Ciencias del Mar

Por Nestor Hernando Campos y Arturo Acero Pizarro

En las últimas cuatro décadas, las ciencias del mar han tenido un papel sobresaliente en la formación e investigación de la Universidad Nacional de Colombia. El seminario de las ciencias del mar es un evento de intercambio de conocimiento entre profesores y discípulos que adelantan investigaciones en el campo marino. En este libro se reúnen varios de los trabajos presentados en la quinta versión del mismo, y abarcan diferente de ramas de la ciencia del mar, pasando por lo físico, lo biológico y lo sociocultural con este nuevo volumen se contribuye en la divulgación del conocimiento que se genera en la Universidad Nacional de Colombia, estimulando tanto a docentes como estudiantes acomodes probando las ciencias del mar.

• Idioma: Español
• Editorial: Universidad Nacional de Colombia
• Fecha de lanzamiento: 1 dic 2021
• ISBN: 9789587839111

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PRIMERA PARTE

Botánica

Cambios en la cobertura de playas y manglares en la isla de San Andrés a lo largo de siete décadas: 1944-2010

José Ernesto Mancera-Pineda¹, Ángela Patricia Poveda² y Brigitte Gavio³

Resumen

Con el propósito de estimar los posibles cambios en el tamaño de playas y manglares en la isla de San Andrés, se adelantó un análisis multitemporal a lo largo de 66 años (1944-2010), a partir de aerofotografías e imágenes satelitales. Se analizaron nueve imágenes y se calcularon las áreas de cuatro sectores de playa y cinco bosques de manglar. Una vez identificadas y delimitadas las variaciones, se identificaron las áreas más afectadas y los sistemas más vulnerables a fenómenos de erosión y pérdida de cobertura de cada unidad paisajística. En general, para las playas se encontró una pérdida de 23.2 % en el periodo analizado; sin embargo, se observó que las playas del norte aumentaron su área y las del sur sufrieron importantes pérdidas por erosión. San Luis perdió 96.3 % y la franja sur San Luis, extremo sur de la isla, 50.7 %. En cuanto a los manglares, el crecimiento general en área fue de 100 %, cuatro de los cinco manglares ampliaron su cobertura; solamente el manglar Smith Channel, localizado en la parte sur, presentó una pérdida de 26.3 %. Algunos de los cambios observados pudieron ser explicados a partir de factores antrópicos como construcción de vías, viviendas y edificaciones, dragado de arenas, construcción de espolones, rellenos hidráulicos y tala de árboles en zona de manglar. Estos resultados sirven de base para aplicar medidas de mitigación de la erosión costera, así como de manejo de los humedales de manglar en la reserva internacional de biosfera Seaflower.

Introducción

Los bosques de manglar y las playas son ecosistemas costeros estratégicos debido a que generan múltiples beneficios al ser humano (Constanza et al., 1997; Millennium Ecosystem Assessment, 2005). Los manglares son reconocidos por su alta productividad (Field, 1996): proveen hábitat a especies de importancia ecológica, comercial y en peligro de extinción; reciclan nutrientes; son trampas de sedimento; contribuyen a regular la calidad del agua de ecosistemas adyacentes; modulan el clima local; producen fibras; controlan la erosión; constituyen barreras contra tormentas, marejadas y tsunamis y son sumideros de carbono (Donato et al., 2011; Harris, Chhabra y Biswas, 2013; Howard, Hoyt, Isensee, Pidgeon y Telszewski, 2014). Las playas, además de ser importantes colectores de sedimentos, son sustrato de múltiples especies y el eje de la industria turística en muchos lugares del mundo (Pantojas, 2006; De Travesedo y Sáenz-Ramírez, 2009; Santos-Martínez et al., 2009; Wainger, King, Mack, Price y Maslin, 2010). La degradación de manglares y playas debido a la deforestación y al cambio en el uso del suelo se ha constituido en un problema global y puede llegar a ser crítico en los territorios insulares del Caribe, muchos de los cuales basan su economía en la industria turística (Mimura et al., 2007; Samaniego, 2009).

La condición de insularidad y reducido tamaño tiende a disminuir la resiliencia de los territorios frente a la degradación de los ecosistemas y a las amenazas de los efectos del cambio climático (Mimura et al., 2007; Turvey, 2007). Inundación costera, erosión de playas, impactos en obras marítimas y blanqueamiento coralino por incremento en la temperatura del mar son considerados como las principales consecuencias del incremento de gases efecto de invernadero en las costas de América Latina y el Caribe (Samaniego, 2009).

