Introducción
Sin duda, la vegetación de México es una de las más complejas y diversas a nivel global, se argumenta que, con excepción de unos pocos, casi la totalidad de los grandes tipos de vegetación de la Tierra se encuentran representados en el territorio del país (González, 2004). La superficie ocupada por los diferentes tipos de vegetación terrestre en nuestro país es de alrededor de 140 millones de hectáreas, equivalente al 73% de la superficie nacional. Los ecosistemas que ocupan la mayor parte de la superficie son los matorrales xerófilos (41%), los bosques templados (24%) y las selvas (23%) (INEGI, 2005). La diversidad de los recursos forestales de México es resultado y, al mismo tiempo, causa de la gran variabilidad ambiental y biológica que presenta el país. Uno de los determinantes principales de esta alta diversidad es el hecho de que en nuestro territorio confluyan dos grandes regiones biogeográficas- la Neártica y la Neotropical- y también porque, por su extensión latitudinal y longitudinal y su muy diversa orografía, se presenten prácticamente todos los climas del planeta (Challenger y Soberón, 2008). Las relaciones de las comunidades vegetales con los rasgos del ambiente que determinan su presencia o el tipo de distribución que presentan, es sin duda el clima el factor más importante para la mayoría de estas, por la influencia que ejerce sobre las
Se han realizado diversas caracterizaciones del clima de México bajo diferentes criterios y metodologías (Vidal, 2005), en particular podemos mencionar la que sigue los criterios de la Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación en países afectados por Sequía grave o Desertificación, misma a la que México se encuentra adherida, que en una fase preliminar se estimó que el país cuenta con 1 056 830 km2 de zonas áridas, semiáridas o subhumedas secas, que representan el 54% de la superficie total de la República Mexicana (Monterroso et al., 1999). Esta metodología contempla el balance de humedad en el suelo y su disponibilidad para las plantas (Dunne y Leopold, 1978), en este sentido, Monterroso y Gómez (2003) determinaron que México cuenta con una superficie de 1 197 991 km2 con déficit de humedad durante el año que va de muy severo, severo a moderado, lo que representa el 61.2% del país. En el trabajo que aquí se presenta, se determinó la asociación de los diversos tipos de vegetación de México con las clases climáticas definidas por el Índice de Aridez, dado que el clima es uno de los rasgos del ambiente que determinan en mayor medida la distribución y presencia de los diferentes tipos de vegetación. Con esto se busca tener un marco de referencia que permita conocer mejor las condiciones del medio en que se desarrollan los diversos tipos de vegetación de México, en particular de balance de humedad.
El objetivo del presente estudio fue establecer la relación de las comunidades vegetales con los diversos tipos climáticos determinados con el Índice de Aridez que se estimó en base al criterio de la relación de la Precipitación con la Evapotranspiración Potencial calculada con el método de Thornthwaite y con el método de Penman a fin de conocer las características climáticas y en su caso el grado del déficit de humedad con las que se asocian los diversos tipos de vegetación del país.
Materiales y Métodos
Generación del mapa de Índice de Aridez
Se generó el mapa de variables climáticas a nivel regional escala 1:250 000 para todo México, con información actualizada reportada para las distintas estaciones meteorológicas del país en el sistema CLICOM (WMO, 2007), seleccionando aquellas que tenían al menos 20 años de observaciones y más de 80% de datos dando un total de 3770 estaciones meteorológicas. Para la totalidad de las estaciones elegidas se obtuvo el promedio mensual y el anual de las variables temperatura, precipitación y nubosidad, estos valores se utilizaron para la creación de los mapas de isoyetas e isotermas y las bases de datos en las Áreas de Influencia Climática (AIC), mismas que son definidas como "unidades geográficas que representan las condiciones anuales y mensuales de las variables temperatura y precipitación en una determinada región de la superficie terrestre" (Gómez et al., 2008). Para la delimitación de las isotermas e isoyetas medias anuales se utilizó el método descrito por Gómez et al., (2008). Para las isotermas se generaron modelos de regresión lineal simple para las diferentes zonas de variación térmica del país delimitadas por Gómez et al., (2009) a partir del análisis del comportamiento de la temperatura con referencia a la altura del terreno, esto partiendo de la relación que guarda la variación de la temperatura con el rango altitudinal influenciado por las condiciones de posición geográfica y humedad de las distintas regiones del país.
