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Evolucion geomorfologica y vegetacion costera de playa Palmeras Parque Nacional Natural Isla Gorgona, Pacifico Colombiano.

Geomorphological evolution and coastal vegetation of Palmeras Beach Gorgona Island National Natural Park, Colombian Pacific

INTRODUCCION

La geomorfologia de las playas en costas rocosas es resultado de diversas interacciones de procesos naturales y antropogenicos (Adriani & Walsh, 2007). La dinamica de los sedimentos en relacion directa con la hidrodinamica es el principal factor responsable de la geomorfologia, asi como de los procesos de erosion y sedimentacion que tienen lugar en estas playas (Calhoun et al., 2002). En general, los procesos erosivos son causados principalmente por el oleaje (Kench et al., 2006; Adriani & Walsh 2007; Llanes et al., 2009) incluso en playas dominadas por la marea, pues existe un gradiente transversal a la costa de la magnitud de las corrientes por marea, siendo relativamente fuertes costa afuera pero insignificantes sobre la playa (Dehouck et al., 2009).

La vegetacion (natural o cultivada) es otro de los factores que interactua en la dinamica y la configuracion de la playa. La composicion y estructura de la vegetacion dependen de la topografia, salinidad, sustrato, nivel y frecuencia de la inundacion del mar (Ghazanfar, 1999; Perillo et al., 2009). Ademas, el establecimiento de cultivos o la deforestacion, pueden modificar los procesos de sedimentacion y erosion, y conjuntamente dar forma final a la playa y determinar sus tendencias de largo plazo a la erosion o acrecion (Komar, 1998; Dawson & Smithers, 2010).

Desde el punto de vista geomorfologico, las playas en islas rocosas exhiben caracteristicas particulares. Tienen salientes rocosas (headlands) que delimitan sus extremos y restringen el transporte longitudinal de sedimentos (playas encajadas o pocket beaches) e intervienen en la formacion de cuspides y barras de arena, debido a la resonancia de ondas estacionarias, lo cual no es tipico en costas abiertas (Ozkan-Haller et al., 2001; Dehouck et al., 2009). A pesar que las playas en islas rocosas tienden a ser mas pequenas que las abiertas, la variabilidad espacial y temporal en los tamanos de grano, pendiente, forma del lecho, proveniencia de los sedimentos e incidencia del oleaje puede ser muy amplia (Dehouck et al., 2009; Naylor et al., 2011), y su respuesta a eventos extremos es diferente que en costas arenosas. Las costas arenosas responden de manera instantanea, y tienen una capacidad mayor de recuperarse y regresar a su estado anterior, mientras que las costas rocosas son mas resistentes ante estos eventos pero, una vez que cambian su configuracion, generalmente les es imposible recuperarse (Pethick & Crooks, 2000).

La vegetacion costera juega un papel primordial en el equilibrio de estas playas. Esta garantiza proteccion del suelo y con ello de las comunidades vegetales y animales interactuantes, ante mareas y vientos fuertes, asi como de poblaciones humanas que viven en zonas costeras continentales e insulares (Mederos, 2005). Especialmente las complejas redes de raices dan cohesion a los sedimentos y pueden disminuir el impacto de estos eventos. El sistema de raices de la palma de coco (Cocos nucifera L.) varia segun el sustrato en el que se encuentre: en tierra firme la longitud de las raices alcanza 5 m y en substratos arenosos 7 m. Las raices pueden ocupar un radio de ~6 m, y como sistema de anclaje de la palma permite la retencion efectiva del sustrato donde crece (Carr, 2011).

La interaccion de factores como la cota de inundacion del mar, temperatura y precipitacion son claves para determinar la colonizacion y dominancia de plantas halofitas, herbaceas o lenosas en las playas. Esta vegetacion, a su vez, incide en la infiltracion y salinidad del agua intersticial de los sedimentos (Lara & Cohen, 2006). Adicionalmente, la granulometria de los sedimentos, principalmente arenas (62 [micron]m-2 mm), y los altos niveles de radiacion que imperan en las playas, inciden en la estructura y vigor de las diferentes formas de crecimiento (Duran & Mendez, 2010), y constituyen un factor limitante adicional para el establecimiento de especies tolerantes a la sombra.

No obstante, la erosion costera afecta la vegetacion, al exponer las raices superficialmente y causar su desecacion; de la misma forma, la depositacion de sedimentos las puede asfixiar. Adicionalmente, la salinidad y la inundacion causada por tormentas causan mortalidad de arboles adaptados a condiciones de inundacion por agua dulce (Stanturf, 2007).

La playa Palmeras esta ubicada al sur occidente del Parque Nacional Natural (PNN) Isla Gorgona. La vegetacion de la playa esta dominada por una plantacion de palma de coco (Cocos nucifera L.), establecida aproximadamente hace 150 anos (Ministerio del Medio Ambiente, 1998) y ha sido usada tradicionalmente por al menos dos especies de tortugas marinas para el desove (Camacho-Mosquera et al., 2008; Amorocho & Reina, 2008; Amorocho et al., 2012). Aunque las raices de las palmas conceden soporte a los nidos de las tortugas, brindandoles mayor cohesion a los sedimentos, algunos de los sitios potenciales para el desove de las tortugas estan ocupados por estas raices. En los ultimos anos la erosion costera ha disminuido el ancho de playa, haciendo que las tortugas, en busqueda de nuevos lugares para sus nidos, por encima del nivel de inundacion del mar, compitan por espacio con las raices de las palmas. Sin embargo, no se conocen las tasas de erosion de largo plazo, ni la variabilidad espacio temporal de la geomorfologia de la playa, las variables que la determinan, ni como la vegetacion natural responde a estas variaciones.

