Coberturas y usos de suelo

Las coberturas y usos del suelo (CUS) se definieron para tres años: 1971, 1996 y 2014. Las bases de datos de 1971 y 1996 se elaboraron a partir de fotointerpretación. La primera de ellas, de fotografías aéreas escala 1:20 000 digitalizadas a una resolución de 0.5 m por pixel; la segunda, de ortofotos digitales de 1996, con una resolución espacial de 2 m x 2 m por pixel, ambas del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI). Para el año 2014 se empleó una técnica mixta de clasificación supervisada y fotointerpretación de imágenes SPOT 7 con una resolución espacial de 10 m en multiespectral y 0.5 m en pancromático. En todos los casos se utilizó una visualización en pantalla a escala 1:10 000. Se usó el método de interpretación interdependiente de la ^{FAO (1996)}, el cual consiste en actualizar el mapa para una fecha determinada interpretando la imagen de la fecha siguiente, lo que garantiza la congruencia entre fechas.

Las clases de CUS se obtuvieron a partir de trabajo de campo, fotografías aéreas, literatura de referencia y conocimiento previo de la zona de estudio. Se identificaron 16 coberturas, las cuales se agruparon en 9 clases para un mejor tratamiento de la información (Cuadro 1). Se utilizaron 127 puntos de verificación para la CAS y 197 para la CMG, obtenidos mediante levantamiento in situ (verdad de campo) e imágenes de alta resolución de Google Earth del año 2015 (verdad de foto). El número de puntos de verificación se obtuvo de la frecuencia por clase del número de polígonos resultantes en el mapa (10%). La evaluación de la confianza se realizó a través una matriz de confusión (^{Chuvieco, 2002}).

Análisis de cambios

Se analizaron los cambios ocurridos para dos periodos, 1971-1996 (P1) y 1996-2014 (P2) y fueron calculadas las tasas de cambio para cada CUS con la fórmula siguiente (^{FAO, 1996}):

Donde:

TC es la tasa de cambio (%),

S₁ es la superficie en el año inicial (ha),

S₂ la superficie en el año final (ha) y

n el número de años del periodo de análisis.

A partir de la superposición espacial de las bases de datos,se construyeron matrices de transición que permitieron saber hacia dónde se orientaron los cambios en el componente espacial y temático (^{Pontius et al., 2004}). Posteriormente, se estableció un sistema clasificatorio para el análisis y cuantificación de los tipos de cambio, cada uno de ellos fue agrupado según la causalidad (Cuadro 2). Las transiciones fueron categorizadas dependiendo su origen. Los procesos de cambio identificados se plasmaron cartográficamente para su análisis desde su componente espacial en los dos periodos de estudio.

Modelo explicativo

Selección de variables

A partir de la revisión de literatura se seleccionaron variables que pudieran influir en la distribución espacial de los procesos de deforestación y transición forestal; se seleccionaron a partir de los resultados obtenidos (constituyeron cerca del 95% del total de los cambios). Las variables utilizadas fueron la altitud, la pendiente del terreno, el tipo de suelo, la distancia a caminos y la distancia a localidades. La base de datos se construyó a partir de una red de puntos cada 500 m. Se eligió este intervalo ya que quedaban representados cerca del 97% de los polígonos con alguno de estos procesos.

Se utilizaron las localidades mayores a 50 habitantes con base en los censos de población y vivienda de los años 1990 y 2010 (^{INEGI, 1990}; ^{INEGI, 2010}); la altitud y las pendientes del terreno se obtuvieron del Continuo de Elevaciones Mexicano (^{INEGI, 2013}), con una resolución espacial a 15 m por pixel; la información de los tipos de suelo se adquirió de las cartas edafológicas escala 1:50 000 (^{INEGI, 1983}). Se utilizaron dos bases de datos para las vías de comunicación de los años 1996 y 2014. Para 1996 se manejaron los datos vectoriales de las cartas topográficas a escala 1:50 000 (^{INEGI, 1996}) que fueron verificadas con fotointerpretación de ortofotos digitales; para 2014 se actualizó la base de 1996 con ayuda de imágenes SPOT 7 con una resolución espacial de 10 m en multiespectral y 0.5 m en pancromático.