En las zonas sin variación altitudinal considerable la interpolación de los datos se realizó mediante el Sistema de Información Geográfico ArcView (ESRI, 2006). Para cada una de las zonas, se estimaron los modelos de regresión para cada mes y el anual, mismos que se aplicaran al modelo digital de elevación escala 1:50,000 (INEGI, 2011), con lo que se obtuvo el mapa de temperatura media anual y los de temperatura media mensual de México. Para el trazo de las isoyetas se utilizó el método gráfico, anotando los valores de precipitación media anual sobre imágenes de satélite Landsat 7 en falso color escala 1:250 000, asimismo se elaboraron cartas a la misma escala con el modelo digital de elevación, para hacer el análisis de los distintos sistemas de vientos que son los responsables de las precipitaciones en cada zona y se establecieron los impactos que tiene la orografía y otros factores en la cantidad de precipitación reportada por las estaciones meteorológicas. El trazado de las isoyetas se realizó estableciendo analogías entre las áreas con información y aquellas que no la tienen (Gómez et al., 2008). La delimitación de las AIC se desarrolló mediante la
Geográfico ArcView (ESRI, 2006). Las AIC, fueron las unidades básicas en las que se generaron bases de datos de valores medios mensuales de las variables climáticas. La temperatura, mediante la aplicación de los modelos de regresión obtenidos para cada zona térmica. La precipitación mediante la división del país en zonas con patrones similares de distribución de la precipitación como lo describe Gómez et al. (2009). Adicionalmente se generaron bases de datos necesarios para estimar la Evapotranspiración potencial (ETP) con el método de Thornthwaite y Matter modificado por Dunne y Leopold (1978). De manera adicional se incluyó el método de Penman modificado por Monteith (Sys et al., 1991) para estimar la Evapotranspiración Potencial, aplicando el programa de CROPWAT (FAO, 2006), generando la base de datos de parámetros climáticos requerida por esta metodología en cada una de las AIC.
La insolación y la humedad relativa se estimaron generando modelos regionales, en el primer caso de radiación global y aplicando los valores de nubosidad de las estaciones y para el segundo parámetro generando modelos a partir de la oscilación térmica (Ortiz, 1987) para cada zona con patrones de distribución de la precipitación similares como lo describe Gómez et al. (2009), la velocidad promedio del viento se estimó estableciendo relaciones de efecto de desviación y rugosidad del terreno asociado a las cadenas montañosas partiendo de los datos reportados en los observatorios del país.
Con la información de variables climáticas y elementos del medio, en cada AIC se realizó la determinación del Índice de Aridez (IA) que fue establecido en el Diario Oficial de la Federación (1 de junio de 1995) para definir las zona áridas, semiáridas y subhúmedas secas a partir de la relación Precipitación (P)/Evapotranspiración (ETP) como lo resume la Tabla 1. La generación de los mapas fue bajo dos enfoques, a) utilizando la ETP estimada por el método de Thornthwaite y Matter modificado por Dunne y Leopold (1978) y b) utilizando la ETP estimada con método de Penman modificado por Monteith (Sys et al, 1991). Con el Sistema de Información Geográfica ArcView (ESRI, 2006) se agruparon los IA en cuatro categorías: Áridos, Semiáridos, Subhúmedos secos, Subhúmedos húmedos y húmedos.
