Degradación y recuperación de cuencas hidrográficas de montaña: los montes Jizera en la República Checa

J. Keek y Z. Hoická

Josef Keek es profesor asociado en
el Departamento de Hidrología,
Universidad Técnica Checa, Praga,
República Checa.

Zuzana Hoická es profesora del
Departamento de Hidrología,
Universidad Carlos, Praga,
República Checa.

Los sistemas de ordenación de las cuencas hidrográficas contribuyen a mejorar la calidad del agua alterada por efecto de la contaminación atmosférica y la utilización de prácticas forestales inadecuadas.

Sitios degradados en la región del «Triángulo Negro» de la República Checa

En los decenios de 1970 y 1980, las cuencas hidrográficas de los montes Jizera, en el norte de Bohemia (República Checa), sufrieron una degradación como consecuencia de la deposición ácida atmosférica (principalmente sulfato procedente de la combustión de lignito) y de las prácticas forestales inadecuadas. Aunque las cabeceras de las cuencas son zonas protegidas, la ordenación de las cuencas hidrográficas basada en criterios ecológicos no se introdujo hasta los años noventa. La erosión del suelo y el transporte de sedimentos provocó el deterioro de la calidad del agua en los cursos de agua y los embalses. Los bajos valores del pH y el alto contenido de metales tóxicos en las aguas superficiales produjeron la extinción de especies ícticas y la reducción de las poblaciones de otros recursos acuáticos.

La regeneración de las cuencas hidro-gráficas de montaña de los montes Jizera comenzó en el decenio de 1990 con los cambios políticos y económicos sobrevenidos en Europa oriental. Disminuyó la deposición atmosférica de sulfato y se empezó a conceder más importancia a la protección de la naturaleza y la regeneración del paisaje (Keek, 1994; Grennfelt et al., 1995; Haigh y Keek, 2000).

En este artículo se describe el proceso través del cual se ha recuperado la calidad del agua en el curso del último decenio gracias a la disminución de la contaminación atmosférica y a la adopción de prácticas de ordenación de las cuencas hidrográficas, incluida la extracción de masas de piceas (reduciendo la superficie foliar) y el encalado de los embalses y las cuencas hidrográficas. Han aumentado los valores anuales medios del pH y ha disminuido la concentración de aluminio, posibilitando la reintroducción de peces. La reanudación de las prácticas forestales tradicionales (el arrastre de madera mediante caballos o cables, el respeto de las zonas ribereñas, el desembosque estacional de madera y la reforestación manual) ha contribuido a estabilizar las cuencas hidrográficas de montaña.

Características de la zona

La región de los montes Jizera (350 km², latitud de 50º40' a 50º52' y longitud de 15º08' a 15º24', en la zona templada húmeda) forma parte del denominado «Triángulo Negro», epicentro de la deposición atmosférica ácida en Europa. La cubierta forestal ocupa el 83 por ciento de la superficie de la región. Las especies arbóreas nativas son el haya común (Fagus sylvatica), la picea común (Picea abies) y el abeto blanco (Abies alba). La región comprende un altiplano de

200 km² de extensión con una altitud media superior a los 800 m (la cumbre más alta tiene 1 124 m) con pendientes suaves, casi totalmente cubiertas de bosques. En el transcurso del siglo XX se han registrado cambios importantes en la composición de especies en esta zona, en la que predominan las plantaciones de picea (que cubren el 90 por ciento de los bosques de montaña).

La precipitación anual media aumenta con la altitud de 800 a 1 600 mm (la más elevada de la República Checa) y al mismo tiempo la temperatura media anual desciende de 8º a 4 ºC conforme aumenta la altitud de 300 a 900 m sobre el nivel del mar. En el altiplano (por encima de los 800 m), el manto de nieve se prolonga generalmente desde comienzos de noviembre hasta finales de abril; el máximo espesor medio es de 120 cm. La roca madre (granito) y los suelos podsólicos superficiales son extremadamente sensibles a la acidificación. Predomina la escorrentía superficial y solamente existen aguas subterráneas en capas superficiales del subsuelo. Entre 1902 y 1909 (después de las inundaciones catastróficas de 1897) se construyeron cinco embalses en los montes Jizera para proteger las ciudades y aldeas de las tierras bajas. El sistema de abastecimiento de agua potable se construyó con posterioridad a los años sesenta.

En 1996, el Gobierno estableció la Región Paisajística Protegida de los Montes Jizera con el fin de preservar los elementos naturales singulares de la región. En 1978, se estableció mediante decreto gubernamental la Zona Protegida de Cabeceras de Cuencas de los Montes Jizera, pero lamentablemente no se llevó a la práctica la propuesta de ordenación de las cuencas hidrográficas basada en criterios ecológicos (incluyendo la imposición de límites a la tala de bosques).

