Área de estudio

El área de estudio se localiza en la ciudad Victoria de Durango, capital del estado de Durango, México, dentro del Valle del Guadiana. Tiene una altitud de 1 880 m (Figura 1). El clima varía de semiseco templado a templado subhúmedo, con lluvias escasas en verano, semifrío y subhúmedo en invierno. La temperatura media anual es de 17.5 °C y la precipitación media anual de 522 mm, con valores máximos de precipitación y lluvias regulares en los meses de junio a octubre (^{Conagua, 2014}). La población es de 688 697 habitantes, que representa 37.6 % de la población total del estado. La superficie de la mancha urbana es de 9 285 ha (^{Inegi, 2021}); y la que ocupan las áreas verdes de carácter público corresponde a 2.1 millones m² (incluye parques, jardines, plazas y camellones); en esa estimación se consideró una población de 518 709 habitantes, lo que equivale a una densidad de 3.7 m² de áreas verdes por habitante (^{Blancarte-Siqueiros et al., 2020}).

Fuente: Información propia, con apoyo de imágenes públicas de ESRI.

Figura 1 Localización del área de estudio y los árboles evaluados. 

Identificación y caracterización de árboles frondosos

La caracterización de los árboles frondosos se hizo con los siguientes criterios: árboles con diámetro a la altura del pecho (DAP, a 1.30 m sobre la base del suelo) mayor a 80 cm, altura total mayor a 15 m y un diámetro de copa superior a 10 m. Con el fin de identificar áreas posibles en la localización de dichos árboles en la ciudad, se utilizó una imagen de satélite del sensor WorldView-2 del año 2015 con una resolución espacial de 0.5 m (^{Anderson y Marchisio, 2012}).

Posteriormente, se hizo una clasificación supervisada para identificar las áreas con vegetación en la ciudad. Se generaron las siguientes clases: zona urbana, vegetación, suelo desnudo, pavimento y cuerpos de agua. La clasificación se realizó mediante el algoritmo de máxima verosimilitud, el cual asume que las estadísticas para cada clase en cada banda se distribuyen normalmente y se calcula la probabilidad de que un píxel dado pertenezca a una clase específica; es decir, la máxima probabilidad (^{Richards, 2013}). Este proceso se ejecutó en el software ERDAS Imagine (^{Nelson y Khorram, 2018}). Una vez ejecutada la clasificación se seleccionó solo la clase de vegetación para identificar las áreas verdes de la ciudad y visitar los sitios para verificar los árboles frondosos. Después, se elaboró un inventario forestal del arbolado identificado, para lo cual se organizó una brigada con tres personas capacitadas para recabar la información de campo.

Inventario forestal del arbolado urbano

Para obtener la información dasométrica y fitosanitaria de los árboles frondosos se realizó un recorrido en la ciudad. Con base en la imagen clasificada obtenida de la clase vegetación, se localizaron los árboles frondosos y a cada árbol se le midieron en forma directa las variables descritas en el Cuadro 1.

Para capturar los datos, se diseñó y se utilizó un formato de campo en el que cada árbol fue identificado por género y especie, y se etiquetó con un código de identificación para facilitar su ubicación geográfica.

Para medir el DAP de los árboles se utilizó una cinta diamétrica Forestry Suppliers, Inc. ^®, la altura total se midió con un clinómetro Suunto ^® PM-5 360 PC, además de una cinta métrica MEDID ^® Flúor de 30 m para la distancia horizontal a la que se tomaría dicha altura (por lo general a 20 m). Se midió también la altura de la copa a partir de la primera ramificación del árbol y hasta la punta de la copa. Además, se calculó la altura del fuste limpio (de la base del árbol hasta el inicio de la copa) con la diferencia entre la altura total y la altura de copa. Asimismo, se obtuvo el diámetro promedio de la copa mediante la brújula incluida en el clinómetro y la cinta métrica de 30 m, siempre al roce tangencial del tronco del árbol y en dirección norte-sur y después este-oeste, ahí se midieron las ramas más largas en ambos sentidos. También se evaluó la copa del árbol en diferentes ángulos para determinar los porcentajes de las variables de copa muerta y copa faltante (^{Nowak, 2021}).