Cuadro 1. Categorías del Índice de Aridez Relación P/ETP Categorías del Índice de Aridez
0,00 – 0,20 Áridos
0,21 – 0,50 Semiáridos
0,51 – 0,65 Subhúmedos secos > 0,65 Subhúmedos húmedos y húmedos
Asociación de las comunidades vegetales con el Índice de Aridez
La carta de uso del suelo y vegetación escala 1:250 00, Serie III del INEGI (2005), se agrupo en trece tipos de uso del suelo: bosque de coníferas, bosque de encino, bosque mesófilo, terrenos agrícolas-pecuarios-forestales (A-P-F), matorral xerófilo, pastizal, selva caducifolia, selva espinosa, selva perenifolia, selva subcaducifolia, vegetación hidrófila, vegetación inducida, otros usos de la tierra (cuerpos de agua, usos urbano, etc.). El mapa de la asociación de las comunidades vegetales con el Índice de Aridez se generó con el uso del Sistema de Información Geográfica ArcView (ESRI, 2006) sobreponiendo la capa con la delimitación del Índice de Aridez y la carta con los trece tipos de uso del suelo.
Resultados y Discusión
En el Cuadro 2 se presenta la asociación de los diversos usos de la tierra en México con los tipos climáticos determinados a través del Índice de Aridez, mismo que fue estimado bajo los dos criterios indicados en la metodología. Existen diferencias marcadas en la proporción del territorio
Aridez, con el método de Thornthwaite las tierras secas de México representan el 54% (5.4% de Áridas, 40.6% Semiáridas y 8.0% de Subhúmedas secas), y para el método de Penan las tierras secas representan el 66.3% (9.5% de Áridas, 50.1% de Semiáridas y 6.7% de Subhúmedas secas). La diferencia en la proporción de las tierras secas estimadas con las dos metodologías se explica por la subestimación que se obtiene en la evapotranspiración potencial con el método de Thornthwaite en los terrenos altos, situación que no se presenta con el método de Penman (Gomez et al., 2012). En las tierras áridas, el matorral xerófilo es el tipo de vegetación dominante. En los terrenos caracterizados con clima semiárido, el matorral xerófilo es el que ocupa la mayor proporción de estos, seguido de los terrenos A-P-F y posteriormente están los pastizales, bosque de encino y selvas bajas caducifolias. En los terrenos subhúmedos secos, para los resultados del método de Thornthwaite, los terrenos A-P-F son los de mayor proporción, seguidos por la selva baja caducifolia, matorral xerófilo, pastizales y bosque de encino. Para estos mismos terrenos pero delimitados con el método de Penman, los terrenos A-P-F representan también la mayor proporción, seguidos de la selva caducifolia, bosque de encino y bosque de coníferas.
Según la proporción de los tipos de vegetación ubicados en las tierras secas (áridas, semiáridas y subhúmedas secas) determinados por los dos criterios de estimación de la ETP, el matorral xerófilo representa el 98% con el método de Thornthwaite y el 100% con el método de Penman, los pastizales representan el 86% y el 98%, la selva baja caducifolia el 44% y el 65%, los terrenos agrícolas- pecuarios-forestales el 43% y el 57%, la selva espinosa el 43% y el 44%, el bosque de encino el 17% y el 56%, el bosque de pino el 5% y el 26%, para Thornthwaite y Penman, respectivamente.
Los resultados concuerdan con lo antes mencionado, que el método de Thornthwaite subestima la estimación de la evapotranspiración potencial en terrenos altos y dado que México tiene una gran proporción de estos, la estimación del Índice de Aridez con este criterio no se ajusta a las características ecológicas de balance de humedad para una parte importante del país por lo que la asociación de los tipos de vegetación según sus condiciones ecológicas (Challenger y Soberón, 2008; González, 2004) se ajusta mejor para el Índice de Aridez según el método de Penman.
Cuadro 2. Asociación de los diferentes tipos de vegetación de México con los tipos climáticos estimados con el Índice de Aridez calculado con el método de Thornthwaite y el de Penman.
