Introducción

Las zonas mineras representan alrededor de 1% de la superficie terrestre (^{Šálek, 2012}). Registrando en los últimos dos años, un aumento superior a 13% (^{Lira et al., 2013}). En el 2012, el 22% de las minas a cielo abierto se encontraban en América Latina y el Caribe y actualmente más de 85% de las grandes explotaciones planificadas son a cielo abierto (^{David et al., 2013}).

En México, la minería referente a los productos de gravas y arenas representa en la actualidad un 7% a nivel nacional (^{Anónimo, 2009}). Los primeros antecedentes de exploración para estos productos en el estado de Nuevo León se remontan a los inicios del siglo XVII (^{Anónimo, 2011}). Los beneficios económicos de la extracción mineral son elevados; sin embargo, existe la paradoja entre el crecimiento económico contra los problemas ambientales que acarrea dicho crecimiento; no obstante pocas veces se han demostrado cuantitativamente las aseveraciones de dichos daños al ambiente (^{López et al., 2010}; ^{Virah-Sawmy et al., 2014}).

La minería a cielo abierto consiste en retirar la vegetación, el suelo y, cuando es necesario, la voladura de la roca madre para obtener acceso al recurso deseado. Las explotaciones mineras a cielo abierto se desarrollan, con frecuencia, en espacios naturales cuyo valor ecológico y paisajístico se ven mermados por la severa alteración que reciben (^{Jorba y Vallejo, 2006}). Cuando se concluye con las actividades de aprovechamiento a cielo abierto surge la necesidad de mitigar los daños ocasionados por la misma y emprender acciones de restauración para revertir sus efectos (^{Batty, 2005}; ^{Boyer y Wratten, 2010}; ^{Zhao et al., 2012}; ^{Biswas et al., 2013}; ^{Mata et al., 2014}).

^{Según la Sociedad de restauración Ecológica} (SER) se define como restauración ecológica a las acciones que de forma planeada se realizan para iniciar o acelerar el proceso de recuperación de un ecosistema, facilitando la trayectoria ecológica hacia estado ideal conocido (^{Gann y Lamb, 2006}); La restauración tiene como finalidad generar las condiciones bióticas y abióticas para que se recupere el sistema natural afectado y sea autosustentable. En el caso de las canteras, la recuperación no es fácil, en la medida en que los ecosistemas deben crearse totalmente e integrarse en el paisaje, y resulta especialmente difícil si se desarrolla en un clima semiárido, donde alternan periodos secos con periodos de lluvias torrenciales (^{Jorba y Vallejo, 2008}; ^{Van Andel et al., 2012}).

Bajo ciertas circunstancias, la suspensión de actividades humanas y la exclusión del factor de perturbación (restauración pasiva) es suficiente para que un ecosistema pueda recuperar las condiciones básicas en forma autónoma (^{Mata et al., 2014}; ^{Zahawi et al., 2014}). Sin embargo, en otros casos es necesaria la realización de actividades deliberadas y específicas (restauración activa) que estimulen el proceso de recuperación del sistema natural (^{Van Andel y Aronson, 2006}). En la recuperación de zonas de explotación minera éstas actividades de restauración activa consisten en parte, en el depósito de sustrato que está ausente (^{Cooke y Johnson, 2002}), mismo que no sólo representa al sustrato, sino que además es fuente de elementos importantes de la comunidad biológica del suelo (e.g. micorrizas, semillas y microartrópodos) (^{Menta et al., 2014}; ^{Middleton y Bever, 2012}).

Si bien, existe literatura que evalúa la regeneración de las comunidades vegetales del matorral espinoso tamaulipeco después de actividades silvícolas (^{Martínez et al., 2014}) y agropecuarias (^{Jiménez et al., 2012}; ^{Pequeño et al., 2012}; ^{Alanís et al., 2013}; ^{Jiménez et al., 2013}), se tiene poca información en relación a la regeneración de este ecosistema semiárido afectado por el aprovechamiento minero. La presente investigación tiene como objetivo evaluar la composición y diversidad de las especies vegetales en un sitio post-minería luego de la realización del depósito de material rocoso y edáfico en una zona de matorral espinoso tamaulipeco, la cual fue sometida a procesos de aprovechamiento a cielo abierto para la obtención de caliza, materia prima en los procesos de construcción.