Para la distancia a localidades y vías de comunicación se calculó la distancia euclidiana dentro de una plataforma SIG, la cual se expresa matemáticamente de la siguiente manera:

Donde:

d_E es la distancia euclidiana,

P₁ es el punto inicial,

P₂ punto final y

X₁, Y₁ y X₂, Y_2, son las coordenadas cartesianas.

Cambios de cobertura y uso de suelo

El nivel de confianza global de los mapas de CUS de 2014 fue del 93% para la CAS y del 92% para la CMG. En este último caso, los suelos desnudos no tuvieron presencia significativa que pudiera ser cartografiada, contrario a la CAS donde fueron plfnamente identificados. De las 9 clases definidas los bosques tropicales tuvieron la mayor dominancia, mientras que los usos agropecuarios fueron la segunda clase con mayor superficie en ambas cuencas (Figura 2, Cuadro 3). Estas clases mostraron el mayor dinamismo de cambio en ambas cuencas y en ambos periodos de análisis.

Figura 2 Cobertura y uso de suelo en las cuencas Arroyo Seco (CAS) y María García (CMG) en los años 1971, 1996 y 2014. 

Los bosques tropicales tuvieron las mayores pérdidas de superficie en ambas cuencas. En la CAS en cada periodo se deforestaron cerca de 3 300 ha para la transformación a usos agropecuarios; sin embargo, hubo una importante transición forestal de estos usos (1 496 ha en el P1 y 1 177 ha en el P2). Como resultado de todos los cambios ocurridos por esta y otras coberturas, la pérdida neta de superficie de bosques tropicales fue de 1 809 ha en el P1 y 2 189 ha en el P2 (Cuadros 3 y 4).

En la CMG la deforestación en bosques tropicales creada por los usos agropecuarios fue de más de 6 000 ha en el P1, mientras que en el P2 se observó una tendencia similar a la presentada en la CAS (3 488 ha). De la misma manera se presentó una transición forestal de usos agropecuarios a bosques tropicales de 1 050 ha en el P1 y 1 538 ha en el P2. Por este y otros cambios, hubo una disminución total de la superficie del 11% en el P1, mientras que en el P2 se manifestó una reducción similar a la presentada en la CAS en ambos periodos (Cuadros 3 y 5).

Aunque las pérdidas de los bosques tropicales en ambas cuencas son grandes para los periodos bajo estudio, las tasas de cambio (TC) fueron bajas durante los dos periodos analizados (Cuadro 3).

El crecimiento de los usos agropecuarios en la CAS fue de 1 702 ha en el P1 y 2 164 ha en el P2. Al mismo tiempo que se dio la expansión sobre los bosques tropicales, en ambos periodos se presentaron aumentos sobre bosques templados y vegetación hidrófila y halófila. En la CMG, en el P1, estos usos tuvieron un crecimiento considerable de 5 316 ha, mientras que en el P2 fue similar a lo presentado en la CAS (1 901 ha). Los aumentos fueron principalmente en detrimento de los bosques tropicales y en menor medida sobre la vegetación hidrófila y halófila. En ambas cuencas hubo una transición forestal de los usos agropecuarios a bosques tropicales, boques templados y vegetación hidrófila y halófila. La TC ocurrida en el P1 de la CMG fue del 5.1% anual, muy por encima de lo observado en el periodo posterior y en la CAS en ambos periodos (Cuadros 3, 4 y 5).

La expansión de asentamientos y usos turísticos en la CAS se realizó sobre bosques tropicales, usos agropecuarios, dunas costeras, vegetación hidrófila y halófila y en suelos desnudos. En la CMG este crecimiento se dio principalmente sobre los bosques tropicales y usos agropecuarios. En ambas cuencas las TC fueron muy superiores en el P1 con respecto al P2 y en términos de superficie tuvieron un mayor crecimiento en la CAS que en la CMG (Cuadro 3, 4 y 5).

