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Efectos climaticos y antropicos en la morfogenesis de isla Guarumal, Humedal Nacional Terraba-Sierpe, Costa Rica.

Climatic and anthropic effects in the morphogenesis of Guarumal Island, Terra -ba-Sierpe National Wetland, Costa Rica

1. Introduccion

El relieve costero es producto de una compleja dinamica entre agentes endogenos y exogenos que conforman la transicion entre el continente y el oceano, y a su vez dependen de los materiales que los componen, donde interviene la dinamica de elementos particulares o combinados como las olas, las mareas y los aportes fluviales, la intensidad con que los procesos modelan las costas y generan una evolucion constante de dichas geoformas a traves del tiempo. Por tanto, la respuesta de los relieves costeros es producto tanto de la tectonica, geologia, patrones climaticos, oceanograficos, biologicos y antropicos (Bierman & Montgomery, 2014).

Estas modificaciones tienden a variar dependiendo del grado de intensidad que presenten los procesos que modelan estas superficies, por lo que muchas pasaran varios siglos sin cambios notorios en paisajes costeros, mientras que podemos notar a su vez sustanciales modificaciones en la linea de costa ano tras ano. Los ambientes costeros por definicion son cambiantes y no dependen unicamente de las variaciones en el patron de las olas, las mareas o los aportes fluviales, sino que su dinamica es aun mas compleja a partir de un clima variable de manera diaria, mensual, anual y decadal, ademas de los impactos que los cambios en el uso de la tierra y el crecimiento poblacional, sin una planificacion territorial efectiva, generan en las cuencas hidrograficas y terminan modificando los procesos e intensidades de los relieves del litoral (Trenhaile, 2004). Los deltas son las formas de relieve costero mas grandes del planeta, ademas tienen una importante funcion ecosistemica y para las grupos humanos desde la Antiguedad, por sus caracteristicas de fertilidad de sus suelos, las cuales fueron descubiertas desde las civilizaciones de Ur, Mesopotamia y Egipto; ademas, en la actualidad, albergan una alta densidad poblacional en deltas como el Yangtze en China con unos 140 millones de habitantes, el 33% de la poblacion de Nigeria se concentra en el delta del rio Niger, y el 10% de la poblacion de Egipto vive en el delta del Nilo, dada su importancia para la pesca, extraccion de sal, fertilidad de sus suelos y usos portuarios (Evans, 2012).

El Humedal Nacional Terraba-Sierpe (HNTS) se ubica al sureste de Costa Rica, en las coordenadas geograficas 8[grados] 47" Latitud Norte y 83[grados] 38" Longitud Oeste (Figura 1). Dentro de las morfologias que dominan en esta area protegida se encuentran marismas, pantanos permanentes o temporales, la llanura aluvial con influencia marino-costera, asi como el delta de los rios Grande de Terraba y Sierpe; donde domina un patron de drenaje meandriforme con alternancia de barras costeras vegetadas por densos manglares. Este paisaje deriva de una configuracion tectonica compleja, relacionada con el proceso de subduccion entre las placas de Cocos y Caribe, la colision de la dorsal de Cocos al SE del pais (o cordillera volcanica submarina del Coco), ademas de un sistema de fallas regionales transcurrentes asociadas a la placa de Panama que tienen implicaciones directas e indirectas en la sismicidad de la region. Por su parte, la litologia que conforma el delta y sus regiones circundantes se compone de rocas volcanicas del Cretacico hasta el Mioceno, sedimentarias del Pleistoceno, mientras que la capa superior del delta es del Cuaternario.

El delta Terraba-Sierpe se compone de seis bocas: Coronado, Brava, Chiquita, Zacate, Guarumal y Sierpe, en las cuales se han producido distintas modificaciones a lo largo de las ultimas seis decadas, como la desaparicion de la isla Sucesion, el arrastre o lavado de la isla

Zacate e isla El Coco, asi como del manglar y playa en boca Guarumal y, finalmente, la formacion de una nueva isla barrera como una extension de la isla Guarumal (Ortiz, 2008). Cabe tambien destacar que entre 1948 y 2012, las superficies de manglar de este humedal descendieron 1 458 ha, especialmente entre las decadas de 1960 y 1980 (Acuna-Piedra, 2016).