Material y Métodos

Área de estudio

El estudio se realizó en los terrenos de una pedrera con actividad de minera a cielo abierto, la cual se localiza en las coordenadas N 26°03 ́; O 99°44 ́, con una altitud de 444 m; ubicado a 12 km de la cabecera municipal de Cerralvo, Nuevo León (noreste de México, Fig. 1).

Figura 1 Localización del área de estudio. 

El área de estudio se ubica dentro de la Sierra de Picachos, considerada como una de las regiones prioritarias para la conservación, Área de Importancia para la Conservación de las Aves (AICA) y como Regiones Hidrológicas Prioritarias (RHP). La vegetación predominante de la zona es matorral espinoso tamaulipeco (MET), abarca comunidades de fisonomías muy diversas, con características de las zonas áridas y semiáridas en las que predominan especies arbóreas y arbustos bajos de 2 a 4 m de altura, caducifolios. Según la clasificación de Köppen el clima predominante es BS1hw, correspondiente al tipo semiárido, templado, con lluvias en verano, la temperatura media anual varía entre 21.3° y 27.4°C. Los meses de mayor precipitación pluvial son septiembre y octubre, con un promedio anual de 596.6 mm.

Resultados y discusión

En total se registraron, 22 especies pertenecientes a 19 géneros y 13 familias. Las familia con mayor presencia fue la Fabaceae (cinco especies), seguido por Malvaceae y Poaceae (tres en ambos casos), y la Asteraceae (dos especies), mientras el resto de las familias presentó una sola especie (Tabla 1). Diversos estudios en minas abandonadas refieren a estas familias como dominantes en minas en proceso de recuperación. ^{Díaz et al. (2005)} reportaron 44 especies pertenecientes a 9 familias en una mina en Zacatecas (con vegetación de matorral espinoso), siendo Asteraceae, Poaceae y Solanaceae las que se presentaron comúnmente. Los mismos autores en una mina de Temascaltepec, México (con vegetación de encino-pino), registraron 29 especies vegetales pertenecientes a 12 familias, siendo Asteraceae, Leguminosae, Fabaceae y Poaceae las de mayor riqueza de especies. En bancos de material abandonados, ^{Muñoz et al. (2006)} registraron 50 especies vegetales representadas en nueve familias, siendo las especies dominantes de las familias Poaceae, Asteraceae y Leguminosae.

La presencia de la familia Fabaceae, se asocia a su capacidad de establecimiento en condiciones ambientales adversas, déficit hídrico y baja disponibilidad de nitrógeno. ^{Domínguez et al. (2013)} menciona que las especies pertenecientes a las Fabaceas son más tolerantes a la sequía edáfica, ya que presentan valores más altos en el potencial hídrico del xilema al preamanecer y al mediodía, bajo condiciones de falta de agua, respecto a otras especies. Asimismo, ^{Domínguez et al. (2013)} y ^{Pequeño et al. (2012)} refieren que las áreas que han sufrido algún tipo de perturbación por la actividad humana, en este caso la actividad minera, tienden a reflejar una baja disponibilidad de nitrógeno, resultando en el establecimiento de especies tolerantes a dichas condiciones en las primeras fases de sucesión ecológica (Tabla 2).

A nivel especie (Tabla 3), Brickellia veronicifolia mostró los valores más altos en abundancia, dominancia, frecuencia e índice de valor de importancia. Esta especie arbustiva pionera no es característica de alguna fase sucesional del MET (^{Jiménez et al., 2013}; ^{Alanís et al., 2013}), la cual ha sido reportada para el estado de Nuevo León en el matorral submontano (^{Estrada et al., 2011}) y en el matorral xerófilo y bosques de encino del Parque Nacional Cumbre de Monterrey (^{Estrada et al., 2013}). Por otro lado, nuestros resultados concuerdan con los reportados por ^{Carrillo y González (2006)}, ^{Hernández et al. (2009)} y ^{Ortega (2012)}, quienes registraron esta especie en áreas regeneradas después de actividades mineras. La alta presencia de esta especie puede deberse a que posee algunas características morfológicas (sistema radical muy profundo), que le permite desarrollarse con éxito sobre lutita y caliza, resultando una planta pionera en ecosistemas degradados por actividades mineras donde los suelos son pobres y altamente rocosos. Otra estrategia evolutiva de la especie, es que produce una gran cantidad de semillas pequeñas, con cerdas plumosas, características de diáporas con dispersión pogonócora (Dispersión por el viento) (^{Martínez et al., 2012}), lo que les confiere una alta eficiencia para ser dispersadas a largas distancias (^{Cain et al., 2000}). Asimismo, B. veronicifolia presenta una forma de vida hemicriptofita, pierde la parte aérea en los períodos críticos del año (de estación seca o desfavorable), lo que les permite adaptarse a las condiciones de carencia de agua y también escapar de factores que ponen en peligro su supervivencia en estos hábitat (^{Franco, 2005}). Además de ser una especies que acumula altas concentraciones de cadmio, plomo, zinc y cobre, por lo que puede establecerse y crecer en áreas contaminadas con estos elementos característicos de zonas de explotación minera, dándole una ventaja más sobre otras especies al ser tolerante a dichas condiciones (^{Carrillo y González, 2006}).

