Durante las últimas décadas, la comprensión de los efectos humanos sobre el ambiente ha sido prioridad en temas de investigaciones (Foster, Orwlg, & McLachlan, 1996), y este interés se fundamenta en el incremento del impacto antrópico sobre los procesos ecológicos de los últimos dos siglos (Manies & Mladenoff, 2000). El crecimiento de la población, así como el desarrollo industrial han generado el surgimiento de una nueva era geológica conocida como el antropoceno, con efectos de la actividad antrópica sobre los ciclos biogeoquímicos del planeta (Morera, 2015). De esta forma, el efecto del cambio climático implica transformaciones ecológicas como son: expansión y contracción de la distribución de ecosistemas, fragmentación de los ecosistemas naturales, extinción de algunas especies y proliferación de otras (Young, 2014), lo cual se evidencia en la distribución espacial de la cobertura vegetal (Palacio-Aponte, 2014).

De acuerdo con Geist, McConnell, Lambin, Moran, Alves y Rudel (2006), la cobertura vegetal es el resultado de factores antropogénicos y biofísicos, que se combinan para su transformación. Por ejemplo, una investigación de la distribución de la vegetación nativa en Monte Árido Central de Argentina, encontró que las principales diferencias en los cambios de la vegetación se deben a la presencia de procesos geomorfológicos activos (Flores, Suvires, & Dalmasso, 2015). Los estudios que abordan las transformaciones de la vegetación dentro de espacios protegidos, como la realizada por Aldana y Bosque (2008) en el Parque Nacional Sierra de la Culata, Venezuela, durante 1988 - 2003, así como el estudio de Domínguez (2011) en sector sur del Parque Nacional Natural los Katíos, Colombia entre 1989-2010, presentan periodos menores de 25 años. Igual sucede con el caso de la investigación realizada por Velázquez et al. (2003) en Oaxaca, México, que analiza los procesos de cambios en la cobertura durante 20 años. Otro estudio sobre la temática es el realizado por Sahagún, Reyes, Flores y Vargas (2011) en la Sierra Madre Oriental del estado de San Luis Potosí, México, quienes modelan el cambio en el uso de suelo y la vegetación, basados en imágenes de satélite para un periodo de 16 años (1989 - 2005). Los anteriores estudios se enmarcan en períodos inferiores a 25 años, que en muchos casos no evidencian las transformaciones espaciales de la vegetación de relevancia como pueden ser estadios de regeneración.

En Costa Rica, el estudio de la distribución de la vegetación se remonta a mediados del siglo XIX, cuando Anders S. Oersted realiza investigaciones pioneras; y posteriormente, en la segunda mitad del siglo XIX, los estudios de: Moritz Wagner, Kart Scherzer, Karl Hoffman, Herman Wenland, Felix Bally, Henry Pittier, Adolfo Tonduz y Pablo Bioley como lo plantea Hilje (2013). Dentro de este periodo, destacan los esfuerzos de Helmut Polakowski por cartografiar la fitogeografía del país, así como los realizados por Merker al efectuar una descripción de las formaciones vegetales de Costa Rica (Vargas, 2009). Durante las últimas décadas, con el desarrollo de las tecnologías espaciales han proliferado las investigaciones que abordan la distribución espacial de la vegetación, como las realizadas por: Veldkamp y Fresco (1996); Calvo et al. (1999); Sánchez, Foley, Hamilton, Calvo, Arroyo y Jiménez (2002); Calvo y Ortiz (2011); Morera (2010); y Morera y Sandoval (2012, 2013, 2015). Además, destacan los estudios realizados por el Sistema Nacional de Áreas de Conservación (SINAC, 1996; 2007) sobre el análisis de vacíos de conservación en Costa Rica, que cartografían los ecosistemas del país. En el caso específico de la Península de Osa, donde se ubica el área de estudio seleccionada, que es el Parque Nacional Corcovado, a principios de este siglo, se realizó un mapa de los ecosistemas de la Área de Conservación Osa (Kappele, Castro, Acevedo, González, & Monge, 2002).

