Ariel E. Lugo y Sandra Brown
ARIEL E. LUGO es Jefe de Proyecto en el Instituto de Silvicultura Forestal del Servicio Forestal de los Estados Unidos, Río Piedras, Puerto Rico. SANDRA BROWN trabaja como científico en el Centro de Tierras Pantanosas de la Universidad de Florida.
Los bosques tropicales influyen en el equilibrio del carbono en la atmósfera porque almacenan, con rapidez, grandes cantidades de carbono, liberan carbono en la atmósfera (en forma de dióxido de carbono) por medio de la respiración y exportan materia orgánica hacia las capas freáticas profundas o hacia los ecosistemas oceánicos. Los bosques reaccionan, además, ante los usos humanos, que consisten en la extracción de la madera, la destrucción del bosque y la ordenación forestal para obtener un crecimiento neto. Quienes creen que los bosques tropicales son fuente de carbono para la atmósfera aducen que la rapidez de la desforestación reduce el almacenamiento del carbono y aumenta la cantidad de CO2 que pasa a la atmósfera a causa de la quema y descomposición de la vegetación. En cambio, quienes consideran que los ecosistemas forestales del trópico son sumideros de carbono hacen hincapié en el rápido ritmo de sucesión y el elevado consumo neto de CO2.
En una evaluación equilibrada de este problema hay que considerar ambos aspectos, como se demuestra en la Figura 1, que es un diagrama de las distintas formas de aprovecha miento de la tierra y de sus consecuencias para el equilibrio del carbono. Se presume que los bosques climácicos (representados en lo alto de la figura) están en equilibrio en cuanto a la absorción y liberación de carbono. Cuando fuerzas humanas o naturales transforman el bosque climácico, reduciéndolo a uno de sus tres estados posibles, se libera más carbono a la atmósfera que el que se capta. El primero de esos estados, que es el que supone menos perturbaciones, se denomina bosque sucesivo o secundario. Vienen luego las zonas cortadas a mata rasa o desforestadas, y por último las zonas dedicadas en forma permanente a usos no forestales. La liberación neta de carbono a la atmósfera aumenta a medida que se pasa de una a otra de esas formas de aprovechamiento de la tierra. Algunos investigadores suponen que ésa es virtualmente la única trayectoria que se verifica en las regiones tropicales, que el 95 % del carbono de la biomasa de las zonas que se están desforestando llega a la atmósfera en forma de CO2, y que la sucesión es insignificante.
MASA MIXTA TROPICAL EN SURINAME el carbono plantea problemas complejos
En el lado izquierdo del diagrama se ve la trayectoria ascendente desde el bosque que ha sufrido perturbaciones hasta la condición climácica. La absorción neta de carbono caracteriza esta trayectoria. El porcentaje de absorción dependerá de las condiciones del medio ambiente y de la velocidad de sucesión. En los medios áridos se dan menores velocidades de sucesión, mientras que en los medios húmedos éstas son mucho mayores.
El bosque secundario se recupera más rápidamente que los terrenos completamente desarbolados, mientras que las tierras dedicadas a usos no forestales tienen poca oportunidad de actuar como sumideros netos de carbono. El equilibrio entre los cambios descendentes y los cambios ascendentes en el aprovechamiento de la tierra, representado en la Figura 1, es lo que determina si una región tropical es una fuente o un sumidero de carbono. El objetivo de este artículo es explorar las fuerzas y factores capaces de alterar el equilibrio.
Superficie de bosques y almacenamiento de carbono en Puerto Rico en diferentes momentos de la historia
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Fecha |
Superficie de bosques (103 km2) |
Equivalencia en almacenamiento de carbono 1 (106 t) |
Fuente |
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En la época del descubrimiento (1493) |
28,5 |
93,8 |
Zon y Sparhawk. 1923 |
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1916 |
1,787 |
19,7 |
Zon y Sparhawk, 1923 |
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1950 |
2,352 |
26,0 |
Departamento de Inventariación de Recursos Naturales |
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1973 |
3,758 |
41,5 |
Departamento de Inventariación de Recursos Naturales |
1
La estimación para 1493 se basa en la distribución de zonas biológicas de Puerto Rico y en el almacenamiento de biomasa en plantas y hojarasca según Brown y Lugo (1980). Para los otros años, las estimaciones suponen porcentajes iguales de desforestación y de crecimiento en todas las zonas biológicas.
