Análisis estructural de ecosistemas
forestales en el Cerro del Potosí,
Nuevo León, México
La caracterización de la estructura de ecosistemas
forestales constituye una condición
para tomar decisiones sobre el manejo de
estos recursos, tanto en localidades de bajo aprovechamiento
como en áreas naturales protegidas,
donde pueden observarse procesos de sucesión
natural que permiten el establecimiento de rodales
tipo como norma de conducción de acciones de
manejo. Tales áreas son especialmente importantes
para la investigación de la estructura y el desarrollo
de diferentes ecosistemas.1
La estructura del estrato arbóreo de ecosistemas
forestales, objeto de este trabajo, se refiere al ordenamiento
espacial y temporal de los elementos que
lo constituyen. En este marco interesan particularmente
la estructura de especies, la estructura espacial
y la estructura dimensional de los ecosistemas,
caracterizadas mediante procedimientos cuantitativos
que permitan su evaluación y monitoreo en diferentes
etapas de desarrollo de los rodales. Los
métodos para la caracterización pueden ser distintos
en función de los objetivos,2 pudiendo incluir
índices de diversidad, mezcla de especies, perfil de
especies, distribución espacial, diferenciación dimensional,
coeficientes de homogeneidad, etc., que
permiten reproducir con diferente precisión la condición
de los rodales objeto de estudio.3, 4, 5
En el presente trabajo se hace referencia a una
fracción del área natural protegida, decretada en
el Cerro del Potosí, en la Sierra Madre Oriental, en
Nuevo León, en el noreste de México. En esta investigación
se realizó, en una primera fase, la delimitación
y cartografía de los tipos de rodales más
importantes en el área de estudio, empleando como
criterios las especies presentes y las mezclas de las
mismas. Para estos ecosistemas se desarrollaron
posteriormente análisis estructurales, a partir de la
evaluación de parámetros dendrométricos con énfasis
en la estructura vertical del estrato arbóreo.
Metodología
La investigación se desarrolló en una fracción del
Cerro del Potosí, en una superficie con altitudes entre
2800 m y 3600 m. Para la delimitación y cartografía
de los rodales se emplearon fotografías aéreas
en escala 1:75000, cuya interpretación se realizó
en un restituidor KERN DSR 11/18. El DSR 11/
18 es un equipo de valoración analítica que genera
el modelo estereoscópico a interpretar mediante
un procedimiento de cálculo, a través del cual pueden
medirse las coordenadas X, Y y Z de pares
estereoscópicos de fotografías aéreas y almacenarse
en formato digital.6
La orientación interna y relativa de los pares de
fotografías se realizó mediante procedimientos de
cálculo, empleando programas de cómputo específicos.
La orientación absoluta se desarrolló mediante
la identificación de puntos de control, cuyas
coordenadas se obtuvieron de la carta topográfica
del área de investigación en escala 1:50,000 y se
alimentaron al DSR 11/18 en el formato respectivo.
Dada la pequeña escala de las fotografías aéreas
de 1:75,000, se emplearon sólo dos pares de
fotografías para cubrir la superficie de interés.
Posterior a la orientación de los pares de fotografías
aéreas se delinearon los límites de los
rodales. La representación de líneas y la unión de
elementos lineales para la generación de superficies
se realizó mediante funciones especiales del
sistema de información ARC/INFO. El mapa de tipos
de rodales se verificó y corrigió posteriormente
en el terreno.
Para la descripción tridimensional de la superficie
del área de investigación se generó un modelo
digital de terreno, las coordenadas X, Y y Z del área
se obtuvieron del DSR 11/18; los datos se procesaron
con ARC/INFO. Del modelo digital de elevación
se derivaron curvas de nivel cada 25 m, que
permitieron determinar la altitud y exposición de los
ecosistemas delimitados.
Para obtener la información de campo, en cada
rodal se establecieron tres sitios circulares de muestreo
de 500 m2. Para la totalidad de los árboles de
cada sitio se determinaron los parámetros: especie,
diámetro normal (con excepción de Pinus
culminicola, para el cual se obtuvo el diámetro a
10 cm del suelo), altura total, altura de inicio de
copa y diámetro de copa, así como la posición de
los árboles en el sitio.