En la CAS, en el P1, debido a las modificaciones asociadas al uso turístico en las confluencias de la laguna Barra de Navidad, se observó un importante aumento de suelos desnudos que causó una disminución en el cuerpo de agua por rellenos realizados (1.3 ha), así como la perdida de dunas costeras (12 ha), vegetación hidrófila y halófila (21 ha), bosques tropicales (18 ha) y usos agropecuarios (30 ha). Además, se llevaron a cabo otras acciones que causaron una ampliación del espejo de agua sobre vegetación hidrófila y halófila, bosques tropicales y usos agropecuarios. Para el P2 hubo una expansión por azolvamiento de 43.5 ha de vegetación hidrófila y halófila (manglar) en la laguna. Este mismo fenómeno se presentó para el cuerpo de agua del sistema estuarino lagunar Agua Dulce-El Ermitaño (CMG), donde la expansión fue de 22 ha en el P1 y de 47 ha en el P2 (Cuadro 4 y 5).

El resto de las clases presentaron cambios marginales con respecto a la cuenca donde se ubicaban. En la CAS, en ambos periodos y en el P1 de la CMG, hubo eliminación de vegetación hidrófila y halófila, mientras que en el P2 de esta última aumentó 73.7 ha. Las dunas costeras en la CMG no sufrieron cambio alguno, mientras que en la CAS mostraron detrimentos considerables de superficie (81.5 ha en el P1 y 17.5 ha en el P2); de igual manera, en esta cuenca, en el P2, se perdieron 67.6 ha de bosques templados (Cuadro 3).

Tipos de cambios

Las transiciones suscitadas fueron catalogadas según su causalidad dentro de los siguientes procesos: a) deforestación; b) transición forestal; c) expansión de asentamientos y usos turísticos; d) expansión por azolvamiento; e) modificaciones asociadas al uso turístico, y f) otros cambios. Los incisos d y e fueron definidos con base en el conocimiento previo del área de estudio.

De todos los cambios suscitados, los procesos de deforestación y transición forestal ocuparon el mayor porcentaje en ambas cuencas. Las áreas deforestadas de la CAS en ambos periodos fueron del 10%, mientras que en la CMG en el P1 fue del 12% y el P2 de un 6%, con respecto a la cuenca. La transición forestal ocupó el 4.6% en P1 y 3.6% en P2 en CAS, mientras que CMG, durante el P1, la recuperación fue de 2.1% y 3.2% en el P2. Las áreas que no mostraron cambio alguno en la CAS fueron el 85% en cada periodo y en la CMG el 85% en el P1 y el 89% en el P2 (Cuadro 6, Figura 3).

Figura 3 Procesos de cambio en las cuencas Arroyo Seco (CAS) y María García (CMG) 1971-en los periodos 1996 y 1996-2014. 

Modelo explicativo

El análisis de las variables cuantitativas para cada cuenca en cada periodo permitió comprobar algunos patrones generales. En todos los casos los valores medios son significativamente menores en zonas con deforestación con respecto a zonas con transición forestal. Los procesos de deforestación cuentan con valores más bajos de pendientes, menor altitud, mayor cercanía a localidades y a vías de comunicación (Figura 4). Los grupos de suelo no tuvieron ninguna significancia para estos procesos. A partir de esta información de base se evaluaron varios modelos explicativos de los patrones de deforestación-transición forestal observados.

Figura 4 Valores medios e intervalos de confianza (95%) para las variables cuantitativas según el proceso considerado. D=Deforestación, R=Transición Forestal. 