A pesar de este aumento de investigaciones, que abordan la cartografía de la vegetación, las mismas se concentran en un año, o son de periodos menores de 25 años que no permiten identificar adecuadamente las transformaciones, debido a que los cambios en la distribución espacial de la cobertura de vegetación suceden durante escalas temporales mayores de 25 años (Green, Schweik, & Randolph, 2005). Con base en la premisa anterior, este artículo, analiza la distribución espacial de la cobertura vegetal durante los últimos 54 años en el área que actualmente ocupa el Parque Nacional Corcovado, con el propósito de identificar las transformaciones espacio-temporales que, como abordaje innovador para escenarios tropicales, permite monitorear dinámicas de vegetación para periodos mayores a los estudiados hasta la actualidad, lo cual permitiría identificar acciones que potencien la conservación de estos ecosistemas, fundamentales para la biodiversidad del país. Así, esta investigación recurre a la fotointerpretación para construir una serie temporal que permite analizar la distribución de la cobertura vegetal a lo largo de 54 años (1960 - 2014), para lo cual se aplicó un abordaje paisajístico de índices biométricos y una matriz de cambios para facilitar el análisis de las transformaciones espaciales de la cobertura natural.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de Estudio: El Parque Nacional Corcovado se localiza entre las coordenadas geográficas (8°25’55” - 8°44’00” N - 83°24’50” - 83°45’00” W) en el sector noreste de la Península de Osa (Fig. 1). Durante el Plioceno Medio, diversas cuencas sedimentarias fueron rellenadas con sedimentos fosilíferos provenientes del Complejo de Nicoya, que es la unidad litológica más antigua datada en Costa Rica y que aflora en las penínsulas de Osa y Nicoya (Denyer y Kussmaul, 2000). Además, parte del área de estudio está formada por relleno aluvial y montañas que generan un gradiente ecológico con altitudes de más de 500 m, como los cerros Mueller, Brujo y Rincón, en lugares relativamente cercanos a la costa (6 km).

La cobertura natural dominó los espacios, que actualmente forman parte del Parque Nacional Corcovado, hasta finales de la década de los sesenta y principios de los setenta en que se inicia su colonización. Aunque en general, los suelos de la Península de Osa son ultisoles e inceptisoles, con capacidad de uso básicamente forestal, debido a las altas precipitaciones y las fuertes pendientes que dominan en el área, e incluso los suelos en áreas planas, como los que se presentan en la cuenca del río Sirena, muestran restricciones agrícolas por sus limitaciones con el drenado (Lewis, 1983).

El 24 de octubre de 1975, se estableció el Parque Nacional Corcovado, según el Decreto N° 53 - 57ª con una extensión de 34 346 ha (Vaughan, 1981) para proteger la biodiversidad del área de estudio, que estaba amenazada por la expansión de la frontera agrícola. El parque fue ampliado con el Decreto N°11148A del 5 de febrero de 1980 y ratificado con la Ley N° 6794 del 25 de agosto de 1982. Luego de su establecimiento, el área de estudio ha sido motivo de diversas investigaciones, especialmente, sobre el hábitat de felinos, pioneras a nivel de ecosistemas neotropicales (Carrillo, 2000). En 1997, de acuerdo con Sánchez, Benoit, Calvo y Moorthy (2002), el Parque Nacional Corcovado protegía el 45 % de los bosques de la península de Osa. Asimismo, el ecoturismo se ha transformado, siendo una de las principales actividades económicas de la Península de Osa, siendo el principal atractivo la observación de fauna dentro del Parque Nacional Corcovado (Morera, 2001).

Identificación de los periodos de estudio y las categorías de vegetación: Para la realización de esta investigación, primeramente, se seleccionaron las fotografías e imágenes satelitales disponibles, como se muestra en el Cuadro 1, el cual inicia con el año 1960, porque, aunque existen otros proyectos de fechas anteriores, las escalas son demasiado generales, no permitiendo reconocer transformaciones en la distribución espacial de la vegetación acordes con el objetivo de esta investigación. De acuerdo a la literatura consultada, no se han realizado estudios que aborden las transformaciones espaciales en las coberturas vegetales por periodos mayores a 30 años a nivel de paisaje (Nagendra, Southworthm, & Tucker, 2003). Sin embargo, los cambios tecnológicos de los últimos años, han generado fuentes de información diferentes, que requieren complementarse cuando se evalúan transformaciones en periodos de más de 50 años, como es el caso de la presente investigación. Se han elaborado estudios como el implementado por Palacio-Aponte (2014) en la zona costero-palustre de Campeche, México, para periodos de 28 años, basado en imágenes Landsat; sin embargo, este tipo de información que inicia en 1972 con el Landsat 1, no está disponible para el área de estudio, por lo cual se recurrió a otra fuente como son las fotografías aéreas, y se combinaron los métodos