Servicios ecosistémicos y valoración económica

Una vez obtenidos los datos del inventario, se generó una base de datos que fue enviada a la plataforma i-Tree Eco v6 para el análisis de los servicios ecosistémicos y valoración económica. i-Tree Eco v6 es una plataforma digital desarrollada por el Servicio Forestal del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de América y es de dominio público (^{Nowak, 2021}). Su configuración es sencilla y compatible con algunas ciudades del país, entre ellas Monterrey, Guadalajara, Ciudad de México y la ciudad de Durango. El software utiliza los datos de inventario por especie, información meteorológica y de contaminación atmosférica locales por hora. Después de enviar la información de campo, el servidor regresa el reporte del diagnóstico que contiene las estimaciones de almacenamiento y captura de dióxido de carbono, calidad del aire, control de escorrentía y su valor económico.

Los cálculos se realizaron a través de ecuaciones tomadas de la literatura para cada especie o género (^{Nowak, 2021}); por limitaciones de espacio, estas ecuaciones y procesos de cálculo no se describen aquí, pero están disponibles en el manual y página del servidor (https://www.itreetools.org/). En el caso de la valoración económica, el usuario puede añadir datos de precios locales como m³ de agua, kWh y precio de tonelada de CO₂.

Las limitantes que presenta el software son que los datos de contaminación atmosférica datan del año 2015, y actualmente puede haber variaciones. Además, no se tienen modelos de valoración económica para la remoción de contaminantes; estos se estiman con métodos empleados en los Estados Unidos de América y el usuario hace la conversión a moneda nacional con base en la paridad del poder adquisitivo de cada país.

Evaluación ambiental y social

Para la evaluación ambiental se consideraron las variables de temperatura y radiación solar. En cada árbol se registraron datos de temperatura al aire libre, con un termómetro digital para interiores y exteriores Steren ^® TER-150, con sensor de humedad. Se consideraron dos mediciones para cada árbol: la primera fue tomada bajo la sombra de los árboles y la segunda directamente bajo el sol a la misma hora para observar el cambio de temperatura que causan los árboles individualmente. Las mediciones se hicieron entre las 14:00 y las 17:00 horas, cuando el sol irradia con mayor intensidad (^{Roque, 2018}). El termómetro se colocó sobre la superficie y se esperó a que la temperatura se estabilizara (aproximadamente 15 minutos) en cada punto. Para determinar la radiación solar (Watts m²) interceptada por el follaje de los árboles, se utilizó un solarímetro Walfront ^® SM206. Al igual que la temperatura, se consideraron dos mediciones para cada árbol, bajo la sombra del árbol y directamente bajo el sol a la misma hora.

Con el fin de conocer la percepción que tiene la sociedad sobre los árboles longevos y frondosos, se realizó una evaluación social mediante la aplicación de encuestas personales. Se incluyeron beneficios sociales como la recreación, salud mental, provisión de sombra y relevancia histórica, educacional o paisajística. También se incluyeron beneficios ambientales como captura de CO₂, retención de suelo, hábitat para fauna silvestre, regulación microclimática y escurrimiento evitado, además de los riesgos y perjuicios como caída de ramas, tronco débil, raíces expuestas, daños a estructuras permanentes, entre otros. Adicionalmente, se capturaron variables sociodemográficas como nivel de ingresos, educación, edad, etcétera.

La encuesta utilizó una escala de Likert (^{Matas, 2018}) de cinco puntos para identificar el grado de conformidad sobre la importancia de estos árboles en la ciudad: 1 fue el mínimo valor asignado y representa el desacuerdo total y grado de importancia mínimo, y el 5 representa el máximo grado de conformidad y mayor importancia. Se hizo una muestra aleatoria de 20 árboles y en cada uno se encuestó a cinco personas, quienes siempre tuvieron a la vista el árbol.