DAÑOS CAUSADOS A LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS EN EL DECENIO DE 1980

En el decenio de 1980, las cuencas hidrográficas cubiertas por masas de piceas, particularmente en el altiplano, sufrieron daños considerables a causa de la deposición atmosférica ácida (derivada de la combustión de lignito) y de las prácticas forestales inadecuadas: el establecimiento de plantaciones de piceas con menor estabilidad (por ejmplo, más sensibles al estrés ambiental derivado del clima, el viento, la contaminación atmosférica y la deposición ácida, así como a las epidemias de insectos), la extracción de madera mediante el sistema de corta a hecho utilizando maquinaria pesada y el control ineficaz de las epidemias de insectos. La reforestación no dio buenos resultados, principalmente como consecuencia de la fuerte competencia de la herbácea invasora Calamagrostis villosa.

Estrés en las cuencas hidrográficas en los montes Jizera: marchitez de plantaciones de piceas y corta a hecho de grandes proporciones en el embalse de Sous, 1991

- J. KEEK

Impacto de las prácticas forestales inadecuadas

En los años ochenta se talaron alrededor de 100 km² de bosque (el 50 por ciento del altiplano). La tecnología de corta a hecho utilizada (particularmente el arrastre de la madera mediante tractores pesados) compactó alrededor del 10 por ciento de la superficie del suelo. Debido a ello, la capacidad de infiltración de los suelos disminuyó de 150 a 40 mm por hora. El desarrollo de una red de vías de arrastre y la prolongación de los cursos de agua periódicos provocó una intensa erosión del suelo y el transporte de sedimentos, que ocasionó a su vez el deterioro de la calidad del agua de los cursos de agua y los embalses.

La densidad de las vías de arrastre y la red conexa de drenaje en el altiplano de la zona montañosa aumentó de 1,3 a 4,7 km por kilómetro cuadrado. La esco-rrentía superficial, que tenía lugar solamente en las vías de arrastre, aumentó, pues, del 52 al 68 por ciento. De esa forma disminuyó la capacidad de retención de las cuencas hidrográficas. La erosión del suelo se intensificó de 0,01 a 1,34 mm y el transporte de sedimentos se incrementó del 8 al 30 por ciento del volumen de suelo erosionado.

Erosión del suelo en las vías de arrastre de la cuenca de captación de Jizerka (1993), que ocasionó la degradación de la calidad del agua en los cursos de agua y embalses

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La deposición atmosférica ácida

La deposición atmosférica ácida medida en terreno abierto alcanzó la cota máxima a finales de 1980 (Figura 1).

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Contenido anual medio de SO₂ en el aire, montes Jizera, 1972-1993
Nota: izerka, a 860 m de altitud, se encuentra en la meseta oriental; Bedrichov, a 760 m de altitud, se encuentra en la meseta central; Hejnice, a 400 m de altitud, se encuentra en la orilla septentrional de los montes.

La deposición atmosférica total contenía un 45 por ciento de sulfatos y un 16 por ciento de nitratos. Posteriormente, descendió la concentración de SO₂ en el aire al disminuir la producción de las centrales térmicas de carbón en Europa central, particularmente en Alemania oriental. En los años noventa, la deposición atmosférica ácida en terreno abierto era alrededor del 40 por ciento del nivel existente en 1987. Sin embargo, la carga atmosférica de azufre observada en la vegetación, particularmente en los bosques de piceas, era todavía mucho más elevada que en los terrenos abiertos (Cuadro 1). Bajo la cubierta forestal, la deposición de azufre disminuye con la defoliación de los rodales de piceas y con el aumento del número de árboles muertos.

DECLIVE DE LOS CURSOS DE AGUA Y LOS EMBALSES

Desde 1982 se viene realizando una investigación hidrológica a largo plazo para controlar los efectos ecológicos de la deposición ácida y las prácticas forestales. La investigación se ha llevado a cabo en los siguientes lugares:

• la cuenca experimental de Jizerka (100 ha, con una altitud de 860 a 980 m), para estudiar los efectos de la corta a hecho de masas maduras de piceas;
• la cuenca control de Oldrichov (23 ha, con una altitud de 400 a 620 m), con el fin de estudiar la hidrología y la bioquímica de un bosque maduro de hayas;
• las cuencas hidrográficas de tres embalses para el abastecimiento de agua potable: Bedrichov, Sous y Josefuv Dul (Cuadro 2).