Las fotografías aéreas e imágenes corresponden a los años: 1960, 1976, 1997 y 2012 con escalas entre 1:60000 y 1:35000. Durante la digitalización, por medio de la fotointerpretación, se consideró como unidad mínima a representar cartográficamente un área específica para cada uno de los años considerados, para lo cual se utilizó la siguiente fórmula:

UMC = (Lpv x E x 3)²

Donde:

UMC: Unidad Mínima Cartografiable, expresada en m2.

Lpv: Límite de percepción visual (0.2 mm a escala del plano) pero expresado en m.

E: Escala del mapa.

Así, la unidad mínima cartografiable fue de 1 296 m en 1970, 576 y 441 m en 1976, 441 m en 1997 y 225 en 2012. Los periodos considerados para el análisis comparativo de cambios en el paisaje fue de 16 años para 1960 - 1976, mientras que para 1976 - 1997 fue de 11 años y para 1997 - 2014, de 16 años con una diferencia de cinco años. Para la realización de este proyecto, se fotointerpretaron las imágenes aéreas y de satélite con un estereoscopio de espejos (Adan Gordon Enterprise INC, Type F-71). Aunque para el análisis de la información de 2014 se podía aplicar una clasificación digital, con el objetivo de reducir el sesgo, se utilizó la misma metodología para los diferentes años. Dos de los autores realizaron la fotointerpretación, uno fue responsable de la identificación y otro se encargó de supervisar, basado en su conocimiento del área de estudio y en la información de campo. En el caso del periodo 1976, una pequeña parte requirió imágenes de 1978, ya que ninguno de los dos años cubría el área de interés en totalidad. Con el objetivo de evaluar la veracidad de la información del mapa de cobertura vegetal de 2012 se actualizó en el campo durante el 2014, por lo cual se utiliza este último año para el análisis. Además, se aplicó una matriz de confusión (Chuvieco, 2010) para esto se estableció una red de 260 puntos dentro del área de estudio. Basado en lo anterior, durante el mes de octubre de 2013 y de 2014, se evaluó la coincidencia de lo foto-interpretado con el uso real, para lo cual se tomaron 78 puntos (30 %) al azar que fueron verificados en visitas de campo por medio de la lectura de un sistema de posicionamiento global (GPSMP- Serie 78), que presentó una confianza de un 92 % (Cuadro 2).

De acuerdo al trabajo de campo y la fotointerpretación; así como la revisión bibliográfica, se identificaron seis categorías de coberturas vegetales según su fisonomía (Cuadro 4). Para analizar la distribución de las mismas, se utilizó el programa Patch Analyst, una extensión del programa Arc-GIS que calcula índices paisajísticos. Para el análisis se seleccionaron los índices: superficie de cada categoría y número de fragmentos, por ser los más relevantes con el objetivo de esta investigación, debido a la extensión de este artículo. Asimismo, se realizó una matriz de cambios de las coberturas para apoyar el estudio.

RESULTADOS

Las categorías de las coberturas vegetales fueron jerarquizadas de acuerdo con las especies identificadas en el trabajo de campo y el apoyo bibliográfico (Cuadro 3), estas fueron aplicadas en la elaboración de los mapas para el año 1960, 1976, 1997 y 2014 (Cuadro 5, Fig. 2 y Fig. 3). Además, se realizaron mapas de los cambios presentados durante los periodos: 1960 - 1976, 1976 - 1997 y 1997 - 2014 (Fig. 4 y Fig. 5). Las superficies de las diferentes categorías analizadas, en general, no muestran grandes diferencias, lo cual se relaciona con el establecimiento del Parque Nacional Corcovado en el año 1975, cuando se preservaba la mayoría de la cobertura natural. El área de estudio presentaba una predominancia de vegetación natural del 99.8 %, lo que provocó que la actividad antrópica existente se constituyera en áreas de restauración para el 2014. Durante 1960 y 1976, las actividades antrópicas mostraban una localización muy puntual en los sectores planos de la cuenca del Río Sirena, la cual se incrementó pasando de un 0.02 % en 1960, a un 1.80 % en 1976, lo que evidencia la expansión de la frontera agrícola durante este periodo, por la expansión de la ganadería y el cultivo de los granos básicos (Frijol, arroz y maíz).

