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Distribución y Conectividad Estructural de Bosques de Polylepis Mediante el Uso
de Imágenes Satelitales en Tres Áreas de Conservación Privada en el Valle del
Vilcanota – Cusco
Distribution and Structural Connectivity of Polylepis Forests through the Use of
Satellite Images in Three Areas of Private Conservation in the Vilcanota Valley –
Cusco
Katy V. Rondinel Mendoza
Facultad de Ciencias - Escuela Profesional de Biología - Universidad Nacional de San Antonio Abad
del Cusco. krondinel@gmail.com
Resumen
El presente trabajo se realizó en tres Áreas de Conservación Privada (ACP) Mantanay, ACP Abra Málaga
Thastayoq Royal Cinclodes y ACP Hatun Queuña Quishuarani - Valle del Vilcanota Cusco, la finalidad fue
conocer la distribución y conectividad estructural de bosques de Polylepis mediante el uso de imágenes
satelitales. Para dicho fin, se establecieron parámetros que determinen el mejor desarrollo de las futuras
plántulas, dichos parámetros fueron: altitud entre 4100 a 4550 m.; pendiente 21 a 45 grados, priorizándose
2
áreas en dirección general sur (sureste, sur, suroeste y oeste) y rango de radiación entre 5.5 a 7.0 KWh/m .
La distribución dio a conocer la dispersión de parches, disponibilidad de la matriz y el hábitat para la
reforestación, estas características ayudaron a determinar la conectividad estructural ecológica con el
software Conefor Sensinode 2.6, cuyos índices denotaron el buen incremento de las masas arbóreas y la
matriz. Asi mismo, las especies encontradas en cada ACP fueron: Polylepis racemosa y P. subsericans., para el
ACP Mantanay y P. sericea y P. pepei., para las ACPs Abra Málaga y Quishuarani., con los datos obtenidos se
puede ayudar a las comunidades campesinas en el manejo de sus servicios ecosistémicos por ende la eficacia
de los programas de manejo, uso y conservación de bosques depende del buen uso que le den al hábitat.
Palabras clave: Conectividad, distribución, imágenes satelitales, matriz, conefor Sensinode.
Abstract
This present work, has been made in three Private Conservation Areas: ACP Mantanay, ACP Abra Málaga
Thastayoq Royal Cinclodes and ACP Hatun Queuña Quishuarani in the Vilcanota Valley - Cusco, the
purpose was to determine the distribution and structural connectivity the forests of Polylepis using satellite
images. For that purpose, were established parameters that favoring the development of future seedlings
like: altitude between 4100-4550 m.; Slope 21-45 degrees, giving priority areas with general direction
2
south (southeast, south, southwest and west) and range of radiation between 5.5 to 7.0 KWh / m . The
distribution show the dispersion patch, availability of the matrix and habitat for reforestation, these features
helped to determine the ecological structural connectivity with Conefor Sensinode 2.6 software, whose
indices have denoted the good increase forested areas and the matrix. Of the species found in each ACP
were: Polylepis racemosa and P. subsericans for the ACP Mantanay and P. serícea and P. pepei for the ACPs Abra
Málaga and Quishuarani. This data obtained can help the peasant communities in the management of their
ecosystem services, so the effectiveness of forest management, use and conservation programs depends on
how well they use the habitat.
Key Words: Connectivity , distribution, satellite images, matrix, Conefor Sensinode.
Rev. Q'EUÑA 7: 51 - 62 (Diciembre 2016)
Sociedad Botánica del Cusco
Recibido: Setiembre 12, 2016
Aceptado: Noviembre 28, 2016
Introducción
Los bosques Altoandinos de la Cordillera de
los Andes con altitudes por encima de los 3.000
m son escasos, debido a la fragmentación de su
hábitat por factores antropogénicos por lo que
se encuentran localizados denominándose
relictos de bosque y se encuentran rodeados de
vegetación circundante correspondiente a
zonas agrícolas y pastizales. Estos bosques están
restringidos a laderas rocosas o quebradas
dominadas por especies del género Polylepis,
que se extienden desde Venezuela hasta el norte
de Chile y Argentina. Incluye cerca de 27
especies (Simpson 1979; Cabido & Acosta
1985; Kessler 1995, Romoleroux 1996;
Mendoza 2005, 2010; Bosch 2012). Estos
bosques se encuentran asociados a especies
leñosas como Budleja coriacea, Myrcianthes
oreophylla, Gynoxys aff. Nítida, Gynoxys longifolia.
