Proyecto SEP-CONACYT ¿Puede la modelación espacial ayudarnos a entender los procesos de cambio de cobertura/uso del suelo y de degradación ambiental?

Modelación histórica del CCU: Reino de Calakmul

Introducción

Las actividades humanas, como la agricultura o el manejo del fuego, causan cambios en los atributos ambientales, incluyendo la calidad y cantidad de los recursos, y pueden tener influencia directa o indirecta en los procesos de pérdida de biodiversidad, procesos de desertificación emisiones de dióxido de carbono y cambio climático (Lambin et al., 2001, Galicia et al., 2007).
Los cambios relacionados con actividades agrícolas han sido constantes y de variada intensidad a través del tiempo, existe registro que las primeras civilizaciones agrícolas aparecieron hace cerca de 8000 años antes del presente, dando inicio al Cambio y Uso del Suelo (CUS) (Bouchard and Usselmann, 2006, Ruddiman and Ellis, 2009). Existe una serie de trabajos que reconocen que el Cambio de Cobertura y Uso del Suelo (CCUS) y la intensificación de prácticas agrícolas en respuesta al crecimiento demográfico generan importantes cambios en las condiciones ambientales a nivel local y regional (Geist and Lambin, 2001, Lambin et al., 2003, Chang-Martínez et al., 2015).
Los modelos de simulación de CCUS nos ayudan a entender los procesos de cambio que ocurrieron en el pasado. Estos modelos nos ayudan a evaluar y proyectar la evolución del paisaje poniendo a prueba diferentes escenarios. Este trabajo se basa en datos arqueológicos y el objetivo es explorar los efectos en el paisaje del sistema agrícola "tumba-roza-quema" una práctica común en Mesoamerica durante el periodo prehispánico.

Descripción del modelo

El modelo es un simulador de CCUS espacialmente explícito y estocástico, es desarrollado con DINAMICA, una plataforma flexible para generar modelos de simulación ambiental. El modelo fue principalmente diseñado para Calakmul, Campeche, México pero este también puede ser usado de manera genérica. Está basado en la unión de varios submodelos que interacciona.

El modelo simula principalmente CCUS con el sistema agrícola "tumba-roza- quema". El modelo tiene tres transiciones de cambio: 1) Bosque a Cultivo, 2) Cultivo a descanso y 3) Descanso a bosque. La cantidad (área anual) de la primera transición depende del tamaño poblacional (necesidad de producción de maíz). Las otras dos transiciones son sistemáticas tomando los parámetros de los datos encontrados del tiempo de permanencia de la práctica agrícola (por ejemplo; el tiempo de permanencia del cultivo es de tres años, después proseguirán 15 años de descanso y este se convertirá en bosque, este bosque será candidato probable para ser cultivo nuevamente). Los lugares ideales para ser parcelas dependerán del mapa de probabilidad. Haciendo parcelas frecuentemente en lugares con mejores condiciones (Ej. Mejor suelo, áreas no inundables, pendientes suaves...) y cerca de los asentamientos humanos.
El submodelo de población; simula el crecimiento de la población usando diferentes escenarios de densidad y tasas de crecimiento, este modelo se une como retroalimentación entre la producción de maíz y el crecimiento, estos es: si el modelo principal no es capaz de mantener la superficie de cultivo (Ej. Falta de área) la tasa de crecimiento disminuirá (y, eventualmente llegará a ser negativo debido a migración o la mortalidad).
Existen otros submodelos dirigidos a simular la disminución de la funcionalidad del ecosistema: el modelo de erosión simula la pérdida de suelo (la erosión será más severa en áreas abiertas como las tierras de cultivo y áreas con pendientes mayores). Si la zona erosionada se recupera más lentamente y es menos adecuada para la producción de cultivos. El modelo de fragmentación moderará la recuperación después del descanso y el bosque tendrá menor crecimiento en las zonas abiertas (más deforestadas), esto limita las áreas disponibles para cultivo.