El bosque nuboso se localiza en las cimas mayores de 550 m como en los cerros Rincón (745 m) y Mueller (744 m), localizados en el sector Sur-este del Parque Nacional; así como en el sector noreste en el cerro Brujo (617 m) con fuerte tendencia a expandirse, reduciendo el número de fragmentos y aumentando la conexión de los mismos. El bosque nuboso representó un 11.1 % en 1960 y 11.5 % en 1976, mientras que para 1997 fue de 13.7 % y en 2014 de 21.2 % del área de estudio. El bosque ocupó el 85.6 % en 1960, el 83.1 % en 1976, el 83.3 % en 1997 y el 72.1 % en 2013.

En cuanto al número de fragmentos de las coberturas (Fig. 6), se identificaron en el bosque nuboso cinco para 1960 y 2014, 12 en 1978 y nueve en 1997. La categoría de bosque presentó 14 fragmentos tanto en 1960 como en 1976, 10 en 1997; mientras que en el bosque inundado se reconoció solamente un fragmento y en la vegetación lacustre dos en 1960, uno en 1976 y 1997 y cuatro en 2014. La vegetación costera presentó dos fragmentos en 1960, 1976 y 1997 y cuatro en 2014; y la actividad antrópica constituyó 11 en 1960, seis en 1997, cuatro en 1997 y uno en 2014. Los cuerpos de agua fueron cinco en 1960, nueve en 1998 y 2014; y cuatro en 1997. Respecto a los cambios en las superficies de las coberturas naturales, durante el periodo 1960 - 1976 el 92.0 % de la cobertura se mantuvo bajo la misma categoría, mientras, durante los años 1976 - 1997 el 87.7 % presentó la misma condición y en el lapso 1997 - 2014 fue de 86.7 %. En cuanto a actividad antrópica, la cual se relaciona con los cultivos de granos básicos y los pastizales para la ganadería extensiva, se presentó un crecimiento vertiginoso entre 1960-1976 de 90 %, sin embargo, después del establecimiento del Parque se produce una reducción de estas coberturas, siendo de 95 % durante 1976-1997 y de 18 % en el periodo 1997-2014. La actividad antrópica estuvo motivada por el establecimiento de tierras para agricultura y ganadería, y generó la destrucción de la cobertura natural, especialmente en los espacios planos alrededor de los ríos Sirena y Claro.

DISCUSIÓN

En el trabajo de campo se comprobó que dentro del área de estudio en distancias de aproximadamente 8 y 27 km, se presentan transformaciones drásticas de vegetación, relacionadas con el gradiente ecológico que genera cambios de altitud de más de 700 m, lo cual fue reconocido por Willie (1987) en la década de los setentas. Las condiciones anteriormente descritas, aunadas al aislamiento, así como la antigüedad de los basamentos geológicos localizados en los territorios que ocupan actualmente la Península de Osa, y en particular, el Parque Nacional, han generado las circunstancias para la presencia de endemismos, lo cual se evidencia en las constantes nuevas especies identificadas: el árbol Tapirira lepidota (Hammel, Grayum, & Aguilar, 2014), la liana Schnella bahiachalensis (Zamora, 2013) y el árbol Couepia osaensis (Santamaría-Aguilar & Lagomarsino, 2015). El Parque tiene una forma de escenario abierto al océano, con las mayores altitudes localizadas cerca de sus límites, donde se presentan la mayor humedad y la nubosidad originada en el océano y transportada por la brisa marina, concibiendo bosques nubosos muy cerca de la costa y a una baja altitud, como lo afirman Gómez (1986) y Vargas (2009).