2 Suponiendo que el 95% de la isla se hallaba arbolada.
El estado de estabilidad continua del carbono atmosférico se da cuando el ser humano depende por completo de la energía solar para su supervivencia. En estas condiciones, los seres humanos son simplemente consumidores, y pueden utilizar el cultivo migratorio tradicional, la caza o la recolección como medios de procurarse alimento. El equilibrio carbónico se mantiene porque la intensidad de la actividad humana no es suficientemente elevada para contrarrestar el rebrote de la vegetación. La sucesión forestal absorbe fácilmente el CO2 producido por la corta periódica de la vegetación. En general, se considera que la vegetación está en estado de «clímax» constante y que las grandes extensiones de bosque virgen amortiguan la actividad del ser humano. ¿Pueden estos bosques considerarse también en equilibrio carbónico con la atmósfera?
Si los bosques climácicos están o no en perfecto equilibrio carbónico con la atmósfera es una cuestión que todavía espera una respuesta definitiva. En general, se supone que lo están, pero como todos los ecosistemas son sistemas abiertos, no cabe esperar que estén perfectamente equilibrados. Las masas de bosque climácico del bosque experimental de Luquillo, Puerto Rico, por ejemplo, manifiestan una pequeña, aunque medible, pérdida de materia orgánica disuelta hacia los ecosistemas situados río abajo (Odum, 1970). Odum midió hasta 15 mg/l de materia orgánica disuelta en las aguas de escorrentía durante los períodos de fuertes lluvias, pero sólo hizo cuatro determinaciones directas. En un estudio, de un año, de las cuencas hidrográficas de los bosques de tierras bajas de Guatemala, Brinson (1973) midió fuertes concentraciones de materia orgánica disuelta en los ríos (hasta 36,8 mg/l) y comprobó que éstas eran proporcionales al caudal de la corriente.
Las fuertes concentraciones de materia orgánica en las aguas suelen ir asociadas con los ecosistemas de tierras pantanosas. Por ejemplo, las corrientes de desagüe de las cuencas hidrográficas con extensos sistemas de tierras pantanosas manifiestan concentraciones de materia orgánica disuelta de entre 3 y 72 mg/l, mientras que las de las cuencas hidrográficas con pocas tierras pantanosas muestran concentraciones de materia orgánica disuelta de entre 1,8 y 12,4 mg/l. Los manglares negros de Florida exportan unos 0,7 g de materia orgánica por metro cuadrado al día (Twilley, 1980).
Las cantidades absolutas de carbono que se obtienen cuando se extrapolan estos datos a escala mundial son generalmente bajas. La cuenca del Amazonas, por ejemplo, exporta 0,2 x 1014 g de carbono al año, sobre la base de las mediciones de las concentraciones de carbono disuelto y del caudal anual del río efectuadas durante la temporada seca (Williams, 1968). Pero últimamente esta estimación se ha modificado en sentido ascendente, a unos 1014 g de carbono al año (Richey et al., 1980).
Estos datos sugieren que incluso los ecosistemas a equilibrados» exportan materia orgánica a los ecosistemas acuáticos situados río abajo, en los cuales el carbono puede quedar secuestrado durante períodos prolongados. La importancia global de estas exportaciones no se ha aclarado todavía, debido a que la base de datos no permite un cálculo fidedigno. Por ejemplo, el cálculo correspondiente al río Amazonas hecho por Williams (1968) se basa en 12 determinaciones, ninguna de las cuales se efectuó en la fase de crecida. La estimación de Richey et al. (1980) se basa en un muestreo efectuado al principio de la estación de las lluvias, cuando las aguas del río estaban creciendo, y durante el nivel máximo de inundación. En los ríos sobre los cuales se dispone de datos, es evidente que la exportación de materia orgánica es proporcional al caudal. Sin embargo, más importantes aún son los acontecimientos insólitos que escapan al muestreo. En la Figura 2 se representa un acontecimiento de este tipo en un río de Puerto Rico que descargó el 70% de su carga anual de sedimento y el 10% de su caudal anual de agua en un sólo día (27 de noviembre de 1968).