La información derivada de las encuestas se analizó mediante la técnica estadística de análisis factorial para identificar variables latentes o no observables. El número de variables latentes o factores es, por lo general, menor al número de variables observadas; por lo que esta técnica ayuda también a reducir el número de variables correlacionadas que se observan originalmente. Aquellas que son altamente correlacionadas (positiva o negativamente) pueden estar unidas por los mismos factores y aquellas que no exhiben correlación estarían asociadas por diferentes factores (^{Méndez y Rondón, 2012}). Se aplicó la técnica de rotación varimax, la prueba de esfericidad de Bartlett y el coeficiente de adecuación muestral de Kaiser-Meyer-Olkin para probar la veracidad del análisis factorial (^{Tabachnick y Fidell, 2013}).

Evaluación de servicios ecosistémicos

De acuerdo con los resultados de i-Tree, los árboles frondosos de la ciudad de Durango almacenaron más de 465 t de CO₂ y anualmente secuestran 1 296.1 kg de CO₂ mediante el proceso de fotosíntesis. El cálculo de secuestro de dióxido de carbono bruto por año se realizó considerando el promedio de crecimiento del DAP del tronco por año y el índice foliar, así como la condición general de los árboles. Los géneros Eucalyptus (6.31 t), Taxodium (5.68 t) y Populus (4.16 t) presentaron una mayor acumulación de CO₂ debido a que fueron los más abundantes de la muestra. En la Figura 2A se muestran los promedios de almacenamiento por árbol en cada uno de estos géneros.

A = Almacenamiento promedio por género de CO₂; B = Promedio anual de secuestro de CO₂.

Figura 2 Géneros más abundantes (>3 individuos) en la ciudad de Durango. 

En cuanto al secuestro anual de CO₂, como se muestra en la Figura 2B, en valores promedio por árbol, el género Populus es el que más contribuyó a la eliminación del dióxido de carbono del ambiente (41.43 kg año^-1) seguido de Eucalyptus (7.98 kg año^-1) y Taxodium mucronatum (6.27 kg año^-1).

En el almacenamiento actual y secuestro anual de CO₂ existieron diferencias significativas entre los géneros. Populus registró un menor almacenamiento de dióxido de carbono, pero su tasa de secuestro anual fuela más alta. Las diferencias pueden deberse al índice foliar y capacidad fotosintética que tienen ciertos individuos para convertir la energía solar, el agua y el CO₂ en carbohidratos y, eventualmente, en biomasa (^{Muraoka et al., 2010}; ^{Pompa-García et al., 2023}).

El valor de la tonelada de CO₂ está en constante cambio. Para el presente análisis, el precio por tonelada métrica de CO₂ se determinó en MXN $1 000.00, con base en referencias actualizadas del mercado en el mes de marzo del 2023 (^{SendeCO₂, 2023}). Por lo tanto, a partir de que el valor monetario del almacenamiento y secuestro anual de carbono equivale a 1kg=MXN $1.00, esto resulta en MXN $465 204.00 en total y MXN $1 296.00 por año, respectivamente, para todos los árboles.

Se estimó que la remoción total de contaminantes del aire por los 83 árboles muestreados fue de 588.8 kg anualmente. Los materiales contaminantes más abundantes en el aire y que pueden perjudicar la salud humana son las partículas suspendidas menores de 10 µm (PM₁₀), y los gases como el ozono, monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre.

En el Cuadro 3 se muestra que la remoción de PM₁₀ en promedio fue mayor en Eucalyptus spp. (5 217.4 g), seguido de Taxodium mucronatum (4 838.9 g). De acuerdo con el reporte de i-Tree, los 83 árboles anualmente interceptan un total de 374 kg de PM₁₀, 85 kg de monóxido de carbono (CO), 89 kg de ozono (O₃), 4.8 kg de dióxido de nitrógeno (NO₂) y 35.4 kg de dióxido de azufre (SO₂). Los gases contaminantes removidos por los árboles frondosos en la ciudad de Durango ascienden a un valor de MXN $234 262.00.