A partir de los datos dendrométricos se obtuvo
para cada especie: número de árboles por ha, área
basal por ha, diámetro medio, altura media (con
las medidas de dispersión correspondientes) y el
índice de esbeltez (relación h/d).7
La importancia de las especies en los diferentes
tipos de ecosistemas se estableció a partir de su
abundancia y dominancia. Para la determinación
de la abundancia se tomó el número de árboles
por ha, empleándose el área basal como expresión
de la dominancia.8, 9
Para la caracterización de la estructura vertical
de las especies se obtuvieron las distribuciones de
número de árboles y área basal de las especies en
tres estratos de altura; correspondieron al estrato I
los árboles con alturas sobre 80% y hasta 100% de
la altura máxima del rodal; al estrato II, aquéllos
con alturas de 50% a 80%; y al estrato III los que
mostraron valores de hasta 50 % de la altura de
referencia.10, 11
Resultados y discusión
En la figura 1 se presenta el mapa de los rodales
delimitados, así como las especies que los constituyen.
Del mapa pueden obtenerse los rangos altitudinales
de los ecosistemas, así como la exposición
de los mismos.
Fig. 1. Mapa de rodales en el área de estudio.1. Pinus
culminicola Andresen et Beaman; 2. Pinus culminicola y Pinus
hartwegii Lindl.; 3. Pinus hartwegii y Pinus culminicola; 4.
Pinus hartwegii; 5. Abies vejari Mart., Pinus ayacahuite
Ehrenb. y Pinus hartwegii; 6. Populus tremuloides Michx.; 7.
Pinus hartwegii; 8. Abies vejari, Pseudotsuga menziesii
(Mirbel) Franco, Pinus ayacahuite y Pinus hartwegii.
La totalidad de los rodales delimitados en el área
de estudio son incoetáneos e irregulares. En la tabla
1 se presentan los datos más importantes de los
mismos, incluyendo los valores promedio de los sitios
de muestreo.
El rodal 1 es un ecosistema puro de Pinus
culminicola y se ubica en la cima del cerro, colindando
con la pradera alpina. Su altitud varía entre
3450 y 3600 msnm y tiene una exposición este.
Este pino endémico ocurre solamente en algunas
áreas de la Sierra Madre Oriental, particularmente
en el Cerro del Potosí.12 La superficie que ocupa es
de solamente 64 ha. Su baja densidad con 780 a
100 individuos por ha (tabla 1) se explica por las
condiciones climáticas extremas.13 La altura (h) de
los árboles es de 1.7 m con una variación entre 0.9
y 2.9 m. Los datos obtenidos para diámetro normal
(d1.3), área basal (G/ha) y h/d no pueden compararse
con los de las especies restantes, ya que el
diámetro de los fustes se determinó a una altura de
10 cm sobre el suelo. Es notable, sin embargo, el
diámetro relativamente grande de la especie; a una
altura de sólo 1.7 m el diámetro es de 11.5 cm y
varía entre 5.3 y 17.3 cm. El diámetro de copa para
Pinus culminicola es notablemente grande, pudiendo
alcanzar hasta 10 m. Dado el hábito de crecimiento
de la especie, el índice de esbeltez es particularmente
bajo, lo que denota su adaptación a los
fuertes vientos de la cima del cerro.
El rodal 2 es un ecosistema mixto de Pinus
culminicola y Pinus hartwegii. Cubre un área con
exposición este a altitudes entre 3250 m y 3450 m.
En los tres sitios de muestreo se obtuvieron densidades
entre 200 a 280 árboles de Pinus hartwegii,
–en promedio 233– así como 740 a 1040 –en promedio
880– Pinus culminicola en el estrato inferior.
Las alturas medias de Pinus hartwegii se ubican entre
7.0 m y 10.3 m, en promedio 8.7 m. Las alturas
individuales varían entre 3.5 m y 15.8 m. Las alturas
medias de Pinus culminicola alcanzan 1.2 m a
1.4 m, variando entre 0.9 m y 2.8 m entre individuos.
Es notable la diferenciaente del índice de esbeltez
en ambas especies.
El rodal 3 es un ecosistema mixto de Pinus
hartwegii y Pinus culminicola. Se localiza en una
exposición este, entre 3075 msnm y 3250 msnm.
En los tres sitios de muestreo ocurren en diferentes
estratos, de 300 a 380 individuos de Pinus hartwegii
por ha, con alturas medias entre 11.1 m y 12.2 m.