El objetivo de este trabajo consiste en evidenciar los cambios sufridos a traves de 64 anos de la isla Guarumal, entender como evoluciono su morfologia en el tiempo, cuales son las causas de su formacion y desarrollo, y evidenciar como los cambios tanto en el clima como en las actividades humanas se reflejan en el relieve de ambientes fluviomarinos tan cambiantes como lo es el delta del rio Terraba-Sierpe en Costa Rica y analizar como esta dinamica es la tendencia global tanto en regiones templadas como tropicales.

2. Metodologia

Se realizo una reconstruccion de la evolucion geomorfologica de boca e isla Guarumal a partir de la georeferenciacion y fotointerpretacion de tres fotografias aereas de los anos 1948, 1972 y 1992 a escala 1:50 000, 1:20 000 y 1:60 000 respectivamente, las cuales fueron suministradas por el Instituto Geografico Nacional de Costa Rica (IGN). Ademas, se conto con una imagen satelital Rapid Eye del ano 2012 con resolucion de 5 m obtenida del Centro Nacional de Alta Tecnologia Costa Rica (CeNAT). Para cada una se digitalizaron los tres tipos de barras costeras presentes: submarinas, insulares y litorales (Lugo, 2011), caracterizadas de acuerdo con su textura, dinamica, forma, color y cobertura de vegetacion; de esta manera se genero una cronologia de los cambios de las barras costeras en boca Guarumal (Figura 2). La informacion se proceso mediante los Sistemas de Informacion Geografica (SIG) en el programa Arc Gis version 10.2.

Para comprobar la clasificacion de las barras, se hizo un trabajo de campo donde se obtuvieron entre dos y tres muestras de suelo de aproximadamente 2 kg para cada tipo de barra (8 en total) a una profundidad de 30 cm. Posteriormente, las muestras se llevaron al Laboratorio de Geografia Fisica la Escuela de Ciencias Geograficas de la Universidad Nacional y se procesaron para obtener la textura de cada una de ellas mediante los metodos de Bouyoucos (obtencion de los porcentajes de arenas, limos y arcillas) y granulometrico (determinacion de los porcentajes de cada tipo de arena); para este ultimo metodo se utilizaron seis tamices: N.[grados]10 (2 mm), N.[grados]13 (1,4 mm), N.[grados]35 (0,5), N.[grados]60 (0,25 mm), N.[grados]120 (0,125 mm),N.[grados] 170 (0,09 mm) y N.[grados]230 (0,063 mm). Para este ultimo se dividen en arenas gruesas de (2-0,5 mm), arenas medias (0,5-0,25 mm) y arenas finas (0,25-0,063 mm; United States Department of Agriculture [USDA], 2004). El conjunto de analisis, trabajo de campo y fotointerpretaciones permitio conocer los procesos de formacion de las barras costeras y caracterizar la evolucion geomorfologica de boca Guarumal. Ademas, se calcularon las areas para cada ano de la extension territorial de isla Guarumal, para entender los cambios areales que la isla fue teniendo a lo largo de 64 anos de analisis. Por ultimo, se discuten las razones por las cuales se creo la isla Guarumal durante el periodo de estudio, teniendo en cuenta causas de su formacion y desarrollo asociado a cambios en el clima y en las actividades humanas.

3. Resultados

El caso de boca Guarumal es peculiar en comparacion con las otras desembocaduras del HNTS, ya que en la parte norte se conformo una isla en un periodo de 40 anos. Para 1948 no existia ninguna isla, sino pequenos bancos de sedimentos aislados, identificados como barras submarinas e insulares. Sin embargo, en la parte sur de la boca habia una barra con direccion norte-sur conformada con una solida cubierta de vegetacion que funcionaba como una barrera de depositos, la cual se mantuvo estable en cuanto a la dinamica de sedimentacion (Figura 3).