El rol de dichos bosques en la ecología
altoandina es ser fuente de recursos para la
población local (Lovejoy et al. 1986; Galiano
1990; Murcia 1995, Gentry 1995; Fjeldsa &
Kessler 1996; Laurance & Bierregaard 1997;
Kessler 2006). Los bosques de Polylepis
(queuñal) de la Cordillera del Vilcanota y
Urubamba, son ecosistemas con fauna y flora
única especialista y endémica (Servat, 2002).
El presente estudio tiene como objetivo
determinar la distribución y conectividad
estructural de bosques de Polylepis mediante el
uso de imágenes satelitales en tres Áreas de
Conservación Privada en el Valle del Vilcanota
Cusco, mediante el análisis de tres factores
ambientales: la altitud, la pendiente, la
exposición solar y el uso de imágenes satelitales
para determinar la conectividad estructural
basada en la distancia y continuidad entre
teselas de bosque utilizada como herramienta
de planificación territorial, cuyos parámetros
permitirán determinar áreas adecuadas para el
buen desarrollo de las futuras plántulas de
Polylepis.
Material y métodos
Área de Estudio
El presente estudio fue realizado en la
Coordillera del Vilcanota Urubamba, a dos
horas de la ciudad del Cusco. Según Brack
1986, ecológicamente, las áreas de estudio se
encuentran situada en la eco región de Puna
semi Húmeda (3 800 m. a 5 200 m de altitud).
Métodos
1. Obtención y preparación de
imágenes de satélite:
Se traba con dos igenes satelitales
Landsat: Landsat 7 TM (Thematic Mapper)
para la clasificación preliminar y Landsat
ETM+ (Enhanced Themapic Mapper Plus)
para la clasificación final. Estas imágenes se
obtuvieron del Servicio Geológico de los
Estados Unidos (USGS), correspondientes al
mes de Julio del 2010, también se obtuvo el
DE M (M a pa d e El evaci ó n Di g i t al)
proporcionado por el MINAM-Perú
proyectándose a la data WGS 84 ZONA 19,
procesadas en el software Esri Arcgis v 10.1 en
una escala de 1:50000, en este software se
cargaron los datos obtenidos por GPS en
coordenadas UTM para la ubicación y
delimitación del área de cada bosque evaluado.
Se compuso en tres bandas (5 red, 4 green y 3
blue según RGB) que mejor reflejaran los
bosques de Polylepis, resultando una resolución
final de 30m x 30m, y, como material de apoyo
se utilizó una imagen de satélite del programa
Google Earth de las zonas de estudio del año
2013 para una mejor visualización a nivel de
individuo. Además se utilizaron fotografías
aéreas que datan del año 1956, adquiridas en la
DIRAF (Dirección de Aerofotografía de la
Fuerza Aérea del Perú - FAP).
Rev. Q'EUÑA 7: 51 - 52 (Diciembre 2016)
Sociedad Botánica del Cusco
Rondinel: Identificación de la distribución y conectividad de Polylepis en el valle del Vilcanota
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correspondientes a las zonas de estudio para
hacer una comparación temporal de
distribución de Polylepis. Las fotografías aéreas,
corresponden a los siguientes proyectos: 8485
A4 - Abra Málaga y 8485 A4 - Mantanay.
Cabe señalar que la fotografía aérea para el área
de estudio Quishuarani” en Calca, no se
encuentra editada aún por la DIRAF debido a
las condiciones climáticas adversas y al elevado
costo de sobrevuelos y mantenimiento de
equipos fotográficos.
Cabe señalar que la fotografía aérea para el
área de estudio “Quishuarani” en Calca, no se
encuentra editada aún por la DIRAF debido a
las condiciones climáticas adversas y al elevado
costo de sobrevuelos y mantenimiento de
equipos fotográficos.
1.1 Ubicación, mapeo y análisis de
bosquesSe realizaron salidas preliminares para
mapear las zonas de estudio mediante el uso del
track alrededor de las masas arbóreas y en
a l g u n o s c a s o s l a t o m a d e p u n t o s
georeferenciales, que ayudaron a definir los
elementos del paisaje (bosque, pasto, roca,
glaciar, etc.), además el apoyo del
conocimiento de los pobladores de las zonas
fue preciso en la definición de los mismos en
campo.
