad, que también es energía.

Otra manera de entender la energía es la llamada energía química. Cuando las plantas aprovechan la luz solar para crecer y desarrollarse, generan un fruto. Este fruto es energía pero en otro estado, podríamos definirlo como un estado de alta calidad, el cual será aprovechado por seres vivos superiores como animales o seres humanos al alimentarse, obteniendo de esa forma, energía gracias a un proceso digestivo químico-biológico.

Si todo es energía ¿por qué no dejamos los combustibles fósiles?

La razón por la que no utilizamos cualquier clase de materia en la generación de energía es el costo que implica. Es más fácil utilizar carbón que utilizar una roca ígnea cualquiera. El carbón es una roca sedimentaria formada inflamable. Una vez que se realizó el trabajo necesario para que arda, esta roca mantiene su poder calorífico, transmitiendo calor. En cambio, una roca ígnea cualquiera no presenta ese poder calorífico ni de inflamabilidad. El costo de generar energía de cualquier roca u objeto en general es más elevado que el de generarla a partir de la materia inflamable, con alto contenido de carbono particularmente.

Sobre las finanzas ambientales y la política de recursos energéticos lea el artículo: “¿Qué es la crisis del Petróleo? Ideologías contradictorias y Futuro ecológico”

Hay otras fuentes energéticas de mayor calidad. Por ejemplo, la energía eólica que se obtiene del viento (aire en movimiento). Sin embargo, incluso ahora, la energía eólica para mover molinos y generar electricidad, es menos eficiente que el uso de combustibles fósiles desde el punto de vista económico a corto plazo. El costo de construcción de un complejo de energía eólica puede ser más alto que extraer carbón o petróleo. De tal manera que el libre mercado de la energía dará prioridad al consumo de energías fósiles, a pesar de los efectos nocivos que tenga en el planeta.

El Sol como fuente primaria de energía

Se supone que tras el “Big Bang”, la materia entró en movimiento en todas las direcciones y el universo empezó a aglomerar su materia progresivamente. La materia aglomerada curvó el espacio que la circundaba, distorsionando la trayectoria de los cuerpos, generando, entre otras cosas, las galaxias, sistemas solares, planetas, asteroides, etc.

Los materiales iniciales, menos pesados, que surgieron tras el “Big Bang” y que permiten la transferencia de energía son el hidrógeno y el helio,  precisamente los dos elementos que componen las estrellas, como El Sol. Esta estrella emite radiación naturalmente, gracias a su composición química.  La radiación del sol se compone de ondas electromagnéticas, que presentan un espectro visible, que es captado por nuestros sensores visuales (ojos) así como otras frecuencias no visibles (rayos infrarrojos y ultravioleta).

Este conjunto de ondas electromagnéticas emitidas por El Sol, llegan a los planetas generando interactividad entre sus elementos. Reacciones físicas, químicas, posteriormente biológicas, hasta nuestros días donde apreciamos la interacción humana. Valga la aclaración que la relación causa-efecto entre la energía solar y el comportamiento biológico no es mecánica, ya que la inteligencia en los organismos vivos permite cambiar el comportamiento en función a la conveniencia de una actividad, por lo que los seres vivos –más los seres humanos- tienen capacidad de reacción y decisión. En otras palabras, no se trata de autómatas.

Aun así, con todo el poder de reacción y decisión que poseamos, no podemos prescindir de la energía solar porque se encuentra en la base de todas las actividades. Sin energía solar ningún proceso se daría tal como lo entendemos, y el final de la biósfera llegaría más temprano que tarde.

Sin embargo El Sol existe, y todavía le quedan –según los entendidos- varios miles de millones de años de existencia antes que se extinga. Retomando la hilación energética, las plantas del planeta receptan la energía solar y la utilizan como su alimento –junto con el agua y algunas sales minerales- creando su propia estructura fisonómica en base a estos componentes. Los tallos, los frutos, las hojas, las raíces, se crean por la energía del sol que permite la síntesis de alimentos gracias a la luz y la temperatura.