En el analisis textural de los tres tipos de barras (submarinas, insulares y litorales) presentes en la isla Guarumal se evidencia la diferenciacion que hay entre ellas, asi como su dinamica. Las barras submarinas son la primera etapa de deposito donde se asientan los sedimentos de fondo y en suspension, estas se desplazan hacia las costas, ya que las mareas influyen en el arrastre de material; en campo se observa que son barras recientes, presentan porcentajes altos de arena ademas bajos en limos y en arcillas y estan dominadas por granulometrias gruesas y, en menor porcentaje, por las arenas medias y finas. Las barras insulares se definen como el resultado evolutivo de la barra submarina donde se inicia un afloramiento del material acumulado sobre el nivel del mar que forma islas; se determino que para las barras insulares las muestras de sedimentos estuvieron dominadas en mas del 90% por arenas. Las barras litorales se consideran como el proceso final en la consolidacion de barras costeras, las cuales logran establecerse de forma paralela a la linea de costa con un origen basado en la saturacion y la fijacion de un basamento sedimentario; los muestreos realizados en las barras litorales presentaron variacion en su contenido de arenas, limos y arcillas; aunque las arenas, al igual que en las barras anteriores, fueron dominantes.

Para 1972, en el sector norte se empieza a conformar una isla con presencia importante de barras insulares y litorales con direccion norte-sur, asi como barras submarinas, que sumaban 120 ha. Por su parte, en el sector sur se da la desaparicion de la barra que estaba consolidada, por lo que a su vez pierde la vegetacion que la cubria, lo que quedo del resto del terreno pasa a tener depositos de las tres diferentes tipologias de barras. A continuacion, en 1992, en el sector norte, los materiales que conforman la isla siguen consolidandose, aunque perdiendo area correspondiente a barras submarinas y, a su vez, tomando una forma arqueada con direccion noreste. Es importante resaltar que a pesar de que en el periodo de 1972 a 1992 se da un proceso de erosion significativo, en la parte de la desembocadura del rio Sierpe en el sector de Boca Guarumal, se presento un proceso diferente, ya que se estabiliza el material sedimentario e inicia la consolidacion de las barras litorales y se conforma la isla Guarumal, lo cual se debe a que las zonas sometidas a procesos erosivos tambien podrian mantener un proceso de deposito en sus areas adyacentes, modificando sus extensiones originales. En el caso del sector sur, la isla muestra un patron de estabilidad sin presencia significativa de barras de cualquier tipo. Cabe senalar que, para 1992, la isla Guarumal, con la presencia de las barras litorales, contaba con mas de un 60% de terreno cubierto con vegetacion, principalmente por pastos y especies colonizadoras propias de las areas costeras, como Uniola pittieri, Canavalia rosea y Entada polystachya.

Finalmente, para el ano 2012, el sector norte logra consolidarse como una isla firme con direccion noroeste denominada isla Guarumal, donde se aprecia vegetacion homogenea en gran parte de su area, la cual alcanza 177 ha. Tambien se observa en la isla un fuerte deposito de barras submarinas que la conectan en marea baja con el terreno firme de la planicie deltaica; todos estos procesos son promovidos por las mareas que se presentan en esta desembocadura y la interrelacion con otros procesos como el aporte fluvial de las cuencas que alimentan el sistema deltaico (Figura 4).

4. Discusion

Los cambios en las formas de relieve de distintos deltas del mundo, a partir de la subsidencia tectonica, los cambios en el nivel del mar, modificaciones temporales en los patrones climaticos, asi como lo impactos directos e indirectos de las actividades humanas, como es el caso de la isla Guarumal en el delta Terraba-Sierpe, han sido ampliamente estudiados en otras latitudes del mundo (Evans, 2012). Para entender las problematicas ambientales que se suscitan en los sistemas deltaicos a escala global, es importante analizar algunos casos de latitudes tanto tropicales como templadas para vincular sus dinamicas endogenas, exogenas y antropicas.

En el mar Mediterraneo, durante los ultimos 3000 anos, han sido registradas las perturbaciones humanas en distintos deltas como el Ebro, Po, Arno y Ombrone, los cuales presentaron crecimientos marcados y sostenidos una vez que la poblacion rural aumento, el incremento de las descargas fluviales, el desarrollo tecnologico y la urbanizacion; lo que se contrapone con los ultimos 50 anos, donde se disminuyen las tasas de sedimentacion, debido a la reforestacion, retencion por parte de distintos reservorios, regulacion fluvial y dragado, lo que ha resultado en la erosion de los deltas y sistemas estuarinos; ademas queda claro que el Mediterraneo es considerado un punto caliente del calentamiento global con efectos directos en el cambio climatico y aumento del nivel del mar (Anthony, Marriner & Morhange, 2014).