Los resultados indicaron que en los años setenta y ochenta había disminuido significativamente la calidad del agua en los cursos de agua y embalses de los montes Jizera: los valores del pH disminuyeron a una cifra entre 4 y 5 (Cuadro 3); el contenido de aluminio aumentó de 1 a 2 mg por litro, con un alto nivel de formas tóxicas del aluminio (Al³⁺ libre y complejos de aluminio inorgánico); y se redujo la fauna béntica. En los embalses de Bedrichov, Sous y Josefuv Dul, se documentó la extinción de las poblaciones de peces y se redujeron drástica-mente el zooplancton y el fitoplancton (algas) (Stuchlik et al., 1997). La composición de especies del fitoplancton en los embalses (número reducido de taxones, dominados por las Dinophyceae, principalmente Peridinium sp.) es consecuencia de la acidez del agua. El zooplancton era escaso; los organismos predominantes eran los rotíferos (Brachionus sericus y Keratella valga) y los crustáceos (Cerio-daphnia qua-drangula y Cyclopidae spp). Los cambios estacionales en la composición química del agua (acidificación episódica cuando se fundía la nieve o se producían lluvias torrenciales) eran relativamente elevados (Figura 2).

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Cambios estacionales del pH en el embalse de Bedrichov, 1995

RECUPERACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA MEDIANTE LA ORDENACIÓN DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS

En las aguas superficiales, los primeros signos de recuperación se observaron a finales de los años ochenta como resultado de la reducción de la superficie foliar de las plantaciones de piceas y la consiguiente disminución de la deposición ácida bajo la cubierta de copas. En la cuenca de captación experimental de Jizerka, la corta a hecho de rodales maduros de piceas y la reforestación con plántulas de la misma especie redujo el índice de superficie foliar de 18,5 (en los bosques maduros de piceas) a un máximo estacional de 2,7 (plántulas de piceas y herbáceas) e incrementó el rendimiento hidrológico anual en 108 mm (872 mm observados en el período 1991-2000, frente a los 764 mm calculados para el período comprendido entre 1981 y 1985, cuando la cuenca estaba todavía cubierta por plantaciones maduras de piceas). En consecuencia, la evapotranspiración anual disminuyó de 543 mm (en los rodales maduros de piceas) a 355 mm (en los rodales reforestados con plántulas de piceas y herbáceas).

Tras la corta a hecho de los rodales de piceas se apreciaron signos de recuperación en la composición química del agua en la cuenca de Jizerka (Figura 3): los valores medios anuales del pH aumentaron de 4 a 5,3, las concentraciones de sulfatos disminuyeron de 13 a 6 mg por litro y las concentraciones de nitratos de 6 a 4 mg por litro.

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Composición química del agua relacionada con la corta a hecho de rodales maduros de piceas, cuenca de captación de Jizerka, 1982-2000

En el transcurso del decenio de 1990 se adoptaron prácticas de explotación forestal tradicionales respetuosas con el medio ambiente: corta a hecho limitada (volumen reducido de la tala), arrastre de la madera mediante caballos y cables, desembosque estacional y respeto de las zonas de amortiguación ribereñas. El control eficaz de los pequeños canales de erosión existentes depende de la sucesión de plantas en relación con la profundidad, pendiente y longitud de esos canales. Casi el 90 por ciento de ellos se han estabilizado de forma natural.

Utilización de especies autóctonas

Las especies arbóreas autóctonas con un sistema radical profundo (haya y abeto) pueden influir favorablemente en la estabilidad del ecosistema al incluir horizontes del subsuelo en el ciclo de los nutrientes, reducir el lixiviado de los mismos y reforzar la estabilización de las pendientes (incluida la vulnerabilidad al viento). Los bosques semina-turales de hayas (bosques autóctonos tratados mediante cortas de entresaca con la finalidad principal de reforzar la regeneración natural) son más resistentes a la acidificación que las plantaciones de piceas y crecen de forma natural en los terrenos con pendientes pronunciadas de los montes Jizera. Cumplen una función muy importante desde el punto de vista de la estabilidad del suelo, la conservación del microclima forestal y el régimen hidrológico. En los bosques de hayas, la deposición de sustancias ácidas bajo la cubierta es un 30 por ciento menor que en las masas de piceas (Cuadro 1). Por consiguiente, los rodales forestales cuya composición es similar a la estructura tradicional (Cuadro 4) pueden contribuir a impedir la acidificación a largo plazo.