¿Que se espera del modelo?

El modelo podrá correr basado en diferentes escenarios en consensos y teorías propuestas provenientes de datos arqueológicos como:

• Simular cambios en el paisaje.
• Densidad de población.
• Distribución de la población (concentrados alrededor de las ciudades o mayormente distribuidas homogéneamente en el paisaje).
• Prácticas agrícolas: tiempo de cultivo, tiempo de descanso, ciclos agrícolas, producción por hectárea y movilidad de la agricultura. Como presencia y permanencia e intensificación de la agricultura (Ej. Terrazas, campos elevados...).
• Adicionalmente se le puede introducción periodos de sequias los cuales puede decrecer la relación entre las áreas de cultivo y la producción de alimento (con un efecto negativo en la población).

En ejemplo a continuación, creamos escenarios tomando en cuenta diferentes patrones de distribución de la población. El primer escenario es cuando la población se encuentra dispersa en el territorio (Fig. 3).

Fig. 4 Cambios de uso de suelo categorías a través del tiempo.

El uso de suelo (Fig 4.), representa la simulación cuando los pueblos están dispersos, el cultivo inicia en los lugares más cercanos a los asentamientos desde el primer año y reacciona al crecimiento poblacional a través del tiempo, la distribución homogénea de los asentamientos hace que en un tiempo no muy lejano aproximadamente 40 años, el recurso forestal se ve terminado pronto por la cercanía entre los pueblos genera un agotamiento del recurso forestal.
En un segundo escenario (Fig.5), los pueblos se encuentran concentrados en la región. Como respuesta a la concentración de los pueblos se genera un agotamiento temprano de los recursos dentro de los mismos cuarenta años de simulación.

Literatura citada

BOUCHARD, J.-F. & USSELMANN, P. 2006. Tipologia, mecánica deI sistema y manejo del espacio: modalidades y tecnologías especificas en el uso de técnicas de cultivo. In: VALDEZ, F. (ed.) Agricultura ancestral camellones y albarradas. Contexto social, usos y retos del pasado y del presente. Quito, Ecuador: IFEA.
CHANG-MARTÍNEZ, L. A., MAS, J.-F., VALLE, N. T., TORRES, P. S. U. & FOLAN, W. J. 2015. Modeling Historical Land Cover and Land Use: A Review fromContemporary Modeling. ISPRS International Journal of Geo-Information, 4, 1791-1812.
GALICIA, L., ROMERO, A. G., MENDOZA, L. G. & RAMÍREZ, M. I. 2007. Cambio de uso del suelo y degradación ambiental. Ciencia, 50-60.
GEIST, H. J. & LAMBIN, E. F. 2001. What drives tropical deforestation?. A meta-analysis of proximate and underlying causes of deforestation based on subnational case study evidence, Universidad de Louvian, Ciaco Printshop.
LAMBIN, E. F., GEIST, H. J. & LEPERS, E. 2003. Dynamics Ofland-Use Andland-Coverchange Intropicalregions. Annual Review of Environment and Resources, 28, 205-241.
LAMBIN, E. F., TURNER, B. L., GEIST, H. J., AGBOLA, S. B., ANGELSEN, A., BRUCE, J. W., COOMES, O. T., DIRZO, R., FISCHER, G., FOLKE, C., GEORGE, P. S., HOMEWOOD, K., IMBERNON, J., LEEMANS, R., LI, X., MORAN, E. F., MORTIMORE, M., RAMAKRISHNAN, P. S., RICHARDS, J. F., SKANES, H., STEFFEN, W., STONE, G. D., SEVEDIN, U., VELDKAMP, T. A., VOGEL, C. & XU, J. 2001. The causes of land-use and land cover change: moving beyond the myths. Global Environmental Change, 11, 261-259.
RUDDIMAN, W. F. & ELLIS, E. C. 2009. Effect of per-capita land use changes on Holocene forest clearance and CO2 emissions. Quaternary Science Reviews, 28, 3011-3015.