En el delta del rio Po en Italia, las modificaciones realizadas por tecnicos venecianos hace mas de 2000 anos modificaron, significativamente, la morfologia original del delta y no es sino hasta la mitad del siglo XX cuando la progradacion del delta era sostenida en el tiempo, dado el abundante aporte de sedimentos a este sistema fluvial por las intensas variaciones en la cobertura de bosques a usos agropecuarios durante este largo periodo; ademas, las mismas caracteristicas morfologicas de este delta lo hacen el humedal mas grande de Italia y, a su vez, uno de los mas afectados por la intervencion humana debido a dragados, presiones antropicas como la construccion de represas y la extraccion de agua con metano, lo que ha favorecido la evolucion geomorfologica de este delta (Simeoni & Corbau, 2009).

Por otro lado, al noreste del delta del rio Nilo, los cambios geomorfologicos asociados con el aumento del nivel del mar, resultado del calentamiento global, se han vinculado como consecuencias de las actividades humanas, donde entre 1955 y 2002 se constato que la pesca, el reclamo de tierras, la urbanizacion, la produccion de sal y la construccion de caminos redujo la superficie de la laguna costera de Manzala a menos de su 50% original (El Banna & Frihy, 2009).

Por otro lado, los deltas tropicales tambien presentan importantes impactos ambientales por las altas tasas de deforestacion, sobreexplotacion de los recursos naturales e intensas tasas de cambios en los usos de la tierra en paises en desarrollo (Goudie, 1993). Los deltas que tienen mayores extensiones se vinculan con las regiones tropicales, donde ejemplos como el Amazonas, Ganges, Mekong, Mississippi, Orinoco, Indus, Niger, Nilo y Senegal estan dentro de los primeros lugares en terminos de area de sus planicies deltaicas (Evans, 2012). Un caso donde la degradacion de las tierras como influencia antropica directa ha variado las condiciones originales de un relieve tropical es el delta del rio Niger en Nigeria, el cual, por la explotacion del petroleo, asi como por la rapida urbanizacion de la ciudad de Lagos, vario significativamente las caracteristicas de las morfologias deltaicas (Oyegun, 1993).

Otro claro ejemplo de un delta tropical es expuesto por Brunier, Anthony, Goichot, Provansal & Dussouillez (2014), donde se asocian problemas de sobreexplotacion de materiales del lecho del rio del tercer delta mas grande del mundo, el Mekong en Vietnam, como son la intrusion salina, asi como la erosion costera y lateral de los rios, ademas del impacto ecosistemico en las especies salobres del delta, por la construccion de represas hidroelectricas en Laos, Tailandia, Camboya y Vietnam.

Paralelamente, tanto las consecuencias de los cambios futuros en el clima, asi como en la dinamica de las actividades antropicas, los deltas costeros van a responder con modificaciones significativas al calentamiento global en regiones tanto frias, tropicales o aridas, dependiendo de las variaciones de los patrones de precipitacion, escorrentia y tasas de erosion a partir de los cambios en el uso de la tierra, por lo que los deltas expresarian cambios morfologicos a partir del efecto combinado del aumento del nivel del mar, la subsidencia local y la velocidad de acrecion de sus sedimentos (Goudie, 2006).

Los efectos antropicos que modifican los deltas no se circunscriben unicamente al efecto de los cambios en el uso de la tierra, sino que abarcan desde la construccion en levees como es el caso del delta del rio Mississippi, la extraccion de grandes cantidades de sedimentos del lecho del rio, la construccion de represas que modifican el caudal de los afluentes del delta, el aumento de la deforestacion que aumenta considerablemente el flujo de sedimentos, la contaminacion de las aguas por la construccion de caminos, minas y las aguas residuales de ciudades; por otro lado, algunas practicas positivas en terminos ecologicos, como la reforestacion, el cese de la actividad agricola y la invasion de maleza en las cuencas altas mas bien disminuyen el aporte de sedimentos y favorecen la erosion costera en los deltas, lo que afecta la agricultura y economias locales y aguas abajo en el delta (Evans, 2012). Por tanto, el analisis de los deltas debe verse desde un punto de vista holistico, donde se busque un manejo sustentable y sostenido en el tiempo, por medio de la gestion integral de cuencas hidrograficas.