El manejo de los ecosistemas centrado en servicios es generalmente regulado por sistemas de gobernabilidad cuyo éxito depende del conocimiento y adecuado manejo de los recursos (Daily et al., 2009; Fisher, Turner y Morling, 2009). San Andrés, una pequeña isla del Caribe colombiano, representa un ejemplo de lo que ocurre en muchas otras islas de la región; por tanto, podría servir de modelo para diseñar planes de manejo ambiental. Su economía depende fundamentalmente del turismo de sol y playa, el cual, junto con las actividades comerciales asociadas, representa cerca de 64 % del producto interno bruto (James, 2011). Gran parte de su infraestructura se encuentra en la zona costera: aeropuerto, carreteras, hoteles, locales comerciales y la mayor parte de los asentamientos urbanos.

Factores como el incremento del nivel del mar, la degradación de los ecosistemas de manglar y una presión demográfica cada vez más intensa crean una gran demanda de recursos, y promueven la transformación del uso del suelo, urbanizando terrenos para diversos propósitos. Todos estos factores conducen a pensar que el paisaje de la isla de San Andrés ha sufrido cambios que podrían ser evidenciables en la zona costera.

Con el objetivo de identificar potenciales indicadores a nivel ecosistémico de los efectos generados por el desarrollo turístico en la isla de San Andrés, se cuantificaron cambios en la extensión de las principales playas y bosques de manglar a lo largo de las últimas siete décadas. Teniendo en cuenta la alta dinámica costera y la vulnerabilidad de las pequeñas islas, se probó la hipótesis de disminución del área de estas dos unidades paisajísticas. Los resultados aquí presentados son de utilidad en el planteamiento de soluciones para detener o mitigar los factores que modifican negativamente ecosistemas estratégicos en San Andrés islas.

Metodología

Área de estudio

La isla de San Andrés con 27 km² es la más grande del Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina, está ubicada en el Caribe suroccidental entre 12°28'55'' y 12°35'37'' norte y entre 81°40’49'' y 81°43'23'' oeste. La isla se caracteriza por presentar una forma alargada, en forma de caballito de mar. Tiene una longitud de 13 km, un ancho medio de 2.5 km y presenta un relieve con alturas máximas de 84 m s. n. m. (Gómez-López et al., 2012).

El conjunto de islas de San Andrés, Providencia y Santa Catalina conforma el único departamento insular de Colombia. San Andrés está a 620 km de Cartagena y a 676 km de Santa Marta. Desde el punto de vista geológico, la isla está basculada hacia el oriente y es por esta razón que el desarrollo de las playas se da en este margen. Consecuentemente, el presente estudio hizo énfasis en el litoral oriental de la isla, no solo por la ubicación y desarrollo de las playas sino porque la mayoría de bosques de manglar también se ubican sobre ese costado de la isla (figura 1).

San Andrés y todo el conjunto de atolones, islas y bancos coralinos que integran el archipiélago se originaron, aparentemente, a partir de volcanes dispuestos a lo largo de fracturas tectónicas de la corteza oceánica orientadas predominantemente hacia el

NNE

y el

SW

. La alineación de algunos atolones e islas sugiere la presencia de una zona de fractura submarina debajo de estos complejos arrecifales (Geister, 1992). La subsidencia de los basamentos volcánicos y el cubrimiento simultáneo de estos con carbonatos biogénicos formados a poca profundidad durante el Terciario y Cuaternario condujeron, finalmente, a la formación de los bancos coralinos y atolones. San Andrés es uno de esos atolones antiguos que fue levantado e inclinado tectónicamente hacia el oriente en tiempos Plio-pleistocénicos, hace unos tres millones de años, emergiendo hoy día aproximadamente 100 m por encima del nivel del mar (Geister, 1975).

Estratigráficamente, la isla de San Andrés está constituida por rocas de origen calcáreo de edad terciaria y por depósitos cuaternarios de diferente origen y composición. Las rocas de edad terciaria están definidas por dos formaciones litoestratigráficas contrastantes litológica y morfológicamente: la Formación San Andrés de edad Mioceno y la Formación San Luis de edad Pleistoceno (Vargas, 2004). La Formación San Andrés está conformada por una secuencia de calizas microcristalinas esparíticas de origen químico, calizas arenosas y calizas lodosas de origen detrítico y químico, con sectores de calizas ricas en fósiles bien conservados. La Formación San Luis corresponde a la unidad informal de plataforma arrecifal emergida, está constituida, predominantemente, por calizas cristalinas coralinas y, localmente, en las zonas de transición continental a marina, por areniscas calcáreas de grano grueso. Esta unidad de roca constituye la plataforma continental de la isla de San Andrés, que se manifiesta por desarrollar una morfología plana a ligeramente inclinada hacia el océano (Geister, 1975). Entre los depósitos cuaternarios no consolidados se tienen los de origen antrópico, como los rellenos sanitarios y rellenos hidráulicos, y los geológicos naturales, definidos según su ambiente de depositación en depósitos de arenas de playa, de laderas y de manglares (Ingeominas, 1996).