Encalado para aumentar la alcalinidad

Todos los años, desde 1998, se procede al encalado del embalse de Sous una vez que se han fundido las nieves (mediante la aplicación aérea de polvo de calcita, en aplicaciones de 10 a 12 g por metro cúbico, con un tamaño de las partículas de menos de 0,2 mm) con el fin de aumentar el pH y limpiar el agua de productos tóxicos. El encalado aumenta notablemente la alcalinidad del agua en los embalses, como se demostró también en los países escandinavos en los años ochenta (Brocksen y Wisniewski, 1988). Sin embargo, el encalado refuerza la fluctuación estacional del pH del agua del embalse (Figura 4) y produce cambios drásticos en la composición química del agua susceptibles de provocar modificaciones impredecibles en la productividad de fitoplancton y zooplancton en el embalse (un punto que es objeto de estudio en la actualidad).

Los bosques seminaturales de hayas (en esta foto, en la cuenca del envase de Raspenava) favorecen la estabilidad del suelo con sus profundas raíces y son más resistentes al ácido que las plantaciones de piceas

- J. KEEK

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Cambios estacionales del pH en el embalse de Sous, inducidos por la práctica del encalado, 1999

LA REINTRODUCCIÓN DE PECES

Desde el decenio de 1990, las aguas superficiales del altiplano de los montes de Jizera carecían de poblaciones ícticas como consecuencia de la extrema acidificación del medio y del elevado contenido de metales tóxicos que comportaba.

El control permanente de los efectos de los procesos experimentados por las cuencas hidrográficas sobre la calidad del agua y sobre la biota en los embalses y cursos de agua comenzó en 1991, estableciéndose el muestreo regular de 20 canales importantes y seis embalses. Se medían in situ la transparencia, conductividad, pH y contenido de oxígeno disuelto. Las pruebas de laboratorio comprendían análisis del pH, la conductividad, la alcalinidad, la concentración de cationes y aniones, la concentración de fósforo y la de carbono orgánico disuelto. Asimismo, se identificaba y calculaba el fitoplancton y el zooplancton en muestras preservadas.

La mejora de los parámetros físicos y químicos de las aguas controladas a comienzos del decenio de 1990 hizo posible considerar la reintroducción de peces. En 1991 se reintrodujeron experi-mentalmente el salvelino (Salvelinus fontinalis, la especie más tolerante al ácido) y la trucha común (Salmo trutta morpha fario) en el embalse de Bedrichov y en los cursos de entrada a dicho embalse. Se llevó a cabo un inventario de las poblaciones ícticas existentes en los cursos de agua tras la fundición de las nieves (mayo), en el verano (julio) y en el período de reproducción (octubre). Para realizar el inventario se recurrió a la pesca electrónica (capturando a los peces mediante descargas eléctricas para devolverlos al agua una vez inventariados) en tramos de 30 a 60 m de longitud en los cursos de agua. Los salvelinos sobrevivieron y se reprodujeron y en el transcurso de los años siguientes se observó la existencia de cantidades suficientes de alimentos y una estructura de edad bien proporcionada y un crecimiento individual en la población. Los ejemplares de trucha común murieron de inanición y no se reprodujeron.

En 1996, se repoblaron el embalse de Sous y los caudales afluentes en él con 30 000 alevines. Esta población también consiguió sobrevivir. Sin embargo, las concentraciones de aluminio y de metales pesados en los músculos y el hígado de los peces sobrepasaba todavía el límite higiénico (Cuadro 5). Tan elevadas concentraciones se deben al contenido extremadamente alto de aluminio y metales pesados en los alimentos que consumen los peces, principalmente efemerópteros (mosca de mayo) y tricópteros (frigánea, con predominio de Hydropsyche sp.) bénticos.

En 1999-2000, prosiguió la reintro-ducción de peces en el embalse de Josefuv Dul. Para aumentar la resistencia de la nueva población, los alevines utilizados para la repoblación se produjeron en las aguas frías de un arroyo muy acidificado.

La supervivencia de los peces en las aguas superficiales del altiplano parece estar limitada por descensos intermitentes de los valores del pH y por el nivel de formas tóxicas de aluminio (Al³⁺ libre y complejos de aluminio inorgánico). Cuando el pH del agua se sitúa en unos valores de 5,3 o inferiores se produce una movilización significativa de aluminio tóxico. Basándose en la supervivencia de los peces, se considera que el valor crítico de toxicidad por aluminio se sitúa en 300 mg por litro. En las aguas superficiales, ambos límites se superan todavía en los períodos en que se funde la nieve y cuando se producen lluvias torrenciales.