¿Qué es la productividad primaria y cuál es su importancia?

La energía que llega a la tierra se pierde de varias maneras. Resulta interesante destacar que a medida que los estratos superiores de la cadena trófica (animales) van consumiendo a los estratos inferiores (plantas), la energía se va concentrando y adquiere mayor calidad. Sin embargo, es más la cantidad de energía que no puede aprovecharse y termina perdiéndose a modo de calor, respiración o sin uso. Verbigracia, la energía del sol. Esta es demasiado grande para que toda sea aprovechada por las especies, por lo tanto estas no aprovechan toda la energía que el sol brinda. Igual ocurre con los animales, por eso defecan.

Mucha de esta energía la perdemos mediante la transpiración, la respiración, así como por la segunda ley de la termodinámica, donde todo cuerpo con una temperatura determinada, por encima del cero absoluto (-273.5°C), transmite calor a un cuerpo con una temperatura inferior.

Aun cuando el 90% de la energía recibida proveniente del sol no es aprovechada por las plantas, el 10% restante, le vale para sus requerimientos biológicos como energía.

“Sólo cerca de la mitad de la energía radiante total del Sol es absorbida y cuando mucho 5% (10% de la energía absorbida) puede ser transformada por la fotosíntesis en bruto, bajo las condiciones más favorables”. (E. Odum y Barrett, 88, 2006)[1].

Sin embargo, a pesar de ser muy pequeña la energía aprovechada en términos porcentuales, es la mayor base energética que posee el planeta Tierra: la vegetación. A esta generación de energía en forma de plantas se le denomina: productividad primaria. Para poder medirla, necesitamos hacer algunas equivalencias, que se muestran a continuación:

Caloría por gramo (gramocaloría ó gcal): Energía calorífica necesaria para aumentar la temperatura de 1 centímetro cúbico de agua en 1°C (el agua se encuentra a 15°C).

Kilocaloría o kilogramo por caloría (kcal): Energía calorífica necesaria para aumentar la temperatura de 1 litro de agua en 1°C (el agua se encuentra a 15°C). Equivale a 1000 calorías.

Unidad térmica británica (BTU en inglés): Energía calorífica necesaria para aumentar la temperatura de 1 libra de agua en 1° Fahrenheit.

Julio (J): Energía necesaria para elevar 1 kilogramo a una altura de 10 centímetros ó 1 libra a una altura aproximada de 9 metros.

Kilovatio/hora (kWh): Cantidad de energía eléctrica suministrada en 1 hora por una potencia constante de 1000 vatios = 3.6 x 10⁶ julios.

Cuadro 1. Aquí vemos cuantas kilocalorías contiene un gramo de alimento o biomasa. Fuente: “Fundamentos de Ecología”, Odum et al, 2006.

Entonces, como practican muchos investigadores, podemos calcular la productividad energética de un ecosistema  a partir de su biomasa, es decir, pesando la materia y realizando las conversiones adecuadamente. Para pesar la materia orgánica, es recomendable llevarla a la estufa, quitarle el agua (materia seca) y de ser posible separar las cenizas (sin cenizas). El peso calculado de la materia seca convertido a unidades de energía es la productividad primaria.

Conceptos fundamentales de productividad primaria

Productividad primaria bruta (PPB).- Es la tasa total de fotosíntesis, incluyendo la materia orgánica empleada para la respiración en el período de medición.

Productividad primaria neta (PPN).- Es la tasa de almacenamiento de materia orgánica en los tejidos vegetales que queda realmente en la planta, descontando la materia orgánica que se ha perdido como resultado del proceso de respiración-transpiración de la planta. La respiración la calificaremos como la variable “R”. Por lo tanto, la ecuación de la productividad primaria neta es: (PPN=PPB-R).