1.1 Ubicación, mapeo y análisis de
bosques.
Se realizaron salidas preliminares para
mapear las zonas de estudio mediante el uso del
track alrededor de las masas arbóreas y en
a l g u n o s c a s o s l a t o m a d e p u n t o s
georeferenciales, que ayudaron a definir los
elementos del paisaje (bosque, pasto, roca,
glaciar, etc.), además el apoyo del
conocimiento de los pobladores de las zonas
fue preciso en la definición de los mismos en
campo.
Se trabajó con las siguientes especies de
Polylepis para las diferentes ACPs: Polylepis
racemosa R&P, P. besseri Hieron y P. subsericans
J.F.Macbr., para el ACP Mantanay; P. serícea
Wedd. y P. pepei B.B. Simpson para las ACPs
Abra Málaga TRC y Quishuarani.
2. Elaboración de los Factores a nivel
de paisaje.
El procesamiento de los datos de campo
consistió en la digitalización y generación de los
polígonos de bosques de Polylepis cuya
ubicación y extensión otorgaron los
fundamentos para poder relacionarlos con los
factores a nivel de paisaje (altitud, orientación
solar y pendiente), y así identificar la
fragmentación de los bosques, a su vez generar
los mapas correspondientes mediante el uso
del MDT y vectorizar cada una de las capas
raster, es decir el cálculo de las áreas de cada-
Rev. Q'EUÑA 7: 52 - 53 (Diciembre 2016)
Sociedad Botánica del Cusco
Rondinel: Identificación de la distribución y conectividad de Polylepis en el valle del Vilcanota
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ACP
Provincia
Distrito
Comunidad
Altitud
Coordenadas
1
Abra Málaga
Thastayoc Royal
Cinclodes
Urubamba
Ollantaytambo
Abra Málaga
Thastayoc
3950 -
4250
18L 8545000
793000
2
Hatun Queuña
Quishuarani
Ccollana
Calca
Lares
Quishuarani
Ccollana
3950 -
4850
18L 854400 820000
3
Mantanay
Urubamba
Urubamba
San Isidro
Cusibamba
3050
-
2850
18L 8535000 807000
Cuadro 1: Ubicación geográfica de las ACPs ámbito de estudio.
54
-polígono. Los rangos establecidos para los
diferentes factores fueron dados según una
comparación con los rangos preestablecidos
por parte del “Mapa de Pendientes para el
Cusco del 2012 GORE Cusco, SENAMHI, el
Ministerio de Energía y Minas y por el Fondo
Mundial para el Medio Ambiente (GEF-
PNUD) en su documento de “Atlas de Energía
Solar del Perú”.
3. Determinación de la conectividad
entre teselas de bosque.
Análisis de la conectividad ecológica.
Para fines de este estudio se toma en cuenta
las medidas de la conectividad estructural, que
utilizan un algoritmo basado en un ráster que
calcula la distancia efectiva basada en la
dispersión de una determinada especie (coste
acumulado para el movimiento) como lo indica
Adriaensen et al.(2003). Para dicho análisis se
utilizó el Conefor Sensinode, un programa
informático que permite medir la contribución
de cada tesela de hábitat para el mantenimiento
o posible mejora de la conectividad ecológica
(Pascual- Hortal y Saura 2006, Saura y Rubio
2009).
Análisis de Índices
a.- Índice de la Probabilidad de la
Conectividad (PC):
La PC se define como la probabilidad de que
dos puntos colocados aleatoriamente en el
paisaje en áreas de un hábitat sean accesibles
entre sí. Con valores de (0 a 1) donde 0
representa la conexión más cercana efectiva y 1
la conexión más lejana (Saura y Pascual-Hortal,
2007), expresado en porcentaje y viene dada
por:
Rev. Q'EUÑA 7: 53 - 54 (Diciembre 2016)
Sociedad Botánica del Cusco
Dónde:
n: número de parches de hábitat existentes
en el paisaje tanto para i como j
a , a : área de cada parche de hábitat.
i j
A :área total del paisaje (tanto del hábitat y
L
no hábitat).
p* :probabilidad de dispersión entre los
ij
parches i y j (Bunn et al, 2000; Fu et al, 2010.),
es decir la probabilidad máxima del producto,
el valor máximo de todas las posibles vías de
conexión entre los parches i y j que van de (0 a
1), tomando el valor máximo de 1.
b.- Índice Integral de Conectividad
(CII):
Esta medida utiliza la distancia topológica
(dij) entre parches i y j (distancia más conexa
entre ambos parches). Es un índice con valores
desde 0 hasta 1, incrementándose ante una
mayor conectividad expresado en porcentaje
(Pascual-Hortal y Saura, 2006; Saura y Pascual-
Hortal, 2007).