Por lo anterior, esta investigacion se propuso identificar las variaciones espaciales en la sedimentacion, la morfologia y vegetacion de esta playa, asi como la dinamica de los sedimentos en escalas estacional a interanual, resultado de los procesos costeros que interactuan en este sector de la isla, y la relacion con la vegetacion natural predominante. Se presentan resultados de la geomorfologia general obtenidos a partir del levantamiento de un modelo digital de elevacion; un analisis de las tendencias de erosion y sedimentacion a partir de mediciones sistematicas de perfiles de playa durante 15 meses; un analisis de la planta de equilibrio basado en una serie reconstruida de oleaje de 19 anos; y la relacion de la morfologia con la vegetacion, desde mediciones realizadas en 15 parcelas establecidas a lo largo de la playa.

MATERIALES Y METODOS

Area de estudio

Isla Gorgona, es una isla rocosa mesomareal situada a 30 km del continente (Fig. 1), es el territorio insular mas extenso sobre la plataforma continental del Pacifico colombiano, con cerca de 13,2 [km.sup.2] (Giraldo et al., 2008). Playa Palmeras, con 1,2 km de longitud, a pesar de estar limitada por puntas rocosas, no se configura netamente como una playa encajada, especialmente en el sector sur, donde las rocas tienen espacios que permiten la circulacion de sedimentos.

Playa Palmeras tiene un regimen mesomareal (amplitud de hasta 4 m de carrera de marea). Es un sistema costero complejo en el que intervienen procesos hidrodinamicos como difraccion del oleaje inducida por el islote Gorgonilla (Fig. 1); reflexion, asomeramiento y refraccion; interaccion no lineal de frentes de onda en el sector sur; y sistemas de corrientes inducidas por marea, viento y geostrofia, ademas de las asociadas a la rotura del oleaje, que transportan gran cantidad de sedimentos en el contorno de la playa.

Gorgona esta influenciada por la variacion estacional de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), que genera un patron de lluvia unimodal, con maximos de septiembre a octubre (epoca humeda), minimos de diciembre a febrero (epoca seca), y un promedio de 6.661 mm ano-1 (Blanco, 2009). Tambien recibe la influencia interanual del fenomeno de El Nino-Oscilacion del Sur (ENSO), cuya fase calida -El Nino- aumenta la temperatura del aire, y reduce la lluvia y los caudales continentales, ocurriendo lo contrario en la fase humeda de La Nina (Poveda, 2004; Blanco, 2009).

Cuando la ZCIT se encuentra en la latitud minima, alrededor de los 2[grados]N (abril), los vientos Alisios del noreste ingresan al Pacifico a traves del Istmo de Panama. Cuando esta en su maxima latitud (8-10[grados]N), en octubre, dominan los Alisios del sureste (Kessler, 2006). Esta dominancia estacional de los vientos determina la circulacion, anomalias del nivel del mar y oleaje de la region (Rodriguez-Rubio & Schneider, 2006; Kessler, 2006). En la epoca seca (ZCIT al sur) se presentan corrientes predominantes hacia el norte sobre la plataforma continental, en la epoca humeda (ZCIT al norte) las corrientes sobre la plataforma tienen direccion sur.

Durante la mayor parte del ano (marzo-diciembre) el oleaje proviene del SW y SSW, con periodos asociados de 13,8 [+ o -] 1,8 s y 14,0 [+ o -] 1,8 s, y alturas significantes entre 0,83 [+ o -] 0,16 m y 0,96 [+ o -] 0,22 m. En enero y febrero (epoca seca) el oleaje incidente se caracteriza por provenir desde el NWW, con alturas significantes entre 0,89 [+ o -] 0,22 m y 0,99 [+ o -] 0,26 m, y periodos entre 13,8 [+ o -] 2,0 s y 14,0 [+ o -] 1,9 s (Restrepo et al., 2009).

Sobre los cambios del nivel del mar en la zona, no hay datos concluyentes. El mareografo cercano con el registro mas similar al de Gorgona es el de Tumaco (Fig. 1). De acuerdo con Restrepo et al. (2009), la tendencia de largo plazo de este registro entre 1953 y 2000 es de descenso (-1,14 mm [a.sup.-1]), debido a levantamientos tectonicos. En general, toda la region del Pacifico colombiano esta afectada por intensa actividad tectonica que se sobrepone a las tasas de ascenso globales. Especificamente en Gorgona, han habido cambios abruptos en el nivel de la isla durante terremotos, particularmente en los mas intensos como los de 1906, 1979 y 2007 (Bermudez et al., 2008).