El modelo seleccionado incluyó las variables cuenca (CAS, CMG) y periodo (P1, P2) como factores cualitativos y la variable continua altitud, las interacciones de primer orden para pares de variables y la interacción de segundo orden de las tres variables (Cuadro 7). El criterio de selección fue que el AIC resultó ser menor (7 104.4) con respecto a otros posibles modelos que consideraron diferentes variables y cuyos valores de AIC variaron entre 7 251.2 y 7 413.5. Según la prueba drop1, la interacción de segundo orden resultó no significativa (LRT=3.197, p=0.073), mientras que las interacciones de primer orden resultaron todas significativas: cuenca x periodo (LRT=9.021, p=0.003); cuenca x altitud (LRT=5.464, p=0.019); periodo x altitud (LRT=34.844, p<0.001). Con base en este resultado, no se examinaron las variables por separado, pues no tiene sentido examinar sus efectos de forma independiente.

La interacción significativa de los factores cuenca y periodo se puede interpretar a partir de la proporción de deforestación en cada combinación de los niveles de estos factores (Figura 5). En la CMG la deforestación disminuyó claramente en más de 0.15 del P1 al P2. Por otra parte, en la CAS la tendencia del cambio fue inversa, aunque menor, aumentando 0.025 del P1 al P2. Para la interpretación de las interacciones cuenca x altitud y periodo x altitud, la variable altitud se agrupó en 10 clases con intervalos de 100 m y se graficó con la proporción de deforestación por clases de altitud para cada cuenca (Figura 6) y cada periodo (Figura 7). En el caso de las cuencas hay respuestas diferentes en cada una de ellas por clase altitudinal. En algunas clases la CAS presenta valores mayores de deforestación, mientras que otros casos ocurre lo contrario o ambas cuencas presentan valores muy similares. En el caso de los periodos, se aprecian tendencias diferentes al aumentar la altitud. En el P1 la deforestación disminuyó con la altitud, mientras que en el P2 se observó una tendencia contraria, más ligera, al aumento.

Figura 5 Valores medios (±IC95%) de la proporción deforestada según la cuenca y el periodo de análisis. 

Figura 6 Valores de la proporción deforestada según la cuenca y las clases de altitud (msnm). 1) < 100, 2) 100 - 200, 3) 200-300, 4) 300-400, 5) 400-500, 6) 500-600, 7) 600-700, 8) 700-800, 9) 800-900, 10) 900 -1000. 

Figura 7 Valores de la proporción de deforestada según el periodo de análisis y las clases de altitud. 1) < 100, 2) 100 - 200, 3) 200-300, 4) 300-400, 5) 400-500, 6) 500-600, 7) 600-700, 8) 700-800, 9) 800-900, 10) 900 -1000. 

Cambios de cobertura

Los resultados de los análisis muestran que los bosques tropicales y los usos agropecuarios son las coberturas con mayor distribución dentro de estas cuencas costeras en los tres años de estudio. Por tal motivo los cambios de superficie muestran una clara dinámica entre estas coberturas. En la CAS la pérdida de 3 999 ha de bosques tropicales en todo el periodo de análisis (1971-2014), es el reflejo del aumento de 3 867 ha de usos agropecuarios. En la CMG estos bosques redujeron su cobertura en 7 098 ha por el incremento de 7 218 ha de usos agropecuarios. Debido al aumento de estos usos también hubo grandes pérdidas de vegetación hidrófila y halófila. El importante crecimiento de los usos agropecuarios en la CMG fue motivado por la construcción del Distrito de Riego 093 Tomatlán (DR) el cual fue construido en el P1.

Aunque la pérdida de superficie de los bosques tropicales en ambas cuencas resultó elevada durante el periodo estudiado, las TC son bajas, oscilaron en un rango del -0.6% al -0.3% anual. Los usos agropecuarios presentaron tasas similares en ambas cuencas, pero en el P1, en la CMG, la instalación del DR 093 ocasionó que la tasa de cambio fuera del 5.1% anual, muy superior a lo que se presentó en el periodo posterior y en la CAS. Las tasas de deforestación de los bosques tropicales se encuentran dentro del rango que presentan a nivel nacional (^{Mas et al., 2009}; ^{Rosete-Vergés et al., 2014}), así como lo reportan otros trabajos realizados a escala regional en la vertiente del Pacifico mexicano (^{Berlanga-Robles et al., 2011}; ^{Nájera et al., 2010}; ^{Osorio et al., 2015}).