Dónde:
n: número de parches de hábitat existentes
en el paisaje tanto para i como j
a , a : área de cada parche de hábitat.
i j
A : área total del paisaje (tanto del hábitat
L
y no hábitat).
d : distancia topológica (dij) entre parches
ij
i y j (distancia más conexa entre ambos
parches).
Rondinel: Identificación de la distribución y conectividad de Polylepis en el valle del Vilcanota
c .- Í n d ic e d e l Á r e a C o n e x a
Equivalente (ACE)
Se define como la superficie plenamente
conexa que le corresponda la misma
probabilidad de conectarse con otras teselas o
parches. La ventaja es, que permite la
comparación de manera relativa del cambio de
superficie boscosa que beneficia a la
conectividad y el intercambio de flujos
ecológicos. (Pascual-Hortal y Saura, 2006;
Saura y Pascual-Hortal, 2007).
Dónde:
n: número de parches de hábitat
existentes en el paisaje tanto para i como j
a , a : área de cada parche de hábitat.
i j
A : área total del paisaje (tanto del hábitat
L
y no hábitat).
p* : probabilidad de dispersión entre los
ij
parches i y j (Bunn et al, 2000; Fu et al. 2010.),
es decir la probabilidad máxima del producto,
el valor máximo de todas las posibles vías de
conexión entre los parches i y j que van de (0 a
1), tomando el valor máximo de 1.
Resultados
Análisis espacial de los parches de
bosque de Polylepis.
Se contó un total de 121 pogonos o
parches de bosque de Polylepis haciendo un total
de 232 Ha. de extensión. La zona de estudio
con mayor cantidad de parches y mayor
extensión de bosques es Mantanay (80 parches
en 140 Has.); le sigue Quishuarani (10 parches
en 50 Has.) y por último Abra Málaga Tasthayoc
(31 parches en 42 Has.) (Figura 1).
Altitud
Este factor ayuda a determinar la
localización altitudinal de bosques naturales de
Polylepis (Kessler 2006) (Figura 2).
Figura 2: Área de bosques en hectáreas de las tres
ACPs según rangos de altitud.
Por lo tanto para fines de este estudio se
establece los parámetros ideales de altitud para
la reforestación de bosques de Polylepis con un
rango altitudinal de 4100 a 4550 m. como la
franja más apta, por encontrarse allí la más alta
concentración de bosques naturales.
Pendiente
En las zonas de estudio se da una variabilidad de
pendientes. Los datos obtenidos en este
estudio, muestra que en el mapa de pendientes
existen zonas completamente planas (0 grados
de pendiente) hasta cuestas de casi 60 grados de
pendiente: aunque es importante mencionar
que existen paredones cercanos a las zonas de
estudio. (Figura 3).
55
Rev. Q'EUÑA 7: 54 - 55 (Diciembre 2016)
Sociedad Botánica del Cusco
Rondinel: Identificación de la distribución y conectividad de Polylepis en el valle del Vilcanota
Figura 1: Número de parches de Polylepis según
Rango de área.
Figura 3: Total de hectáreas según rangos de
pendiente en las tres ACPs.
Por lo tanto para fines de este estudio se
establece los rangos de pendiente entre 21 a 45
grados.
Radiación Solar y Or ientación
Respecto al Sol.
Se ha divido el compás en dos direcciones
generales, sur y norte. (Figura 4 y Tabla 1). La
ubicación de los bosques marca una tendencia a
estar expuestos a laderas que están orientadas
al sur en un 53%, mientras que al norte hay 47
% de los bosques.
Figura 4: Diagrama de orientación del total de
bosques en porcentaje según exposición solar
para las tres ACPs
Orientación respecto al Sol para
cada ACP.
Al analizar cada una de las áreas de estudio
para las tres ACPs de acuerdo a su orientación
según la exposición solar, se destaca que hay
una gran variante con relación a que
direcciones se dirigen más los parches de
bosques para cada área (Tabla 1).
Tabla 1: Total de hectáreas de bosque expresadas
en porcentaje en la orientación respecto al sol para
cada ACP.