Morfologia de playa

En mayo de 2011 se levanto la topografia de detalle de la playa utilizando un GPS diferencial Topcon y se obtuvo un Modelo Digital de Elevacion (MDE) actualizado del sistema (Fig. 2), ademas de la batimetria de las zonas costeras aledanas con una ecosonda Hummingbird de 200-28 Hz. Entre octubre de 2010 y septiembre de 2011 se levantaron, quincenalmente, cinco perfiles topograficos perpendiculares a la playa, distribuidos cada 200 m (Fig. 1), y entre el 20 de julio y 5 de septiembre de 2011 se midieron de dos a tres veces por semana. En octubre de 2010 (epoca humeda) y febrero de 2011 (epoca seca) se recolectaron muestras de sedimentos de la playa, para analisis granulometrico, sobre los cinco perfiles, en las zonas seca, humeda, de lavado y de rompiente.

Los perfiles y la topografia se llevaron a un mismo nivel de referencia utilizando como datum los promedios de las bajamares de sicigia, calculados en la serie de nivel del mar de 49 anos (1959-2008), medida en el municipio de Tumaco (Fig. 1). Se definieron los niveles medio alto (NMA, promedios de las mareas altas), medio medio (NMM, promedio de la serie completa) y medio bajo (NMB, promedio de las mareas bajas) en cada perfil medido. Finalmente, se utilizaron las aproximaciones de Masselink & Short (1993) y de Guza & Inman (1975) para realizar el analisis de estados morfodinamicos.

[FIGURA 1 OMITIR]

El analisis de largo plazo de planta de equilibrio se desarrollo con el programa computacional SMC (Sistema de Modelado Costero, Gonzalez et al., 2007) cuya aplicacion ha sido ampliamente validada internacionalmente (Gonzalez & Medina, 2001; Gonzalez et al., 2007; Klein et al., 2010; Lausman et al., 2010; Raabe et al., 2010). Para este analisis se utilizo la direccion del Flujo Medio de Energia (FME) del Oleaje tal como se expresa en las ecuaciones 1, 2, 3 y 4, a partir de una serie de oleaje de 19 anos, reconstruida para un punto en el norte del islote Gorgonilla (donde el oleaje sufre la mayor difraccion, Fig. 1), a partir de la propagacion desde aguas profundas de una serie del reanalisis del proyecto GOW (Globe Ocean Waves, Reguero et al., 2012) utilizando el modelo SWAN (Simulating Waves Nearshore; The SWAN Team, 1999). Mayores detalles de la metodologia implementada pueden ser encontrados en Osorio et al. (2014).

[FME.sub.y] = 1/8 [rho]g[H.sup.2]Cgsen([theta]) Ec. 1

[FME.sub.x] = 1/8 [rho]g[H.sup.2]Cgcos([theta]) Ec. 2

donde [FME.sub.x]: Flujo medio de energia en direccion x, [FME.sub.y]: flujo medio de energia en direccion y, [rho]: densidad del agua del mar, g: gravedad, [theta]: altura de ola, Cg: celeridad de grupo del oleaje y &: angulo de incidencia del oleaje.

El FME resultante se obtiene de la Ec. 3 y la direccion asociada de la Ec. 4:

FME = [raiz cuadrada de (FME[x.sup.2] + FME[y.sup.2])] Ec. 3

[[theta].sub.FME] = [tan.sup.-1] FMEy/FMEx Ec. 4

[FIGURA 2 OMITIR]

Se selecciono el modelo de equilibrio que mejor se ajusto a la forma en planta observada en una imagen satelital Ikonos del 2008, que fue la parabola de Hsu & Evans (1989) (Gonzalez & Medina, 2001; Gonzalez et al., 2007; Raabe et al., 2010). Asimismo, se selecciono el punto de difraccion que mejor se ajusto a la forma en planta general, teniendo en cuenta todos los parametros necesarios que se definen en el modelo analitico (Gonzalez & Medina 2001; Gonzalez et al., 2007; Raabe et al., 2010).

Vegetacion

Para el muestreo de la vegetacion en la playa, se establecieron cada 50 m dos parcelas concentricas de 500 [m.sup.2] y 25 [m.sup.2] (Fig. 1), a lo largo de un transecto paralelo a la linea de costa, en direccion sur-norte. Adicionalmente, en cada parcela de 500 [m.sup.2] se ubicaron dos parcelas cuadradas de 1 [m.sup.2]. En las parcelas de 500 [m.sup.2] se registraron, marcaron y ubicaron todas las palmas de coco, clasificadas en adultos (>4 m de altura), juveniles (1-4 m de altura) y plantulas (<1,5 m), y todos los individuos de otras especies arboreas que tuvieran diametro a la altura del pecho (DAP) mayor o igual a 10 cm. A cada palma se le registro el estado fenologico, la altura total, con clinometro Suunto, y el DAP con cinta metrica, y con base a este ultimo se calculo el area basal. En las parcelas de 25 [m.sup.2] se registro la altura y el DAP a los individuos de especies diferentes al coco, con DAP entre 1 y 10 cm. En las parcelas de 1 [m.sup.2] se registro el porcentaje de cobertura de las especies herbaceas y arbustivas presentes.