La línea de costa de la isla de San Andrés es de dos tipos: en el margen occidental de la isla, domina una conformación rocosa, representada por la caliza arrecifal de la Formación San Luis y cuyo límite con el mar genera un borde acantilado continuo de geometría variable y sin desarrollo de playas. Por otro lado, el margen costero oriental se caracteriza por la alternancia de bordes acantilados, playas y zonas de manglar, aunque dominan los depósitos de arena y grava de playa. El sector norte de la isla, comprendido entre Punta Norte y Punta Hansa también se caracteriza por el desarrollo de playas. Estas playas son manifestaciones de depósitos cuaternarios de origen litoral costero que suprayacen la caliza de la plataforma arrecifal emergida de la Formación San Luis (Ingeominas, 1996).

Las playas de San Andrés representan un pequeño sector de la isla (<2 %) y están constituidas por arenas calcáreas de color blanco y crema, de grano medio a grueso, de forma subangular a subredondeada, con fragmentos de moluscos y de corales. El espesor de estos depósitos de playa alcanza 3 m, las amplitudes son variables y van desde unos pocos metros hasta un máximo de 31 m, las inclinaciones van hasta 9° (Vargas, 2004). Los principales depósitos de arenas de playa se localizan en la parte norte de la isla (Spratt Bight) y a lo largo de gran parte de la costa oriental.

Las áreas de manglar, núcleo de la Reserva Seaflower, están ubicadas en su mayoría en el costado oriental debido a las condiciones hidrológicas, sedimentológicas, geomorfológicas y a la intensidad del oleaje. En el costado occidental de la isla, sobre un pequeño punto protegido, se encuentra sólo un manglar, el del Cove. Los manglares de la isla cubren un área de 150.01 ha.

La Unesco declaró al Archipiélago como Reserva Internacional de Biósfera denominada Seaflower, con un área equivalente aproximadamente a 10 % del mar Caribe. Esta reserva, también considerada Área Marina Protegida, es una de las mayores del mundo y aloja más de 77 % de la extensión total de las áreas coralinas de Colombia (Aguilera, 2010; Gómez-López et al., 2012), ecosistemas que debido a su amplia productividad y diversidad generan importantes servicios para la economía de las sociedades actuales (Burke y Maidens, 2005). La isla de San Andrés es entonces un área estratégica no sólo en cuanto a índices de biodiversidad, sino que ocupa un renglón importante en la economía del país, especialmente en cuanto a actividades de turismo y de pesca; sus playas, clima, cultura y medio ambiente marino son su principal potencial turístico (Santos-Martínez et al., 2013; Celis y Mancera-Pineda, 2015; Guerra-Vargas y Mancera-Pineda, 2015).

Selección de fotografías aéreas

A partir del inventario de vuelos existentes sobre el litoral oriental de la isla de San Andrés en el Instituto Geográfico Agustín Codazzi (

IGAC

), se seleccionaron siete vuelos multitemporales, de resolución y escala apropiadas (≤1:10 500). Con el fin de complementar la información de algunos sectores, se adquirieron fotografías aéreas de dos fajas diferentes para un mismo año y de mayor escala. Para 2007, se utilizaron aerofotografías a color tomadas por el

IGAC

y para 2010 se descargaron imágenes de Google Earth. La información de las aerofotografías utilizadas se relaciona en la tabla 1.

Análisis de información

La diferenciación de las dos unidades, playas y manglares, se realizó empleando un estereoscopio de espejos (Serie Geoscope Pro de

ASC

Scientific). Se escogieron las playas de mayor área y los cinco bosques de manglar localizados en la margen oriental de la isla (figura 1). Posteriormente, se escanearon las aerofotografías de los vuelos de 2007 y 2010 y se seleccionaron solo las imágenes de interés. Una vez obtenidas las imágenes se utilizó el programa Canvas

TM

12 para unirlas y generar mosaicos digitales completos. Los mosaicos fueron georreferenciados utilizando el programa ArcGis® 9 y, con base en los shapefile a manera de polígonos, se delimitaron las playas y manglares de interés y se calcularon áreas y perímetros. A partir de la cobertura calculada para los diferentes años de cada unidad de paisaje, se desarrollaron regresiones para modelar a través del tiempo la trayectoria de cambios de playas y manglares en la zona costera oriental de la isla.

Figura 1. Mapa de la isla de San Andrés con indicación de las unidades de paisaje analizadas.

Fuente: elaboración propia a partir de mapa del Instituto Geográfico Agustín Codazzi.