Los factores que han influido de forma significativa en una dinamica que ha venido alternando entre la erosion y agradacion de la linea de costa y, por consiguiente, de la morfologia de isla Guarumal se podrian dividir en naturales y antropicas. Las primeras han sido el aumento o descenso de la altura media de las mareas en diversos periodos (Lizano, 2015), las oscilaciones de precipitacion, debido a la variabilidad climatica producto del Fenomeno ENOS, condicionando periodos de fenomenos de El Nino (mas erosion debido a un menor aporte fluvial) y La Nina (por el aumento en la sedimentacion fluvial) en el delta Terraba-Sierpe (National Oceanic and Atmospheric Administration [NOAA], 2016).

Por otro lado, las razones de la creacion de la isla se asocian con la actividad antropica a partir de la decada de 1950 en las subcuencas de los rios General y Coto Brus (que conforman el rio Terraba). Esta actividad del ser humano ha causado fuertes tasas de erosion por la agricultura de cultivos como la cana de azucar, el cafe y la pina, ademas de un desarrollo de ganaderia extensiva en laderas donde se propicia la reptacion, la arroyada y escorrentia superficial (Krishnaswamy, Halpin & Richter, 2001; Quesada-Roman, 2013); ademas de una intensa transformacion e impacto ambiental por los acelerados cambios de los usos del suelo en la cuenca del rio Grande de Terraba, que han provocado un mayor arrastre de sedimentos a partir del aumento de la frontera agricola y la intensa deforestacion desde la decada de 1950, dada la explosion poblacional en la zona sur de Costa Rica (Cedeno et al., 2012).

No obstante, tambien hay que resaltar el papel de las politicas ambientales a partir de la decada de 1990, ya que desde 1994, en este humedal inicia el proceso de categoria de area protegida, asi como el desarrollo de varia legislacion que resguarda el humedal como la Ley de Conservacion de la Vida Silvestre (N.[grados] 7317), la Ley Organica del Ambiente (N.[grados] 7554) y la Ley Forestal (N.[grados] 7575); ademas se otorgan diferentes ratificaciones entre ellas ser un sitio RAMSAR, establecido por la Ley N.[grados] 7224, mediante el Convenio Internacional: La Convencion Relativa a los Humedales de Importancia Internacional Especialmente como Habitat de Aves Acuaticas (Pizarro et al., 2004).

De acuerdo con Acuna-Piedra & Quesada-Roman (2016), los escenarios de cambio climatico para las proximas decadas indican que la region que comprende el delta Terraba-Sierpe sufrira importantes reducciones en las precipitaciones. Esta proyeccion puede asociarse a una mayor erosion de las barras costeras de la isla, procesos del relieve constantes que han alternado con la sedimentacion en este sistema deltaico en las ultimas seis decadas, debido a la variabilidad climatica y a los cambios en los usos de la tierra en las cuencas que alimentan la dinamica litoral. Por tanto, el sostenido monitoreo de los cambios en unidades de relieve cambiantes como la isla Guarumal justifican su importancia para los ecosistemas del humedal mas grande de Costa Rica.

Caracteristicas similares en los cambios geomorfologicos acaecidos en isla Guarumal han sido vistos en isla Damas en Quepos, donde se estudiaron 50 anos de cambios a partir de registros fotograficos, entre ellos la obstruccion de la salida al mar del rio Paquita, lo que ha llevado a procesos erosivos en la isla y ocasionado la perdida de vegetacion de mangle e inestabilidad de esta forma de relieve. Se consideraba que dadas las caracteristicas mareograficas, asi como su dinamica fluvial, los rios Paquita y Parrita podrian generar procesos diferenciados de erosion y sedimentacion en las futuras decadas (Lizano & Salas, 2001).