Se realizaron analisis de ordenacion para establecer la relacion entre la cobertura de especies tanto en las parcelas grandes como pequenas con un Analisis de Correspondencia Canonico (ACC) utilizando CANOCO (Ter Braak & Smilauer, 2003), y con base en estos resultados se seleccionaron las variables mas importantes y las especies mejor indicadoras de las condiciones ambientales. Por medio de analisis de regresion multiple (Statgraphics Centurion XV, Version 15.1.02) se seleccionaron las variables que mejor explicaron la distribucion de especies y las caracteristicas estructurales de la vegetacion.

RESULTADOS

Morfologia

El perfil tipico de la playa (Fig. 3), desde la isla hacia el mar, comienza en un terreno consolidado con vegetacion dominada por palmas de coco, que se separa de la playa (terreno no consolidado) por un escalon de altura variable espacial y temporalmente dependiendo de la dinamica de los sedimentos arenosos. Continua la zona seca de la playa, definida entre el limite del terreno consolidado (que puede ser el escalon) y el NMA; la zona humeda entre el NMA y el NMB; y la zona sumergida entre el NMB y la profundidad de cierre de la playa (hasta que el oleaje toca fondo, Bernabeu et al., 2003). El analisis de estados morfodinamicos (Masselink & Short, 1993; Guza & Inman, 1975) indico que la mayor parte del tiempo la playa se encuentra en estado reflejante, con un tamano de grano promedio de 0,5 mm en la epoca seca y 1,2 mm en la epoca humeda.

[FIGURA 3 OMITIR]

La playa se puede dividir geomorfologicamente en dos sectores debido a la difraccion del oleaje en un afloramiento rocoso en el lecho marino al frente del perfil 3. El sector noreste (NE) (perfiles 3-5) se caracterizo por una forma en planta concava, permanencia de cuspides de playa, mayor pendiente y mayor elevacion, lo que permite una amplia zona seca (entre 15 m en el perfil 5 y 35 m en el perfil 3), con variabilidad estacional (menor ancho en la epoca humeda y mayor en la seca). El sector suroeste (SW) (perfiles 1 y 2) tiene una forma en planta convexa y es menos elevado que el resto de la playa, por lo que el NMA del mar puede inundarlo con facilidad, dejandolo practicamente sin zona seca durante todo el ano. Durante la epoca humeda la playa pierde arena en toda su extension y el NMA del mar penetra mas hacia tierra (Fig. 3b). Las variaciones son mas significativas en los perfiles 3-5 donde el escalon desaparece en epoca seca y aparece en epoca humeda.

La difraccion y disipacion del oleaje en el fondo marino rocoso y en el islote Gorgonilla hacen que el sector NE reciba el oleaje desde el noroeste durante todo el ano (principalmente por la difraccion). Mientras que en el sector SW interactuan dos frentes de onda, uno sin difractar que ingresa por el estrecho de Tasca desde el sur y otro difractado que viaja en direccion norte-sur.

Aunque hay condiciones tipicas estacionales, se encontro que playa Palmeras es un sistema altamente dinamico, que en el transcurso de horas puede depositar o erosionar gran cantidad de sedimentos. En general, la mayor variabilidad se presento en la zona intermareal y puede pasar de un perfil de acrecion a uno de erosion en dias. La altura del escalon que separa el suelo consolidado puede variar debido a la acumulacion o erosion de sedimentos, y puede aparecer y desaparecer en escala de dias.

El analisis del FME medio mensual (Fig. 4) mostro que los meses de mayor energia del oleaje son enero a marzo, y los de menor noviembre y diciembre. Las direcciones mostraron una tendencia constante desde el noroeste; sin embargo, de enero a marzo el oleaje proviene mas del norte, lo que coincide con el ingreso de los Alisios del NE debido a la migracion de la ZCIT hacia el sur. El promedio anual del FME (Fig. 5) fue mayor para los anos El Nino (1992, 1995, 1998 y 2003), siendo mas significativo en 1998. La direccion asociada a la serie anual es muy constante ([+ o -]8[grados]), siempre desde el noroeste, debido a la difraccion que sufre el oleaje en el islote Gorgonilla.

[FIGURA 4 OMITIR]

Las modelaciones de planta de equilibrio fueron realizadas para los FME mensuales y anuales de mayor variacion en el angulo de incidencia. En cuanto a la variacion de la direccion del FME mensual, se consideraron los meses de enero, con un angulo de incidencia de N51, 26[grados]W y noviembre, con un angulo de incidencia del FME de N65, 88[grados]W (Fig. 6), con una diferencia de 14,62[grados]. La planta de equilibrio resultante de estas direcciones, concuerda con los cambios detectados en el balance de sedimentos en la zona noreste de la playa, con mayor acrecion en la epoca humeda y menor en la seca (Fig. 7).

Las mayores variaciones anuales de la direccion del FME corresponden a 1995 con un angulo de incidencia de N57, 8[grados]W y 2008 con un angulo de incidencia de N64[grados]W. Aunque las variaciones en el angulo de incidencia son significativas (6,2[grados]) el modelo de equilibrio resultante solo mostro variaciones apreciables en el sector NE de la playa, indicando una tendencia a la acrecion de la linea de costa de aproximadamente 13 m bajo las condiciones del ano 2008.