Se estimó que el valor de sustitución de los árboles frondosos de la ciudad de Durango es aproximadamente de MXN $23.6 millones. Esta cantidad, se refiere al valor intrínseco de los árboles (^{Piccolo, 2017}); se compone del valor total acumulativo de almacenamiento de CO₂ (MXN $465 000.00), de los valores funcionales anuales de servicios ecosistémicos como el secuestro de CO₂ (MXN $1 300.00), el escurrimiento evitado (MXN $5 190.00) y de la remoción de gases contaminantes del aire (MXN $234 000.00). La relación entre el valor de sustitución de estos árboles con el DAP y la altura total fue positiva.

Los 83 árboles muestreados contribuyeron con 286 m³ por año de escurrimiento evitado; es decir, la porción de la precipitación que se infiltra al subsuelo. Lo anterior representa un beneficio económico de MXN $5 186.00 por año. Para obtener estos valores, se utilizaron costos al mes de enero del 2023 provenientes de las cuotas y tarifas que aplica la oficina municipal encargada de la gestión del agua potable (Aguas del municipio Durango). También, se emplearon datos de precipitación de la estación meteorológica 10 092 ubicada en la ciudad de Durango. En la Figura 3A se muestran los promedios de agua interceptada por Eucalyptus spp. (19.84 m³ año^-1) y Taxodium mucronatum (18.41 m³ año^-1); no se observaron diferencias significativas entre ambos géneros en comparación con Populus spp. (11.05 m³ año^-1). En la Figura 3B se ilustran los promedios del escurrimiento pluvial evitado por Eucalyptus spp. (3.99 m³ año^-1), Taxodium mucronatum (3.69 m³ año^-1) y Populus spp. (2.22 m³ año^-1). Este último presentó diferencias significativas con los otros dos géneros (F=13.3, p<0.01).

A = Promedio de agua interceptada en m³; B = Promedio de escurrimiento evitado en m³.

Figura 3 Géneros más abundantes de la muestra en la ciudad de Durango. 

En relación al efecto de las copas de los árboles con la radiación y temperatura ambiental, se identificó una diferencia grande entre los datos registrados bajo el dosel de los árboles y los que se tomaron directamente bajo el sol. En cuanto a la radiación, el intervalo fue de 400 a 1 200 Wm². La temperatura osciló de 6 a 20 °C; contraste que se reflejó en el entorno inmediato del árbol. Entre más abundante fue el follaje, menos radiación llegó el suelo, y por ende se redujo la temperatura. Los resultados coinciden con otros estudios que evaluaron diferencias en la temperatura. ^{Borelli et al. (2018)} señalan que en las superficies con sombra se registran temperaturas desde 11 a 25 °C más frescas que las de lugares expuestos al sol.

Resultados de las encuestas

El análisis factorial reveló tres factores importantes, que en conjunto acumularon 83 % de la variación total. El primer factor (perjuicios o disservices, por su definición en inglés) incluyó variables como ramas y tronco débiles, raíces expuestas y daños a infraestructura, y registró 42.8 % de la variación; el segundo (beneficios) incluyó variables como recreación, sombra y salud mental, y acumuló 32.1 % de la variación total; y el tercero (valor de existencia) en el que se integraron variables como presencia, cobertura y distribución en la ciudad, con 8.4 %. Las puntuaciones provenientes de cada factor sugieren que las personas encuestadas atribuyen ligeramente una mayor importancia a los perjuicios que a los beneficios que los árboles representan. Sin embargo, la prueba de t-student no evidenció diferencias significativas entre los dos factores (t=1.81, p=0.09).