Tipos de
Vegetación
Áridos Semiáridos
Thornthwaite Penman Thornthwaite Penman Sup. (103 km2) % Sup. (103 km2) % Sup. (103 km2) % Sup. (103 km2) % Bosque de coníferas 0.0 0.0 0.2 0.0 3.4 0.2 28.8 1.5 Bosque de encino 0.0 0.0 0.0 0.0 10.9 0.6 64.4 3.3 Bosque mesófilo 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Terrenos A-P-F* 6.6 0.3 14.2 0.7 139.6 7.1 200.2 10.2 Matorral xerófilo 89.9 4.6 158.5 8.1 478.0 24.4 444.4 22.7 Pastizal 0.2 0.0 1.0 0.1 87.5 4.5 119.2 6.1 Selva caducifolia 0.0 0.0 0.0 0.0 33.7 1.7 65.0 3.3 Selva espinosa 0.0 0.0 0.1 0.0 7.0 0.4 7.8 0.4 Selva perenifolia 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Selva subcaducifolia 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Vegetación hidrófila 1.5 0.1 2.0 0.1 5.2 0.3 4.6 0.2 Vegetacion inducida 3.0 0.1 1.8 0.1 12.1 0.6 26.4 1.3 Otros usos de la tierra 4.7 0.2 8.1 0.4 17.5 0.9 20.5 1.0 Total 105.9 5.4 185.9 9.5 794.9 40.6 981.4 50.1 * Terrenos de Agricultura-Pecuario-Forestal
Cuadro 2….continuacion. Tipos de Vegetación
Subhúmedos secos Subhúmedos húmedos y húmedos
Total Thornthwaite Penman Thornthwaite Penman
Sup. (103 km2) % Sup. (103 km2) % Sup. (103 km2) % Sup. (103 km2) % Sup. (103 km2) % Bosque de coníferas 4.7 0.2 14.6 0.7 160.3 8.2 124.8 6.4 168.4 8.6 Bosque de encino 16.3 0.8 23.9 1.2 130.6 6.7 69.4 3.5 157.7 8.0 Bosque mesófilo 0.0 0.0 0.0 0.0 17.8 0.9 17.8 0.9 17.8 0.9 Terrenos A-P-F 45.7 2.3 39.5 2.0 257.3 13.1 195.3 10.0 449.1 22.9 Matorral xerofilo 23.5 1.2 1.6 0.1 14.8 0.8 1.7 0.1 606.1 30.9 Pastizal 19.5 1.0 1.3 0.1 16.8 0.9 2.5 0.1 124.0 6.3 Selva caducifolia 33.5 1.7 35.0 1.8 86.5 4.4 53.5 2.7 153.6 7.8 Selva espinosa 1.4 0.1 0.8 0.0 11.1 0.6 10.8 0.6 19.5 1.0 Selva perenifolia 0.0 0.0 0.0 0.0 88.5 4.5 88.5 4.5 88.5 4.5 Selva subcaducifolia 1.2 0.1 1.4 0.1 42.0 2.1 42.0 2.1 43.4 2.2 Vegetación hidrófila 1.0 0.1 0.9 0.0 16.4 0.8 16.6 0.8 24.1 1.2 Vegetacion inducida 5.8 0.3 9.7 0.5 41.7 2.1 24.7 1.3 62.6 3.2 Otros usos de la tierra 4.2 0.2 3.2 0.2 18.0 0.9 12.5 0.6 44.4 2.3 Total 156.8 8.0 131.9 6.7 901.7 46.0 660.0 33.7 1959.2 100.0
Conclusiones
Existen diferencias marcadas en la proporción del territorio caracterizado como tierras secas en las dos metodologías empleadas para estimar el Índice de Aridez, con el método de Thornthwaite las tierras secas de México representan el 54% y para el método de Penman representan el 66.3%. La asociación de los diversos tipos de vegetación, en particular los que prosperan en terrenos secos, se ajusta mejor para el Índice de Aridez estimado con el método de Penman.
Agradecimientos
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por el financiamiento del proyecto titulado. Actualización de la delimitación de las zonas áridas, semiáridas y sub-húmedas secas de México a escala regional, con clave SEMARNAT-2008- 108316 del Fondo Sectorial de Investigación Ambiental, Convocatoria 2008 del cual el presente trabajo forma parte.
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