Referente a la abundancia, la comunidad evaluada presenta 6 867 individuos por hectárea (N/ha). Después de B. veronicifolia, las dos especies que presentaron mayor abundancia fueron Aristida adscencionis (Poaceae) y Melinis repens (Poaceae), en conjunto estas especies sumaron el 77.06% de la abundancia proporcional de la comunidad vegetal. Por otro lado las especies que presentaron los valores más bajos de abundancia fueron Malvastrum coromandelianum (Malvaceae) y Anagalis arvensis (Primulaceae).

A nivel comunidad, el área evaluada presentó 6 352 m² cubiertos por las copas, es decir existe un 63.52% de área con cobertura vegetal. La cobertura vegetal juega un papel muy importante para que se den otros procesos o funciones en el área degradada, por ejemplo crean un microambiente para que se desarrollen otras especies e incorpora material orgánico para la formación del suelo. A nivel especie, se tiene que B. veronicifolia cubre el 90.25% del área cubierta, seguida por Senna lindheimeriana, Dodonaea viscosa y Abutilon dugesii.

La familia Asteraceae registra la mayor frecuencia absoluta, seguida de la familia Poaceae, con 68.20% y 11.04%, siendo la familia Primulaceae la que presenta menor frecuencia absoluta con 0.12%. A nivel especie, B. veronicifolia, aparece en todos los sitios, seguido de Abutilon dugesii y Meximalva filipes con 42% de presencia en los sitios de muestreo.

La familia Asteraceae registra el mayor IVI, reportando más de una tercera parte del peso ecológico para la comunidad vegetal. La especie que sobresale por su peso ecológico fue la especie B. veronicifolia con 59.19 %, mientras que la segunda y la tercera especie con mayor importancia fueron Abutilon dugesii con 4.08% y Senna lindheimeriana con 3.79%.

El gráfico de dominancia-diversidad presenta una distribución de modelo geométrico, según este modelo, la comunidad está compuesta por unas pocas especies pero muy abundantes, las restantes son prácticamente raras. El modelo supone que las especies difieren marcadamente en su dominancia competitiva, de manera que las especies más dominantes ocupan una fracción grande del nicho y las demás especies deben repartirse lo que queda. Este patrón se observa básicamente en estadios tempranos de una sucesión o en ambientes desfavorables (^{Martella et al., 2012}). Para este estudio la única especie que presentó un valor de importancia alto fue B. veronicifolia (Fig. 2).

Fig. 2 Curva de dominancia-diversidad basada en IVI y rango de especies. 