Hasta que no se tomen en cuenta estos hechos, particularmente en los trópicos húmedos, será difícil refutar la hipótesis de que existe un importante sumidero global de carbono, en forma de materia orgánica que se produce en los ecosistemas terrestres y fluye hasta el océano en forma de carbono disuelto a través de las capas freáticas y de los ríos. Si bien es cierto que este insumo orgánico lo respiran en parte los organismos marinos, es también posible que el CO2 producido de esta forma no llegue a la atmósfera.
Si los seres humanos disponen de otras fuentes de energía adicionales, la densidad de población puede aumentar por encima de la capacidad natural de un sistema, y los seres humanos pueden explotar los sistemas naturales en forma más completa (véase Figura 3). En opinión de los autores, esto conduce a oscilaciones a largo plazo de la absorción neta o la liberación de carbono por parte de la naturaleza circundante. Ejemplos tomados de dos países pueden servir para ilustrar este punto.
En Costa Rica, país que está entrando en una fase de rápido desarrollo de sus tierras debido al empleo cada vez mayor de combustibles fósiles, la desforestación procede a gran velocidad y el país puede convertirse en un exportador neto de carbono a la atmósfera. En Puerto Rico, la desforestación se produjo mucho antes, y los combustibles fósiles han reemplazado, hace mucho tiempo, a la leña como principal fuente de energía. Actualmente, Puerto Rico tiene más recursos de bosques que los que tenía a finales del siglo pasado (véase Cuadro). Aparentemente, el empleo de combustibles fósiles y la creciente dependencia de la importación de alimentos han permitido dejar tierras agrícolas en barbecho y reconstituir los bosques gracias a una rápida sucesión. Las tierras forestales de Puerto Rico son probablemente hoy día sumideros netos de CO2, igual que las de las regiones de clima templado donde se han producido fenómenos similares.
Los cambios en el aprovechamiento de la tierra son el elemento vital para comprender el intercambio de carbono entre la vegetación y la atmósfera. Puerto Rico y Costa Rica son ejemplos de los dos extremos de la oscilación a largo plazo del aprovechamiento de la tierra, que es el resultado de la forma en que el hombre utiliza la energía de los combustibles fósiles y otros recursos naturales.
Con una tasa de explotación forestal extrema (véase Figura 4), como la de algunas zonas de los trópicos húmedos, grandes cantidades de biomasa de bosque pueden convertirse en CO2, pero esta condición puede conducir paradójicamente a un sumidero de carbono, porque no toda la biomasa se convierte en CO2, y la sucesión del bosque puede ser lo bastante rápida para soportar un ecosistema joven y vigoroso con un ritmo rápido de absorción neta de carbono.
El destino de la madera procedente de los bosques tropicales determina la rapidez con que la materia orgánica vuelve a la atmósfera bajo forma de CO2. La actual producción de madera en rollo de los bosques es considerable (aproximadamente 1800 millones de toneladas métricas, cifra en aumento) y la producción tropical representa alrededor del 40% del total. Sin embargo, más del 70% del carbón vegetal y de la leña que se producen en el mundo tiene su origen en los trópicos. Considerando la producción de madera en rollo de los trópicos, se calcula que el 90% se destina a leña y carbón vegetal (lo que significa 600 millones de toneladas métricas, y más en el futuro). Estos datos sugieren que las maderas tropicales se emplean sobre todo como fuente de energía y, por consiguiente, que esta biomasa se restituye rápidamente a la atmósfera en forma de CO2 en lugar de permanecer almacenada durante largo tiempo en estructuras o en otros usos. Además, el empleo de la energía de la madera en los trópicos puede ser más importante de lo que reflejan estas estadísticas, debido a la gran cantidad de madera que se utiliza a nivel local sin que quede constancia.
Durante las tradicionales actividades de desbroce y quema, en cambio, grandes cantidades de madera permanecen sobre el terreno, donde el proceso de descomposición es sumamente lento. Por ejemplo, Ewel et al. (1980) han comunicado que, en Costa Rica, el 40% de la biomasa original permanecía sobre el terreno, principalmente en forma de materia orgánica del suelo y de madera.