Alrededor de 706 ha de bosque se transformaron en espacios agropecuarios en el periodo 1960-1976, mientras que en 1976-1997 fueron 23 ha y en 1997-2014 este proceso no ocurrió. El área de estudio mostró una reducción y un aumento de la cobertura boscosa (Bosque nuboso, bosque y bosque inundado), presentando una reducción de 2.3 % en el periodo 1960-1976, mientras que durante 1976-1997, posterior al establecimiento del Parque Nacional, se recuperó la misma cifra eliminada en el periodo anterior (2.3 %), y entre 1997-2014 la reducción fue mínima (0.2 %).

Un área importante de los bosques se convirtió en bosque nuboso, durante el periodo 1960-1976 de 158.4 ha, mientras en 1976-1997 de 1 477 ha y en 1997-2014 de 3 260 ha, proceso contrario al descrito por Pounds, Fogden y Campbell (1999), ocurrido en Monteverde, donde las nubes han aumentado su altitud, lo que provoco el incremento de la temperatura superficial y con ello la reducción de este tipo de bosque.

La regeneración del área boscosa, especialmente en los sectores planos, fue un proceso rápido como plantea Bognounou et al. (2011), así como del resto de la península, pudo provocar un decrecimiento de la temperatura, facilitando que la presencia de las nubes sobre los cerros aumente, expandiendo el bosque nuboso en un 52 % de 1997 a 2014. Sin embargo, esta información está influenciada por condiciones atmosféricas del momento de la toma de fotografía o imagen de satélite, debido a que las de 1970, 1976, 1997 se obtuvieron en los meses de enero y febrero cuando las precipitaciones eran menores y por lo tanto, también, la humedad, mientras la imagen de 2014 corresponde a agosto, que es uno de los meses de mayor volumen de precipitación y con mayor nubosidad, lo cual fue uno de los criterios utilizados para identificar los bosques nubosos. El número de fragmentos de esta categoría fue cinco en 1960 y 2014, 12 en 1976 y 1997, lo que refleja el proceso de conectividad funcional que experimenta el bosque nuboso en el área de estudio.

En el caso del bosque inundado se presenta un crecimiento de su superficie en un 11 % durante el periodo 1960-1976, mientras que durante 1976-1997 el aumento fue 2 % y 6 % en 1997-2014. El incremento del periodo 1997-2014 se puede justificar, como se mencionó anteriormente, por las condiciones del momento en que fue tomada (agosto) la imagen, cuando se presenta una alta precipitación y con ello se eleva el nivel de agua de los ríos. La deforestación en el área de estudio, aunque fue escasa, se localizaba en un lugar estratégico como es alrededor de la planicie aluvial que forma los ríos Sirena y Claro, que son los drenajes principales de la cuenca hidrográfica, que estaban habitados por bosques y vegetación lacustre. Así, en el periodo 1960-1976, se presenta un acelerado proceso de expansión de la frontera agrícola. Asimismo, 134 ha de bosque se transformaron en bosque inundado y 7.6 ha de vegetación lacustre, mientras en 1976-1997 el bosque se expandió bajo la reducción de 62 ha de bosque inundando y 44 ha de vegetación lacustre. Para el lapso 1997-2014, 165 ha de bosque y 9 ha de vegetación lacustre se convierten en bosque inundado; los cuales se recuperan por los procesos de regeneración natural cuando se detiene la actividad antrópica, e influenciados por los procesos de escorrentía que son más lentos en los bosques, lo que incrementa el nivel del agua y facilita la expansión de este tipo de vegetación.

Asimismo, se identificó que las diversas categorías de vegetación coexisten, generando dinámicas de vecindad específicas que están determinadas por factores particulares. Por ejemplo, existe una coexistencia entre el bosque y el bosque inundado, que provoca que su superficie se expanda y contraiga en función de la distribución y volumen de precipitación. El bosque inundado, dominado por la palma de yolillo (Raphia taedigera), que se confina alrededor de la laguna Sirena, representó entre el 1.4 % y el 1.7 % del área de estudio, con una tendencia a incrementarse. Relacionada con el bosque inundado se encuentra la vegetación lacustre, la cual ocupa principalmente el espejo de agua de la laguna del río Sirena, con un área de 0.9 y el 1.1 % de la superficie del Parque. Estas dos categorías se encuentran íntimamente ligadas e igualmente afectadas por el volumen y la distribución de la precipitación que recibe anualmente la cuenca del río Sirena.