El analisis de erosion-acrecion indico una perdida neta de sedimentos de la playa durante el periodo de medicion. En la Fig. 7 se muestran series de tiempo del balance de sedimentos en cada perfil respecto al perfil medido en enero del 2011. Es evidente una variacion espacial coincidente con los dos sectores geomorfologicos de la playa. La erosion es mas intensa en el sector SW y hay acrecion neta en el extremo del sector NE (perfiles 4 y 5). En orden de magnitud, las perdidas netas de sedimentos durante el periodo de medicion son cercanas a 1.800 [m.sup.3] [m.sup.-1] de sedimentos en el perfil 2 y 600 [m.sup.3] [m.sup.-1] en el perfil 3. En cambio, la ganancia neta en el perfil 1 es del orden de 100 [m.sup.3] [m.sup.-1], en el perfil 4 de 500 [m.sup.3] [m.sup.-1] y en el 5 de 1.100 [m.sup.3] [m.sup.-1] (Fig. 7 Balance Total). Estacionalmente, en la mayoria de los perfiles se presenta mayor erosion en la epoca humeda, excepto en el perfil 5, que presenta la mayor depositacion de sedimentos.

Vegetacion

En el analisis de la vegetacion, a lo largo de la playa, se identificaron cambios asociados a la variacion en las caracteristicas fisicas de la playa, mencionadas y relacionadas con la distancia a la linea de costa y a la tierra firme, las que presentaron un contraste entre el sector SW y el NE, como se muestra a continuacion. La franja mas proxima a la linea de costa (occidental) se denomino parte externa y la parte mas cercana a la tierra firme (oriental) parte interna. A pesar que en todas las parcelas el dosel superior esta dominado por palmas de coco (>80%) y en menor proporcion por arboles del bosque secundario (Tabla 1), las mayores diferencias entre las parcelas se identificaron en la composicion de las especies herbaceas dominantes, las cuales se relacionan especialmente con la variacion en la topografia y la granulometria de ambos sectores de la playa. La Figura 8 muestra la variacion en la cobertura de las dos especies herbaceas dominantes, asi como de las variables ambientales mas importantes a lo largo del transecto (Parcelas 1-15).

[FIGURA 5 OMITIR]

[FIGURA 6 OMITIR]

[FIGURA 7 OMITIR]

En las primeras seis parcelas ubicadas hacia el sector SW de la playa, la especie dominante es Sphagneticola trilobata (L.) Pruski (Asteraceae), en este sector, predominan condiciones de menor pendiente (0%). El mayor aporte de gravillas y arenas se presenta hacia la parte externa de la playa, mientras hacia el interior predominan las arcillas. En este sector se registro el mayor porcentaje de palmas de coco adultas muertas (37,2% versus 25,3%). En las parcelas restantes, ubicadas en el sector NE, la especie dominante es Rhynchospora polystachys (Turrill) H. Pfeiff (Cyperaceae). Aqui (NE) se presentan las mayores pendientes (15%) y el menor aporte de gravillas y arenas hacia la parte externa de la playa. La conductividad del agua de inundacion medida en los dos sectores (70 [micron]S [cm.sup.-1] en el SW y 118 [micron]S [cm.sup.-1] en el NE) indico condiciones de agua dulce con salinidades muy similares (0,04 y 0,06 respectivamente).

Estas relaciones se corroboraron con el Analisis de Correspondencia Canonica (ACC) de las sub-parcelas de vegetacion (Fig. 9), con autovalores de 0,603 y 0,423 para los dos primeros ejes. Este analisis mostro similitudes floristicas entre las parcelas del sector SW (2, 3, 5, 7 y 8) relacionadas con la dominancia de S. trilobata y la presencia de Casearia sylvestris Sw. (Salicaceae) Conostegia sp. (Melastomataceae), asociadas a los mayores contenidos de arcilla y arena hacia la parte interna y de gravillas y arenas hacia la parte externa de las parcelas. La segunda agrupacion corresponde a las parcelas 1, 9, 10, 11, 12 y 13 ubicadas, con excepcion de la 1, en el sector NE, y se asocian con dominancia de R. polystachys, y la presencia de Piper trigonium C.DC. (Pipereaceae) y Clidemia capitellata (Bonpl.) D. Don. (Melastomataceae). En estas la cobertura de S. trilobata, disminuyo hasta desparecer completamente. Este agrupamiento esta relacionado con mayores valores de pH, pendiente y conductividad electrica (salinidad) del agua de inundacion. Las parcelas 6 y 14 no hicieron parte de las agrupaciones anteriores. La parcela 6 se asocio con menores contenidos de arena hacia la parte exterior de la playa, y la presencia de Clibadium aggersii Hieron (Asteraceae) y Cyclantha sp. (Cyclan-thaceae). La 14 se asocio con menores contenidos de limo hacia la parte interna y la presencia de R. polystachys.