Los asentamientos y usos turísticos en ambas cuencas presentaron un comportamiento de mayor crecimiento en el P1 en comparación con el P2. Aunque las TC fueron altas, en términos brutos de ampliación de superficie los aumentos fueron mayores en la CAS que en la CMG. Si bien en ambas cuencas hay crecimiento poblacional, en la CMG existe aparición de nuevas localidades mayores a 50 habitantes dispersas en la cuenca, mientras que la CAS, existe una concentración de localidades en los alrededores de los asentamientos de Barra de Navidad y Cihuatlán.

Transiciones y tipos de cambio

La construcción de un desarrollo turístico de dentro de la CAS, en las confluencias de la laguna Barra de Navidad, ocasionó transiciones atípicas producidas por rellenos y ampliaciones en el espejo de agua y en los márgenes de la laguna para usos turísticos, originando la conversión de bosques tropicales, usos agropecuarios y vegetación hidrófila y halófila, específicamente manglar, a cuerpos de agua. El gran número de proyectos de desarrollo turístico y habitacional en la franja costera genera que las comunidades cercanas estén teniendo el mayor CCUS y, por consecuencia, grandes impactos (^{Márquez-González, 2008}). Lo anterior quizá ha generado el problema del azolvamiento de esta laguna costera, lo que promovió en otras zonas el crecimiento de vegetación hidrófila (manglar) sobre el cuerpo de agua.

El proceso de conversión de bosques tropicales a usos agropecuarios en tres niveles de análisis (P1 y P2 de la CAS y P2 de la CMG) estuvo en el rango de las 3 200 ha-3 500 ha, pero en el P1 de la CMG, debido a la implementación del DR 093, hubo una deforestación de más del doble de lo que se presentó en el periodo posterior y en la CAS. La intensificación de los usos agropecuarios se debe a diversas circunstancias, entre ellas las características biofísicas, los incentivos de mercado, las influencias políticas que provocan el aumento del valor del suelo, así como la mejora de los sistemas de transporte y comunicación, por lo que los productores adoptan diversas estrategias para una mayor intensificación de la actividad con las repercusiones que en el ecosistema implica (^{Hiraoka, 1995}).

Del total de cobertura de bosques tropicales que fueron deforestados por los usos agropecuarios, en tres niveles de análisis, entre el 35% y el 45% sufrieron una transición forestal a bosques tropicales a finales del periodo, aunque en valores absolutos las cifras son muy similares (de 1 000 a 1 500 ha); por su parte, la velocidad en la que se desarrollaron es diferente por el tamaño de cada cuenca. ^{Berlanga-Robles et al. (2010)} encontró esta misma tendencia en la costa norte de Nayarit. Los bosques tropicales mostraron la mayor pérdida de cobertura, pero tuvieron una transición de un tercio de lo que perdió, lo que hizo que la clase presentara una tendencia negativa de cambio.

La amplitud territorial de todos los procesos ocurridos abarcaron alrededor del 15% de las superficies de las cuencas en cada periodo, de estos, el 95% fue dominado por la deforestación y la transición forestal, evidenciando claros procesos de expansión-abandono de los usos del suelo en ambas cuencas. Si bien la conversión de la cobertura vegetal ha tenido lugar en las latitudes medias del hemisferio norte durante el último siglo, la deforestación y la conversión de bosques tropicales a tierras de cultivo y pastizales son frecuentes en la actualidad y se prevé que continúen (^{Jonko et al., 2010}).