Radiación solar para cada ACP.
En la tabla 2 se observa que los rangos por
2
debajo de 7.0 KWh/m y por encima de 5.5
2
KWh/m , la cantidad de parches de bosque en
porcentaje es relativamente mayor en
orientación sur que al norte.
Tabla 2: Tamaño de bosque en hectáreas de cada
ACP según mayor o menor radiación solar en
direcciones generales NORTE y SUR para los
meses febrero, mayo y noviembre.
Rev. Q'EUÑA 7: 55 - 56 (Diciembre 2016)
Sociedad Botánica del Cusco
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Rondinel: Identificación de la distribución y conectividad de Polylepis en el valle del Vilcanota
Norte Sur Oeste Este Nor-Oeste Nor-Este Sur-Oeste Sur-Este
ACP Mantanay 7.78 8.4 39.8 24.9 20.7 1.35 25.6 11.47
ACP Abra Málaga T. 1.93 2.48 5.06 17.19 3.26 11.09 0.99 0
ACP Quishuarani 8.4 15.48 0.5 13.41 4.81 7.31 0.09 0
TOTAL en ha 18.11 26.36 45.36 55.5 28.77 19.75 26.68 11.47
Total en % 7.81 11.36 19.55 23.92 12.4 8.51 11.5 4.94
Tabla nº 13:
ACP
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
18,11 25,903 11,59 84,36 15,64 27,47 6,49 90,35 18,1 23,96 11,12 86,45
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
41,13 2,88 84 11,95 42,12 0,97 88,9 7,94 39,24 2,82 85,58 11,99
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
7,65 25,75 2,76 5,83 0,09 33,32 1,15 7,44 10,92 22,5 2,87 5,72
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
22,82 10,58 8,59 0 13,97 19,44 8,32 0,27 30,2 3,22 8,59 0
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
mayor a
7kw
menor a
7 kw
10,98 21,62 6,01 11,25 2,07 30,52 0,28 16,98 10,99 21,61 5,57 11,69
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
mayor a
5.5 kw
menor a
5.5 kw
23,59 9,01 12,31 4,95 18,26 14,33 7,82 9,44 25,57 7,03 13,39 3,87
ACP
Mantanay
ACP Abra
Málaga
Thastayoq
ACP Hatun
Queuña
Quishuarani
Tamaño de bosque en hectáreas de cada ACP según mayor o menor radiación solar en direcciones generales NORTE
y SUR para los meses de Febrero, Mayo y Noviembre
FEBRERO MAYO NOVIEMBRE
NORTE SUR NORTE SUR NORTE SUR
Determinación de la conectividad
ecológica estructural entre teselas de
bosque de polylepis.
a.- Índice de Probabilidad de la
Conectividad (PC).
Figura 5: PC para los parches de las ACPs
El índice de PC medida en porcentaje según
el número de conexiones entre parches de
bosque de Polylepis para las tres ACPs, presenta
valores de probabilidad de conexión cercanos a
“0” lo que significa que para los tamaño de estos
bosques la conectividad es alta debido a que los
parches se encuentran cerca y conectados por
los flujos ecológicos (ciclo del agua, ciclos
biogeoquímicos, flujo de energía y la dinámica de las
comunidades), otros se alejan por las distancias
que son relativamente más largas a través de las
masas boscosas.
b.- Índice Integral de Conectividad
(CII).
El CII para las tres ACPs, presentan un
índice integral de hasta 1 en algunos enlaces, lo
que indica que la conectividad entre parches de
bosque se desarrolla a medida que los mismos
crecen y los flujos ecológicos son más
constantes.
Figura 6: CII para los parches de las ACPs
c.- Índice del Área Conexa Equivalente
(ACE).
Los índices del ACE para los casos expuestos
llegan a tener áreas conexas equivalentes desde
2ha hasta más de 160 ha lo que significa que el
crecimiento de las masas arbóreas se ven
favorecidas por el desarrollo de las teselas de
hábitat forestal.
Figura 7: ACE para los parches de las ACPs
Áreas con potencial para albergar
plantaciones de Polylepis
De los parámetros establecidos para los
diferentes factores analizados, se obtiene un
producto “mapa base” donde se muestran las-
Rev. Q'EUÑA 7: 56 - 57 (Diciembre 2016)
Sociedad Botánica del Cusco
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Rondinel: Identificación de la distribución y conectividad de Polylepis en el valle del Vilcanota