A través del análisis de varianza de una vía se evaluó si la ubicación geográfica de los árboles es un indicador clave para expresar sus percepciones a través de las puntuaciones factoriales de cada bloque. El análisis mostró que únicamente en el caso de los perjuicios hubo diferencias significativas en cuanto a la percepción individual (F=4.07, p=0.023).

Los árboles en la zona centro de la ciudad tuvieron valores cercanos a cero, mientras que los de la periferia otorgaron valores negativos. Es decir, los perjuicios de los árboles fueron menos notorios en la periferia de la ciudad que en la zona céntrica. Esto puede deberse a que están más dispersos, en menor cantidad y con menos daños a la infraestructura.

Comparación con otros estudios

Existen pocos estudios que han descrito la importancia de este tipo de árboles dentro y fuera de México mediante metodologías similares. ^{Benegas et al. (2021)} determinaron que los árboles de Turrialba, Costa Rica generan más de US $60 000 al año por su valor de existencia y secuestro de carbono. Uno de los primeros casos de aplicación de i-Tree Eco en México para la evaluación de árboles urbanos, se realizó en la ciudad de Mérida, Yucatán (^{de la Concha et al., 2017}); en dicho estudio los autores concluyeron que el diámetro promedio de los 2.3 millones de árboles evaluados fue de 13 cm, los cuales secuestran alrededor de 16 637 t año^-1 y su valor económico se estimó en US $2.5 millones por año. ^{Martínez-Trinidad et al. (2021)}, en su estudio sobre el arbolado urbano de la ciudad de Texcoco, Estado de México, realizado con la plataforma i-Tree, refirieron que de los 391 árboles de diferentes tamaños que se evaluaron su valor económico total fue de MXN $269 481.00, y MXN $875.00 por árbol (precios actualizados a mayo 2023). Los datos promedio de esos árboles fueron DAP=25.3 cm, altura total=8 m y diámetro de copa=3.7 m. Al comparar los resultados de ^{Martínez-Trinidad et al. (2021)} con el valor obtenido de aproximadamente MXN $8 505.00 por árbol para la ciudad de Durango, se evidencia que el valor de los árboles frondosos de esta ciudad es casi 10 veces mayor que los evaluados en Texcoco.

Los resultados de la presente investigación sugieren que la densidad y diversidad de especies de árboles frondosos en la ciudad de Durango es baja, comparada con otras urbes de México. En la ciudad de Durango se observaron 83 árboles frondosos pertenecientes a ocho géneros diferentes en casi 9 200 ha, lo que arroja una densidad muy baja. Los taxones más frecuentes fueron: Eucalyptus spp., Taxodium mucronatum y Populus spp. El clima y ubicación geográfica son factores que no solo limitan la cantidad y diversidad de especies arbóreas, sino su capacidad fotosintética, acumulación de carbono y productividad (^{Pompa-García et al., 2023}). ^{Leal et al. (2018)} registraron en la ciudad de Linares, Nuevo León un total de 41 especies de arbolado urbano, donde los individuos con DAP mayor a 80 cm tuvieron una densidad de 13 individuos por hectárea.

^{Jim (2018)} indican que el estudio de los árboles frondosos puede contribuir a generar conciencia de los beneficios que generan para la sociedad, a obtener apoyo para incrementar su número en lugares apropiados y a mejorar su manejo. ^{Villanueva et al. (2010)} estimaron que un árbol de este tipo (particularmente Taxodium mucronatum) tarda al menos 200 años en llegar a la categoría de árbol frondoso. En ese tiempo, son muchos los beneficios que se obtienen, y muchas veces no es posible reemplazarlos con individuos jóvenes. Por ello, es importante identificar aquellos árboles que pueden tratarse como frondosos o patrimoniales y colocar registros que detallen sus características fisonómicas y, en su caso, la historia asociada con eventos sociales. Su difusión en redes sociales o medios afines, también ayudan a su conservación.