Modelo explicativo

En la proporción de deforestación hay una fuerte evidencia de interacción cuenca-periodo: en la CAS la deforestación aumentó significativamente con respecto al P1 y en la CMG la deforestación disminuyó en el P2. Los procesos de deforestación en ambas cuencas y en ambos periodos, según el análisis exploratorio, se encuentran en valores más bajos de pendientes y de altitud y a una mayor cercanía a localidades y vías de comunicación, por lo tanto las zonas que sufrieron transición forestal se encuentran en pendientes más pronunciadas, a una mayor altitud y a una mayor distancia a localidades y caminos. A menores distancias a localidades y vías de comunicación, la deforestación se presenta con mayor frecuencia; del mismo modo, la pendiente se relaciona negativamente con la deforestación: a menores pendientes mayores probabilidades de deforestación, pero esta no ocurre en pendientes suaves en lugares remotos o en pendientes fuertes cerca de las carreteras, sino en lugares que combinan pendientes moderadas y proximidad a las carreteras o a los asentamientos humanos (^{Osorio et al., 2015}).

Las variables explicativas están fuertemente correlacionadas y, de manera conjunta, se encuentran representadas de una manera importante por la altitud. Se puede entender la influencia que ejercen sobre los procesos de deforestación y transición forestal, a través de las teorías de las ciencias sociales, en cuanto a la hipótesis de afectar la decisión de la deforestación (por ejemplo, en un modelo de von Thünen, la accesibilidad es la hipótesis que afecta la elección; en un modelo ricardiano, es la calidad del suelo; en un modelo chayanoviano, es la relación consumidor-trabajo). Aunque la mayoría de variables son estadísticamente significativas de manera individual, ninguna de las variables de localización resultan estadísticamente significativas en el modelo continuo (^{Geoghegan et al., 2001}).

En el caso de las cuencas, hay respuestas diferentes dentro de cada clase de altitud. Solo en una clase la CAS presenta valores mayores de deforestación; en la mayoría de los casos la CMG presenta mayor deforestación por clase de altitud y en una par de casos presenta valores muy similares, esto está dado por el relieve que caracteriza a cada cuenca y por la distribución de asentamientos humanos y, por lo tanto, por la accesibilidad. En la CAS los asentamientos están concentrados en las clases bajas de altitud de la cuenca y en la CMG existe una gran dispersión de asentamientos sin una tendencia clara. Por otro lado en el caso de los periodos se aprecian tendencias muy diferentes en la proporción de deforestación al aumentar la altitud. En el P1 la deforestación disminuyó con la altitud, mientras que en el P2 se observó una tendencia contraria más ligera al aumento. En el P1 en ambas cuencas las zonas deforestadas se encontraron en las porciones bajas de la cuenca (a menor altitud) que contaban con una mínima pendiente, menores distancias a las vías de comunicación y a las localidades, pero, posteriormente, para el P2 estas zonas avanzaron en áreas menos proclives para el desarrollo de usos antropogénicos incentivado por la aparición de nuevas vías de comunicación en zonas con mayor pendiente y altitud.

Los factores que influyen en los procesos de CCUS han evolucionado inicialmente a partir de la dependencia de los elementos naturales como la pendiente, altitud, tipo de suelo, cercanía al recurso agua, entre otros, y al final por la estructuras del paisaje influenciadas por el hombre, como el desarrollo o crecimiento económico, políticas públicas, desarrollo tecnológico etc. (^{Schweizer y Matlack, 2014}). Los análisis históricos del paisaje pueden abarcar toda la complejidad de los acontecimientos, en particular estocásticos o no aleatorios, pero se pueden detectar eventos imprevisibles que afectan significativamente a los CCUS (^{Lambin et al., 2003}). Tal es el caso de los factores detonantes de cambios, por un lado, en la CMG la apertura del DR 093, motivado por políticas públicas para el fomento de usos agropecuarios, que ocasionó una gran deforestación de bosques tropicales y vegetación hidrófila y halófila; y, por otro lado, en la CAS el desarrollo económico en las zonas costeras originó importantes modificaciones en las estructuras del paisaje dentro y en las confluencias de la laguna Barra de Navidad.