El analisis de regresion multiple entre la cobertura de las especies herbaceas y las variables ambientales mostro relaciones significativas en seis especies. S. trilobata presento relaciones significativas positivas con los contenidos de gravilla y negativos con los de arena en la parte exterior ([R.sup.2] = 0,5; [F.sub.12,2] = 6,1; P = 0,015). R. polystachys se correlaciono positivamente con los contenidos de gravilla interior ([R.sup.2] = 0,4; [F.sub.13,1] = 8,5; P = 0,01), y C. sylvestris positivamente con los de gravilla en ambas partes ([R.sup.2] = 0,7; [F.sub.12,2] = 16,8; P = 0,0003). Mientras P. trigonium se correlaciono con el contenido de arcilla en la parte exterior ([R.sup.2] = 0,35; [F.sub.13,1] = 7,1; P = 0,02), C. aggersii ([R.sup.2] = 0.45, [F.sub.13,1] = 11,0; P = 0,006) y Cyclantha sp. ([R.sup.2] = 0,45; [F.sub.13,1] = 10,9; P = 0,006) lo hicieron negativamente con los contenidos de arena en la parte exterior.

De las variables estructurales de la vegetacion, tres mostraron relaciones significativas con las variables ambientales. El area basal de los arboles mayores de 10 cm de DAP ([F.sub.13,1] = 13,3; P = 0,0029) y el de las palmas adultas ([F.sub.13,1] = 5,4; P = 0,04) se correlacionaron con la altura sobre el nivel del mar y el porcentaje de arcilla en la parte exterior de la parcela, respectivamente. El porcentaje de palmas adultas muertas presento una correlacion negativa con la conductividad electrica del agua de inundacion ([F.sub.13,1] = 16,8; P = 0,02).

DISCUSION

Las playas de bolsillo tienen escasa conexion o intercambio con las costas aledanas debido a que estan confinadas por salientes rocosas (Dehouck et al., 2009). Playa Palmeras difiere de este esquema por su extremo SW, relativamente abierto. En costas rocosas, la hidrodinamica y el transporte de sedimentos, que configuran la morfologia de la playa, estan fuertemente controlados por la geologia, es decir, por la morfologia del sustrato rocoso (Komar, 1998). En playa Palmeras esto se hace evidente por el impacto que tiene Gorgonilla sobre el oleaje; la relacion de la morfologia con los altos topograficos del sustrato rocoso (la roca que aflora en el centro de la playa al frente del perfil 3); y el posible intercambio de sedimentos a traves del paso de Tasca y la punta abierta hacia el SW.

Los resultados de este estudio demuestran que hay dos sectores bien diferenciados en playa Palmeras, separados por el afloramiento rocoso ubicado al centro de la playa (a unos 600 m de los extremos) y que las diferencias morfologicas entre estos sectores estan directamente relacionadas con la vegetacion de playa. El sector NE de la playa (perfiles 3 a 5) esta caracterizado por una forma en planta concava, cuspides de playa, mayor pendiente, mayor elevacion, una amplia zona seca, mayor variabilidad de la forma en planta y en perfil, y mayor tendencia a la acrecion. La vegetacion herbacea esta dominada por Rhynchospora polystachys. El sector SW (perfiles 1 y 2) tiene una forma en planta convexa, es menos elevado, el ancho de zona seca es minimo, la variabilidad de la planta y perfil son menores y tiende a la erosion. La vegetacion herbacea esta dominada por Sphagneticola trilobata, y hay mayor proporcion de palmas muertas.

Dehouk et al. (2009) mencionan que en las playas de costas rocosas las barras de arena intermareal y cuspides de playa son debidas a un aumento en las ondas de infragravedad y estacionarias. En la morfologia de playa Palmeras no se detectaron barras de arena intermareal, pero no se descarta su presencia en el sector NE donde debido al fuerte oleaje no se pudieron continuar los perfiles de playa por debajo del NMB del mar. Sin embargo, si se encontraron cuspides de playa, especialmente en este sector (NE).

El contraste geomorfologico registrado en la playa tambien lo refleja la vegetacion (Fig. 10). Considerando que la vegetacion adulta en playa Palmeras esta dominada por una plantacion de coco, establecida hace mas de 150 anos, no es apropiado identificar la relacion de esta con los procesos fisicos, aun teniendo en cuenta que tal plantacion no ha tenido manejo, posibilitando la colonizacion de vegetacion secundaria, tal como lo muestran los datos de los arboles con DAP > 10 cm. No obstante, es importante comparar el estado de la vegetacion en relacion con la sedimentologia en ambos sectores. Si bien la dominancia de palmas de coco en la vegetacion adulta de todas las parcelas fue superior al 80%, tanto el area basal de palmas vivas como la de los arboles mostro una correlacion con la cantidad de arcilla exterior, indicando el menor aporte de arenas y gravillas en el sector NE donde se presentaron los valores mas altos de estas variables, en respuesta a las condiciones de suelo mas consolidado y estable. Segun Doyle et al. (2010), la vegetacion boscosa responde con disminucion del area ocupada y perdida de diversidad, ante el aumento del nivel del mar, como ocurre en el sector SW.

[FIGURA 8 OMITIR]

[FIGURA 9 OMITIR]

Adicionalmente, en el sector SW se presento el mayor porcentaje de palmas de coco muertas. Por la sintomatologia (Saenz, 2005), esta mortalidad es atribuible al anillo rojo, enfermedad ampliamente distribuida en Colombia y en otros paises latinoamericanos, causada por el nematodo Bursaphelenchus cocophilus y transmitido particularmente por el picudo de la palma, Rhynchophoruspalmarum. No obstante, es muy factible que factores nutricionales y las condiciones fisicas presentes este sector como altas tasas de erosion e inundacion esten deteriorando las condiciones ambientales para la supervivencia de la palma y determinen la incidencia y la manifestacion de la enfermedad (Chinchilla, 1997).