En el caso de la vegetación costera, localizada en la desembocadura de los principales ríos, representa entre el 0.4 y 0.3 % de la superficie, presentando reducciones mayores en área, similar a lo encontrado por Acuña (2016) en el delta de río Térraba, quien concluyó que durante los periodos de 1948-1972, así como en 1972-1992, los procesos erosivos son el principal factor que provoca la pérdida del manglar, lo cual puede estar ligado con las dinámicas del cambio climático.

Las transformaciones ambientales de la actualidad obligan a comprender las dinámicas espaciales de la vegetación con el objetivo de apoyar su conservación. De acuerdo con los resultados, el establecimiento del Parque Nacional Corcovado en 1975, redujo el proceso de desforestación y generó condiciones para la restauración de los espacios impactados, por ejemplo, 706 ha de bosque fueron convertidas en espacios agropecuarios en el periodo 1960-1976, mientras que en 1976-1997 fueron 23 ha y en 1997-2014 este proceso se detuvo. Lo anterior evidencia lo apropiado del momento de establecimiento del Parque, lo cual permitió preservar y restaurar los ecosistemas que urgían de su conservación.

Las categorías de vegetación identificadas para esta investigación, según el trabajo de campo y los diferentes resultados, evidencian la interrelación entre las mismas que provoca que se expandan y reduzcan en función de factores como el volumen y distribución de precipitaciones; así como la presencia temporal de nubosidad y la recuperación de la cobertura boscosa, tanto dentro de los límites del parque como dentro de la misma Península de Osa. La relación de interdependencia se identificó entre el bosque y el bosque nuboso, del mismo modo entre el bosque y el bosque inundado. Basado en la necesidad de continuar monitoreando la distribución espacio-temporal de la vegetación del Parque Nacional Corcovado, tanto a largo como a corto plazo, es recomendable establecer parcelas permanentes en diferentes sitios que permitan evaluar la riqueza y evolución de los diferentes tipos de vegetación, para implementar acciones que favorezcan la preservación de los ecosistemas que conserva el Parque, especialmente para profundizar con la interdependencia entre las categorías de vegetación identificadas.

AGRADECIMIENTOS

A los colegas guardaparques del Parque Nacional Corcovado por la ayuda incondicional en la colecta de datos durante todos estos años. A la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad Nacional por el apoyo brindado.

RESUMEN

Los estudios a nivel regional que evalúan las dinámicas espacio-temporales de la vegetación en Costa Rica, especialmente, dentro de los Parques Nacionales son escasos. Así, considerando aportar en este vacío de conocimiento, este artículo analiza la distribución espacio-temporal de la vegetación dentro del periodo 1960-1976, 1992, 1997 y 2012 en Parque Nacional Corcovado, localizado en la Península de Osa y catalogado como el bosque tropical lluvioso más septentrional en la costa pacífica de América. Además, esta área contiene una riqueza de biodiversidad, fundamentada en su antigüedad geológica, el aislamiento que presentó durante largos periodos; así como las condiciones climáticas particulares que generan ecosistemas únicos como bosques nubosos relacionados con brisa marina a alturas de más de 500 msnm. Este estudio evalúa la distribución espacial de la vegetación a partir de mapas resultantes del proceso de fotointerpretación de imágenes del 1960, 1976, 1997 y 2012, así como del análisis del índice de paisaje. Se concluye que las transformaciones espacio-temporales de la vegetación durante el periodo de estudio han sido mínimas, y el hecho de que hayan sido escasas las áreas impactadas por la actividad antrópica, generó una restauración ecológica importante durante las últimas décadas. Se encontró una relación de expansión y contracción entre el bosque nuboso y bosque, así como este último y el bosque inundado, en función de la recuperación de la cobertura boscosa dentro del Parque Nacional y de la Península de Osa, y el volumen y distribución de la precipitación. Asimismo, este estudio propone la necesidad de establecer el monitoreo permanente de la vegetación para esclarecer las relaciones que se establecen entre estos tipos de vegetación.

Palabras clave: Bosques tropicales lluviosos; cartografía de vegetación; Parque Nacional Corcovado; monitoreo de vegetación; categorías de vegetación

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