En ambientes sometidos a stress natural, como las regiones sumamente secas o frías, las poblaciones humanas que cuentan con fuentes de energía exteriores pueden desforestar la tierra con carácter irreversible y crear así condiciones que son claramente fuentes netas de CO2. Este fenómeno se está verificando en lugares como Haití y el Sahel. En esos medios, la sucesión forestal no es lo bastante rápida para compensar la explotación del hombre, que se ve acelerada por el aumento de la población y la disponibilidad de fuentes exteriores de energía. Debido a la devastación de las tierras, esas zonas tienen escasas posibilidades de mantener a las poblaciones humanas cuando en el futuro los combustibles fósiles baratos desaparezcan por completo.
Resulta más fácil encontrar los mecanismos y las razones que explican por qué los ecosistemas tropicales son más bien sumideros que fuentes de carbono. Paradójicamente, incluso la desforestación puede crear sumideros de carbono si la sucesión es suficientemente rápida y si una porción de la biomasa inicial permanece in situ. Los ecosistemas climácicos pueden también ser lentos sumideros de carbono a través de la exportación de materia orgánica hasta los ecosistemas acuáticos situados río abajo. Esta trayectoria es probablemente más importante cuando se trata de ambientes húmedos y zonas perturbadas, donde el ecosistema puede ser más propenso a la lixiviación. El análisis que los autores han efectuado de los datos de Mauna Loa demuestra también que la biosfera actúa como sumidero de carbono, igual que las grandes acumulaciones de carbono que se han producido en el pasado.
En experimentos con microcosmos cerrados, Odum y Lugo (1970) vieron que cada microcosmo lograba y conservaba una concentración diferente de CO2 «atmosférico». Este equilibrio a atmosférico» depende de la proporción relativa de plantas y consumidores que existan en el microcosmo. Esto conduce a pensar en la posible influencia de la biota en fenómenos climáticos tales como las edades glaciales a través de la regulación del CO2 atmosférico. La intensa actividad actual del ser humano, que obtiene la energía que necesita de combustibles fósiles abundantes, está inclinando de nuevo el equilibrio mundial de carbono hacia la producción neta de carbono y tal vez hacia una tendencia al aumento de temperatura en el mundo. Sin embargo, al parecer, la capacidad de absorción de carbono de la biota terrestre es suficiente para contrarrestar lentamente esa tendencia. Efectivamente, se puede suponer que, antes de la era de los combustibles fósiles, el CO2 en la atmósfera debía estar en disminución, porque en los análisis de los datos de Mauna Loa se ha observado una absorción neta de carbono por parte de la biosfera.
Si este análisis es correcto, mientras se ordenen los bosques tropicales para obtener un rendimiento neto o mientras se permita a estos bosques regenerarse, a condición, naturalmente, de que la superficie de corta represente una pequeña fracción de la superficie total de bosque, se conservará el equilibrio carbónico. Surgirán, sin embargo, dificultades a nivel local cuando las poblaciones humanas, contando con otras fuentes de energía, puedan trastornar el ecosistema del bosque.
Estas ideas son difíciles de probar. La necesidad de recoger la información que aún hace falta para llegar a comprender la cuestión es lo que motiva el interés de los autores en el asunto.
BRINSON, M.M. 1973. The organic matter and energy flow of a tropical lowland aquatic ecosystem. Tesis doctoral. Univ. de Florida, Gainesville. 251 p.
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EWEL, J., BERISH., C., BROWN, B., PRICE, N. y RAICH, J. 1980. Slash and burn impact on a Costa Rica wet forest site. Ecology.
ODUM, H.T. 1970. Summary: An emerging view of the ecological system at El Verde. En H.T. Odum y R.P. Pigeon, ea., A tropical rain forest, Ch. I-10. U.S. Atomic Energy Commission. NTIS, Springfield, Va.
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RICHEY, J.E., BROCK, J.T., NAIMAN, R.J., WISSMAR, R.C. y STALLARD, R.F. 1980. Organic carbon: oxidation and transport in the Amazon River. Science, 207: 1348-1351.
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ZON, R. y SPARHAWK, W.N. 1923. Forest Resources of the World. McGraw-Hill Book Co., Nueva York. 2 vols. 997 p.