Una respuesta mas contundente al contraste geomorfologico de la playa la presento la vegetacion herbacea, como lo muestra el ACC al separar las parcelas y las especies en los dos sectores de la playa. Particularmente, dos especies mostraron dominancia diferencial entre ambos sectores y sus preferencias ambientales coinciden con las descritas en la autoecologia de estas. En el sector SW, con mayores tasas de erosion e inundacion marina, domina S. trilobata, especie tipica de dunas costeras y suelos carentes de estructura, donde la salinidad, temperaturas e insolacion son altas (Stevens et al., 2001; Dias & Monteiro, 2006) y por ello, se asociaron con suelos de menor pendiente y mayores aportes de gravillas y arenas. Por el contrario, en el sector NE domina R. polystachys sobre suelos mejor desarrollados, con condiciones semejantes a las de un bosque de tierra firme. Esta especie se ha registrado en los bordes de los bosques, senderos, bancos de rios y en claros de los bosques (Thomas, 1992). En este caso se registro en sitios con mayor pendiente y se relaciono con los aportes de gravilla en la parte interna, probablemente provenientes de la isla, ya que en este sector la topografia tierra adentro es mas abrupta.

Esta colonizacion diferencial en ambos sectores esta relacionada con el crecimiento horizontal, por medio de ramets, de las plantas herbaceas que les permite colonizar vegetativamente ambientes en donde los recursos les provean mayor posibilidad de sobrevivencia (Harper, 1977) y les conceden una ventaja competitiva para colonizar sedimentos desnudos e hipersalinos (Bertness et al., 1992; Karavas et al., 2005). La temperatura, disponibilidad de agua dulce y nutrientes pueden alterar el numero de meristemos en desarrollo, modificando la frecuencia de reiteracion de estos ramets (Kuppers, 1989). La disponibilidad de agua dulce, y con ello la salinidad, y las caracteristicas de los sedimentos, no solo pueden mejorar significativamente el crecimiento de estas herbaceas (Karavas et al., 2005), sino tambien determinar la colonizacion diferencial (Glenn et al., 2006). En zonas con drenaje imperfecto y acumulacion de agua dulce durante la estacion lluviosa, predominan algunas especies de Cyperaceae (Medina et al., 1989; Chepstow-Lusty et al., 2003; Glenn et al., 2006), como en este caso R. polystachys en el sector NE, con menos aporte de sedimentos sueltos y presencia de suelos inorganicos mejor desarrollados. En zonas mas salinas con mayor influencia de inundaciones, se registran diversas especies de Asteraceae (Bertness et al., 1992; Glenn et al., 2006), de forma analoga al sector SE, dominado por S. trilobata y con mayor inundacion. Estas marcadas preferencias ambientales relacionadas especialmente con la salinidad, la humedad y el aporte de sedimentos inorganicos, combinado con su ciclo de vida mas corto identifica a estos grupos (Cyperaceae, Asteraceae), como buenos indicadores no solo de cambios en estas condiciones costeras (ChepstowLusty et al., 2003) sino tambien, de los cambios en el nivel del mar presentes y pasados (Gonzalez & Dupont, 2009).

[FIGURA 10 OMITIR]

De acuerdo con Kroon et al. (2008), se necesitarian mediciones mensuales durante al menos dos anos para establecer la estacionalidad de una playa. Asimismo, las variaciones climaticas de alta importancia geomorfologica son de interanuales a centenales (Viles & Goudie, 2003). En este estudio, la variabilidad estacional se describio a partir de 15 meses de observaciones de perfiles de playa. Esto significa que las tendencias morfologicas estacionales observadas deben verificarse con series de mediciones mas largas. Los resultados de la variabilidad estacional obtenidos con el seguimiento de los perfiles durante 15 meses indicaron una mayor cota de inundacion y perdida de arena en toda la playa en la epoca humeda, con las mayores variaciones en el sector NE. Por su parte, los resultados del analisis de la planta de equilibrio para los meses con mayor cambio en el angulo del FME del oleaje, indicaron mayor acrecion en el NE en la epoca humeda y menor acrecion (erosion) en la epoca seca. Esto puede explicarse por la combinacion de los siguientes factores: 1) el FME utilizado para entender los estados estacionales de la planta de equilibrio corresponde a la media de 19 anos, mientras que las observaciones de los perfiles cubren unicamente 15 meses, 2) la planta de equilibrio es un modelo analitico donde la suposicion de una fuente infinita de sedimentos puede limitar la representacion de la morfologia de la playa (Raabe et al., 2010) y 3) la planta de la playa y el perfil pueden estar acoplados de manera que en la epoca humeda se pierde arena de la parte superior del perfil, que es depositada en la parte inferior, haciendo que en planta se note un aumento de la playa.