El control de los efectos sobre la calidad del agua incluyó mediciones in situ del pH, de la conductividad y del oxígeno disuelto (embalse de Bedrichov, marzo de 1995)

- J. KEEK

Pesca electrónica para inventariar las poblaciones de peces en los cursos de agua tributarios del embalse de Bedrichov, agosto de 1996

- J. KEEK

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

Los bosques de muchas regiones montañosas de Europa central, en los que predominan las especies de coníferas, se encuentran en una fase de cambio en respuesta a la modificación del medio ambiente (Teller, Mathy y Jeffers, 1992). En los años ochenta, las cuencas hidrográficas de los montes Jizera resultaron afectadas por una deposición atmosférica ácida extrema, el declive de las plantaciones de piceas y la adopción de prácticas forestales comerciales inadecuadas. Esos bosques figuran entre los ecosistemas más sensibles de Europa: la roca madre, de lenta meteorización, y los suelos podsólicos superficiales con un contenido muy escaso de cationes básicos tienen una capacidad reducida de amortiguación para hacer frente a la deposición ácida.

La mejora de la calidad del agua superficial de los montes Jizera que se ha registrado recientemente se debe a la reducción de la contaminación atmosférica y a la disminución de la superficie foliar (así como de la densidad de la cubierta de copas) conseguidas mediante la corta a hecho de los rodales de piceas, y en parte también al encalado de los embalses y cuencas hidrográficas. Los valores del pH del agua han aumentado de 4-5 a 5-6; las concentraciones de aluminio han disminuido de 1-2 mg por litro a 0,2-0,5 mg por litro; y se ha reintroducido con éxito el salvelino (Salvelinus fontinalis) en los embalses de cabecera.

El encalado ha aumentado de forma demostrable la alcalinidad del agua de los embalses. Sin embargo, la modificación drástica de la composición química del agua puede provocar cambios imprevisibles en la productividad de fitoplancton y zooplancton en los embalses, ocasionando problemas en el tratamiento del agua. El encalado en las cuencas hidrográficas como medio de reducir la acidez del suelo también comporta muchos riesgos en los lugares en los que existe una mineralización excesiva.

La revitalización de las cuencas de captura debería ser duradera sin intervenciones adicionales (Haigh y Keek, 2000). En los bosques de los montes Jizera todavía se supera en un 50 por ciento aproximadamente la acidez atmosférica crítica (de 500 a 700 equivalentes de ácido por hectárea y año) (RIVM, 1993).

Desde una perspectiva a largo plazo, se podría mejorar la calidad del agua plantando masas arbóreas con una composición casi autóctona (bosques de frondosas o mezclados con una menor superficie foliar y una aspereza superficial más reducida en comparación con las plantaciones de piceas). También las especies arbóreas naturales con un sistema radicular profundo (hayas y abetos) pueden mejorar la estabilidad del ecosistema, al incluir horizontes del subsuelo en el ciclo de los nutrientes, reducir el lixiviado de los mismos y estabilizar las laderas. La ordenación de las cuencas hidrográficas de montaña debe incluir prácticas forestales tradicionales respetuosas con el medio ambiente como las cortas a hecho limitando el volumen de las talas, la plantación anticipada, el arrastre de madera mediante caballos o cables, el desembosque esta-cional y la reforestación manual. El respeto de las zonas ribereñas es esencial para la estabilización de las cuencas hidrográficas de montaña. 

Bibliografía

Brocksen, R.W. y Wisniewski, J., eds. 1988. Restoration of aquatic and terrestrial systems. Dordrecht, Países Bajos, Kluwer Academic Publishers.

Grennfelt, P., Rodhe, H., Thörnelöf, E. y Wisniewski, J., eds. 1995. Acid reign '95? Dordrecht, Países Bajos, Kluwer Academic Publishers.

Haigh, M.J. y Keek, J., eds. 2000. Environmental reconstruction in headwater areas. Dordrecht, Países Bajos, Kluwer Academic Publishers.

Keek, J. 1994. Effects of acid atmospheric deposition on mountain watersheds in central Europe. En: Colloque Forêts de Montagne - La forêt dans l'espace montagnard: vers un nouvel équilibre? Grenoble, Francia, AICEF/SNICEF, 24-29.

Stuchlík, E., Hoická, Z., Prchalová, M., Keek, J. y Barica, J. 1997. Hydrobiological investigation of three acidified reservoirs in the Jizera Mountains, the Czech Republic, during the summer stratification. Can. Tech. Rep. Fish. Aquat. Sci. 2155: 56-64.

RIVM. 1993. Calculation and mapping of critical loads in Europe: status report 1993. Bilthoven, Países Bajos, Instituto Nacional de Salud Pública y Medio Ambiente.

Teller, A., Mathy, P. y Jeffers, J.N.R., eds. 1992. Response of forest ecosystems to environmental changes. Londres, Elsevier Science Publishers.