Tabla 1. Relación de imágenes seleccionadas para el análisis del litoral oeste en la isla de San Andrés en el periodo de 1944 a 2010

Fuente: elaboración propia.

Resultados

Playas

El cálculo total de las áreas de playa seleccionadas asciende a 99386.17 m² (tabla 2). Las playas de mayor cobertura están a lo largo del segmento que abarca desde el sur del sector San Luis hasta el extremo sur de la isla, mientras que las de menor cobertura, casi extintas, se encuentran en el sector de San Luis. Estas playas han sufrido la mayor erosión de la isla en los 66 años analizados, con una pérdida de 96.3 %, mientras que las playas del sector sur se han visto reducidas un 50.7 %. Caso contrario ha sucedido con las playas de Spratt Bight del sector norte, los dos segmentos han tenido aumento en su cobertura; para el sector occidental se tiene una ganancia de 36.7 % y para el oriental de 220.6 %, aumentos sustentados en intervenciones antrópicas.

De manera general, se observan algunas tendencias: las playas del norte son las que han tenido balances positivos, con aumentos totales de área en el periodo analizado, mientras que las playas con balances negativos son las dos playas localizadas más hacia el sur. Al buscar las líneas que mejor explicaran el comportamiento de las variaciones de las áreas de las playas, se encontraron algunas tendencias claras (figura 2): para las playas de mayor cobertura, se encuentra un modelo lineal que explica más de 90 % de la variación, obteniéndose una pérdida anual promedio de 625.24 m² de playa. Para las playas de San Luis, que son el caso de pérdida más crítico, se observa un decrecimiento exponencial que explica más de 94 % de los datos obtenidos y, aunque éste tipo de comportamiento indicaría que siempre existirá algo de playa en éste sector, lo más probable es que se llegue a un punto en el que la erosión sea completa debido al alto porcentaje de urbanización en el sector.

Tabla 2. Resultados del cálculo de áreas para las playas seleccionadas. Valores en m²

a Dato incompleto dado que falta cobertura en las playas del extremo más sur.

*** No hay cobertura de aerofotografías.

Fuente: elaboración propia.

Para los dos sectores de la playa de Spratt Bight, la línea de tendencia tiene pendiente positiva, indicando un aumento en el área de estas playas. Para el sector occidental, se obtuvo un comportamiento lineal que explica 60.61 % de los datos obtenidos e indica una ganancia de aproximadamente 222.82 m² por año. Para el sector oriental el comportamiento es polinómico y explica 92.97 % de los datos obtenidos. El crecimiento de esta playa norte es sustentado por intervenciones antrópicas como construcción de espolones y ampliación artificial de playas, de ésta manera, lo que se buscó fue ampliar la playa para fines turísticos y, actualmente, se quiere mantener sus dimensiones, no se puede pensar en un crecimiento continuo e ilimitado de ellas.

Figura 2. Líneas de tendencia de área cubierta para cada una de las playas en la isla de San Andrés.

Fuente: elaboración propia.

Las playas de Rocky Cay presentan un comportamiento diferente. Estas playas, en particular, no muestran una línea de tendencia neta, el comportamiento aproximado de los datos es polinómico, primero creciente y después decreciente; el ajuste del modelo es del 72.16 %. Hasta 1980, esta playa fue sometida a una fuerte erosión, a partir de este año se ha venido recuperando y, en 2010, llegó a alcanzar un área similar a la que tenía en 1944.

De manera general, al hacer la sumatoria anual de los sectores estudiados y buscar una línea de tendencia que explicara el comportamiento de la totalidad de las playas a través del periodo analizado, no se encontró un buen modelo de ajuste, una línea polinómica tan solo explica 59.49 % de los datos. Sin embargo, de manera general, se observa que las playas de los litorales norte y oriental de la isla de San Andrés se han venido perdiendo, arrojando un valor neto de 23.2 % en 66 años de observación.

Manglares

La cobertura total actual de los bosques de manglar evaluados corresponde a 1 643 245.2 m² (tabla 3). Cuatro de los cinco bosques de manglar presentan balances positivos. La mayor ganancia la tuvo el manglar Cocoplum con 470.8 %. Salt Creek tuvo una ganancia de 128.9 % y Old Point presentó un aumento de 92.6 %, porcentaje que pudo haber sido mayor, pero algunas construcciones truncaron su crecimiento. El manglar que tuvo la menor expansión fue el de Sound Bay con 15.4 %. El único manglar con balance negativo es el Smith Channel con una pérdida neta de 26.3 %.

Para 1944, hacia el extremo noreste de la isla, en Punta Hansa, existía un manglar de aproximadamente 196 095.14 m². En el