5. Conclusiones

La isla Guarumal llego a nacer y desarrollarse hasta alcanzar 177 ha de extension entre 1948 y 2012, 64 anos en los que los cambios en el clima en temporalidades anuales y multidecadales asociadas al Fenomeno ENOS han modelado naturalmente estos ambientes fluviomarinos. Tambien influencio su desarrollo la explosion urbana y el crecimiento poblacional a lo largo de las cuencas de los rios General y Coto Brus que conforman el rio Terraba, asi como del rio Sierpe, con la dinamica de cantones agropecuarios del sur de Costa Rica como Perez Zeledon, Buenos Aires, Coto Brus y Osa, donde se genero, a partir de la decada de 1950, una intensa deforestacion promovida por el cambio en el uso de la tierra de bosques a pastos y zonas de cultivo. No obstante, no todo ha sido malo para el delta Terraba-Sierpe y la isla Guarumal, ya que a partir de 1990 se han desarrollado politicas ambientales que protegen sus humedales, especialmente el manglar y, por ende, favorecen a la estabilidad de esta nueva geoforma.

Para la salvaguarda futura de los ambientes de transicion marino-costera, es fundamental el conocimiento y caracterizacion geomorfologica de los sistemas fluviomarinos para su evaluacion y manejo, que no solo se limita a una descripcion y delimitacion de sus formas de relieve en un periodo de tiempo dado, sino que incluye un sopesado analisis ecologico, de la calidad de sus aguas y del impacto que pueden tener estas morfologias y ecosistemas por un mal manejo de las politicas publicas (Pye y Blott, 2014). Ademas, se requiere un mejor conocimiento de las fuentes de sedimentos fluviales y tasas de sedimentacion costera en distintas escalas espaciales y temporales, entendimiento de los procesos morfodinamicos costeros y la determinacion de los cambios en la linea de costa; esfuerzos que deben estar balanceados por estrategias de desarrollo economico que no solo beneficien a los desarrollos inmobiliarios costeros de alto costo, sino tambien a un turismo abierto, de bajo costo y con un valor ecologico (Anthony et al., 2014).

En diferentes paises se ha partido de medidas de manejo que Simeoni & Corbau (2009) proponen como el no hacer nada, un manejo del retroceso o avance de las morfologias costeras, la introduccion de medidas estructurales y la proteccion de ambientes naturales; donde una gestion integral de cuencas hidrograficas, asi como de las zonas marino-costeras prive, antes que intereses politicos, socioeconomicos y culturales. Dichas medidas deben ser consideradas por las instancias responsables de la toma de decisiones a futuro. La tendencia acumulativa y de crecimiento de isla Guarumal se mantendria en el tiempo, mientras no se desarrollen fenomenos del Nino sostenidos por varios meses o anos, ya que el aporte constante de sedimentos que actividades agropecuarias como el cultivo de la pina, cana de azucar, arroz, cafe, pasturas, palma africana y otros cultivos se mantendria en los cantones de Perez Zeledon, Buenos Aires, Coto Brus y Osa.

DOI: http://dx.doi.org/10.15359/rca.51-2.9

6. Referencias

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Adolfo Quesada-Roman (a), Jessica Francini Acuna Piedra (b)

[Recibido: 28 de febrero 2017; Aceptado: 02 de mayo 2017; Corregido: 05 de mayo 2017; Publicado: 01 de julio 2017]

(a) Geografo, academico e investigador de la Escuela de Ciencias Geograficas de la Universidad Nacional de Costa Rica, adolfo.quesada@gmail.com

(b) Geografa, investigadora del Proyecto Humedales, SINAC-GEF-PNUD-MINAE. Santo Domingo de Heredia, Costa Rica. fran1993piedra@gmail.com

Leyenda: Figura 1. Localizacion de la isla Guarumal en el contexto del HNTS.

Leyenda: Figura 2. Tipos de barras en el Humedal Nacional Terraba Sierpe: a) barras submarinas, b) barras insulares, c y d) barras litorales.

Leyenda: Figura 3. Cambios morfologicos en boca Guarumal entre 1948 y 2012.

Leyenda: Figura 4. Evolucion geomorfologica de la isla Guarumal entre 1948 y 2012.
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Title Annotation:NOTA TECNICA
Author:Quesada-Roman, Adolfo; Acuna Piedra, Jessica Francini
Publication:Ciencias ambientales
Date:Jul 1, 2017
Words:5127
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