La riqueza específica fue de 22 especies, similar a lo reportado por ^{Mora et al. (2013)} e inferior a lo obtenido por ^{Pequeño et al. (2012)}, en ambos casos se evaluó la regeneración en áreas con perturbación pecuaria en el MET. El valor de riqueza del índice de Margalef fue de DMg = 3.12. Valor similar, y menor, a lo reportado por ^{Moreno et al. (2013)} y ^{Sarmiento et al. (2013)}, quienes evaluaron la regeneración después de una perturbación por incendio. No obstante, la comunidad vegetal presenta una alta riqueza de especies si se compara con otras áreas regeneradas del matorral como lo reporta ^{Pequeño et al. (2012)}, ^{Domínguez et al. (2013)} y ^{Mora et al. (2013)}, áreas perturbadas por actividades pecuarias. De acuerdo al índice de Shannon, la comunidad presenta un valor de .49, valor bajo comparado con los de áreas con historial de uso silvícola y agrícola ya que ^{Jiménez et al., (2012)} registraron valores de diversidad alfa de H' = > 2.24 así como ^{Molina-Guerra et al., (2013)} quienes a su vez estudiaron la composición y diversidad vegetal en áreas con sistemas de pastoreo en el MET del NE de México y obtuvieron valores H' = > 2.22 y ^{Mora et al. (2013)} registró una diversidad alfa H' = 1.95 evaluando el efecto de la ganadería en el MET. No obstante resulta superior a lo registrado por ^{Pequeño et al. (2012)}, quienes presentan valores de H' = 1.27, en un análisis de la restauración, pospecuaria en el MET después de 30 años (Tabla 4).

En términos de la comunidad regenerativa arbórea y arbustiva característica del MET, ninguna de las especies reportadas en este trabajo como abundantes y estructuralmente importantes corresponden a las reportadas en estudios previos de la regeneración del MET en áreas abandonadas luego de su aprovechamiento en ganadería extensiva e intensiva, agricultura, y matarrasa (^{Alanis et al., 2008}; ^{Alanís et al., 2013}; ^{Jiménez et al., 2013}; Tabla 1). Estas diferencias en composición de especies pueden deberse en buena medida a la menor intensidad de la perturbación generado por estas prácticas silvoagropecuarias. Los factores limitantes en las condiciones del sustrato características de este estudio, son la baja cantidad de suelo orgánico y la alta presencia de gravas y arenas gruesas. Otro factor es la escasa disponibilidad de humedad. Estos factores limitantes parecieran restringir el establecimiento, a corto plazo, de las especies colonizadoras típicas de disturbios silvoagropecuarios (^{Alanís et al., 2013}; ^{Jiménez et al., 2013}).

Además de estas diferencias que pudieran sugerir un retraso en el proceso de sucesión, en el estudio se registraron a Acacia rigidula, Cordia boissieri, Havardia pallens, Karwinskia humboldtiana y Leucophyllum frutescens (Tabla 1), especies características y estructuralmente importantes del MET en condiciones prístinas, tanto del estrato arbustivo-arbóreo alto como arbustivo medio (^{García-Hernández et al., 2008}; ^{Mora et al., 2013}). Esto muestra una tendencia a la recuperación de la composición vegetal, ya que se registraron especies típicas de comunidades vegetales de estadíos avanzados de la sucesión.

La información generada en el presente estudio servirá como base para futuros trabajos de restauración y /o rehabilitación de áreas degradadas por la minería en el noreste de México. Los futuros proyectos donde se pretenda llevar a cabo acciones de revegetación, deben tomar en cuenta la selección adecuada de las especies, haciendo énfasis en aquellas especies pioneras que colonizan de manera natural y rápida como las observadas en nuestro estudio.

Conclusiones

Con los resultados de la presente investigación se concluye que: 1) la técnica de restauración de depositar material rocoso y edáfico en el área y excluirla de toda actividad (especialmente pecuaria), genera condiciones favorables para que las especies tolerantes a este tipo de contaminación se establezcan, ya que sus características morfológicas le permiten colonizar y generar condiciones para que la comunidad vegetal del matorral espinoso tamaulipeco se establezca después de la actividad minera a cielo abierto, esta capacidad de regeneración se ve reflejada en sus valores de densidad, cobertura, riqueza y diversidad, 2) dicha comunidad de acuerdo a la gráfica de dominancia-diversidad presenta una distribución de modelo geométrico, ya que está dominada por la alta presencia de la especie B. veronicifolia, la cual no es característica en alguna fase sucesional del MET. 3) La especie de mayor importancia por su contribución estructural a la comunidad fue B. veronicifolia. 4) La familia con mayor presencia fue la Asteraceae lo cual se atribuye a que presenta uno de los mecanismos de dispersión más eficientes. La presente investigación proporcionó información cuantitativa sobre la restauración activa en un sitio post-minería a cielo abierto en el MET, generando información fitosociológica de la comunidad vegetal y elementos cuantitativos que servirán de base para futuros programas de restauración y rehabilitación del ecosistema.