En cuanto a la variabilidad interanual, solo pudo ser analizada con informacion hidrodinamica de la serie de oleaje reconstruida (no hay observaciones geomorfologicas que permitan resolver escalas interanuales). Se encontro que el FME promedio anual fue mayor para los anos El Nino, aunque no se noto un cambio significativo en la direccion. Con las mayores variaciones en la direccion del FME, se encontro que el sector NE es el que mas responde, con erosion y acrecion. Durante anos El Nino se pueden producir eventos de tormentas que se reflejan en intensa erosion costera (Viles & Goudie, 2003). Efectivamente, durante El Nino 1997-1998, evento con mayor FME sobre playa Palmeras, se reporto una erosion acelerada en las costas continentales del Pacifico (Correa & Gonzalez, 2000). Posiblemente este fue un evento intenso en la playa pero no existen registros de lo que ocurrio.

[FIGURA 11 OMITIR]

Respecto al largo plazo, existen pocos datos que permitan entender las tendencias generales en playa Palmeras. El balance neto de sedimentos en todos los perfiles medidos durante 15 meses indica que en el periodo de medicion la tendencia neta de la playa es a la erosion, y que esta es mayor hacia el SW, mientras que hay acrecion neta en el extremo NE. Esto puede indicar una tendencia de la playa a la basculacion, cambiando el angulo de la linea de costa, tal como se ha encontrado en otras areas costeras (e.g., Dawson & Smithers, 2010; Klein et al., 2010). En la Figura 11 se esquematiza este comportamiento que resulta en el contraste morfologico y de vegetacion entre los dos extremos de la playa.

No debe olvidarse el papel que puede jugar el marco tectonico de la region en la configuracion de la playa. En ambientes costeros de margenes convergentes el transporte de sedimentos y la geomorfologia pueden estar fuertemente influenciados por movimientos verticales donde movimientos cosismicos pueden hacer cambiar la tendencia de una playa de depositacional a erosiva (Olson et al., 2012). Este tipo de movimientos se ha documentado para la costa continental del Pacifico colombiano (Correa & Gonzalez, 2000), donde un terremoto en 1991 genero subsidencia que agravo las tasas de erosion de las playas. Sin embargo, no se conocen registros especificos de este tipo de eventos para la isla Gorgona, a pesar que segun Bermudez et al. (2008) probablemente han ocurrido.

DOI: 103856/vol42-issue3-fulltext-19

Received: 27 September 2013; Accepted: 26 June 2014

AGRADECIMIENTOS

Al Fondo para la Accion Ambiental y la Ninez y a Conservacion Internacional por la financiacion del proyecto "Estudio Hidrodinamico y Geomorfologico de Playa Palmeras, PNN Gorgona" al cual pertenece esta investigacion. A los companeros del grupo de investigacion Oceanicos de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellin, por su apoyo durante la realizacion de este proyecto, especialmente a Pilar Herron, Alejandro Henao, Daniel Pelaez, Juan Gabriel Correa y Luis Ospina. De igual manera, a Carlos Gutierrez, Jesus Perez e Ivan Correa de la Universidad Eafit por el apoyo en la realizacion de la batimetria de detalle. A W. Thomas por su contribucion en la identificacion de Rhynchospora polystachys, a Ricardo Callejas por su identificacion de la especie Piper gorgonae-insulae. A los funcionarios del PNN Isla Gorgona, especialmente a Luis Payan, Hector Gonzalez, Luis Jimenez y Rodrigo Ibarbo por su colaboracion en la adquisicion de datos de campo. A los evaluadores, quienes hicieron observaciones valiosas que enriquecieron el documento.

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Gladys Bernal (1), Ligia Estela Urrego (2), Angela M. Gomez-Garcia (1), Sara Betancur (2), Andres F. Osorio (1)

(1) Grupo de investigacion Oceanicos, Departamento de Geociencias y Medio Ambiente, Facultad de Minas Universidad Nacional de Colombia, Calle 59A No 63-20, Medellin, Colombia

(2) Grupo de investigacion Oceanicos, Departamento de Ciencias Forestales, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Colombia, Calle 59A No 63-20, Medellin, Colombia

Corresponding author: Angela M. Gomez-Garcia (amgomezgar@unal.edu.co)
Tabla 1. Especies arboreas presentes en playa Palmeras.

Familia           Especie                  Nombre        Area basal
                                           comun         ([m.sup.2]
                                                         [ha.sup.-1])

Arecaceae         Cocos nucifera L.        Palma de      441,62
                                             coco
Malvaceae         Talipariti liliaceum     Majagua       2,01
                    (L.) Fryxell
Combretaceae      Terminalia catappa L.    Almendro      3,71
Bignoniaceae      Amphitecna latifolia     Calabacillo   0,52
                    (Mill.) A.H. Gentry
Salicaceae        Casearia sylvestris      Huesito       0,36
                    Sw.
Papilionoideae    Andira inermis           Amargo        14,69
                    (W.Wright) Kunth
                    ex DC.
Rubiaceae         Cosmibuena macrocarpa    Azuceno       3,78
                    (Benth.) Klotzsch ex
                    Walp.
Melastomataceae   Clidemia capitellata     Almendro      0,11
                    (Bonpl.) D. Don          de rio
Melastomataceae   Conostegia sp.                         0,16
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Author:Bernal, Gladys; Estela Urrego, Ligia; Gomez-Garcia, Angela M.; Betancur, Sara; Osorio, Andres F.
Publication:Latin American Journal of Aquatic Research
Date:Jul 1, 2014
Words:8580
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