Las alturas de los árboles varían entre 3.0 m y 18.0
m. En el estrato inferior se tienen de 60 a 280 Pinus
culminicola por ha, con alturas medias entre 0.9 m
y 1.4 m, las alturas individuales entre 0.7 m y 2.1
m. La superioridad de las alturas de Pinus hartwegii
del rodal 3 con respecto al rodal 2 indica mejores
condiciones de sitio. Por el contrario, es característico
del crecimiento de Pinus culminicola en los
rodales 1 a 3, que las alturas medias disminuyan
de 1.7 m a 1.3 m y a 1.2 m, respectivamente, a
pesar de que las condiciones de clima y suelo son
mejores conforme disminuye la altitud. Lo anterior
se debe a la creciente competencia del estrato superior
de Pinus hartwegii, lo que confirma los resultados
obtenidos en trabajos anteriores.13 El índice
de esbeltez de Pinus hartwegii en esta localidad es
menor que en el rodal 2, lo que denota también un
mayor desarrollo diamétrico, resultado de la mayor
productividad del sitio.
El rodal 4 es un ecosistema puro de Pinus
hartwegii. Se ubica junto al rodal 3 en una exposición
este, con altitud entre 2800 y 3075 msnm. Presenta
densidades similares en los tres sitios (N/ha
560-600), aunque el área basal varía entre 35.9
m2 y 48.2 m2 por ha. Lo anterior se explica por los
diferentes diámetros medios de los sitios de muestreo,
que varían entre 25.8 cm y 32.4 cm. Los diámetros
de los árboles individuales presentan valores
entre 7.8 cm y 48.0 cm. Para una altura media
de los tres sitios de 16.3 m, las alturas promedio de
los sitios varían entre 15.2 m y 18.5 m. En este rodal
multicohortal las alturas de los árboles varían
entre 5.7 m y 21.9 m. De las diferencias de los diámetros
medios y alturas promedio de los tres sitios
de muestreo podrían suponerse diferencias de sitio,
éste, sin embargo, no es el caso, ya que los valores
máximos de diámetro y altura de las tres fracciones
del rodal se igualan. Sólo los valores mínimos son
muy distintos para un estrato inferior parcialmente
inexistente. El valor promedio h/d es de 56 y con
ello claramente menor al promedio de las plantaciones
coetáneas del género Pinus.14 Lo anterior se explica
por la altitud de los rodales en el área de estudio,
sujetos a un mayor riesgo de derribo por viento.
El rodal 5, mixto de Abies vejari, Pinus ayacahuite
y Pinus hartwegii se ubica en una exposición norte,
vecino al rodal 1, entre 3300 m y 3600 m de altitud.
La especie dominante es Abies vejari, que ocupa
el 73% del número de árboles, aunque sólo el
60% del área basal. Esto se explica por el diámetro
claramente mayor de los pinos, lo que ocasiona
también el valor h/d notablemente bajo en ambas
especies. La superioridad de Pinus hartwegii en diámetro
y altura no es causada por una gran vitalidad
de esta especie, sino por la ausencia de un estrato
inferior. Mientras que los valores máximos de las
especies en diámetro y altura son similares, los valores
mínimos para Pinus hartwegii son claramente
mayores a los de las otras dos especies.
El rodal 6, un ecosistema joven, producto de
regeneración natural de Populus tremuloides, ocurre
en un terreno con exposición noroeste, norte y
noreste, con una altitud entre 3225 m y 3400 m. El
rodal denso y homogéneo se caracteriza por una
variación escasa en diámetro y altura, así como un
alto índice de esbeltez (h/d), característico de ecosistemas
compuestos predominantemente por árboles
jóvenes.
El rodal 7 se localiza en una exposición norte
entre 2800m y 3275m de altitud. Este segundo rodal
puro de Pinus hartwegii es en todos los valores
dasométricos inferior al rodal 4. Esto se debe a las
condiciones de sitio menos favorables (suelos menos
profundos y temperatura inferior debido a la
altitud); sólo los valores promedio de índice de esbeltez
son iguales en ambos rodales.
El rodal 8 se ubica en una exposición norte con
altitudes entre 2925 m y 3325 m. Este ecosistema
multicohortal de las coníferas Abies vejari,
Pseudotsuga menziesii, Pinus ayacahuite y Pinus
hartwegii se distingue por un gran número de árboles
por unidad de superficie. A pesar de que las
alturas media y máxima son menores a las del rodal
5, el área basal (47,1 m2) es muy superior a la
de éste. Como ejemplo de este rodal poco perturbado,
se realiza en los siguientes párrafos una discusión
más detallada de los resultados obtenidos
en este bosque natural multicohortal.
De la tabla 1 puede obtenerse la abundancia y
dominancia promedio de las especies en los tres
sitios de muestreo. La abundancia, expresada por
el número de árboles por ha, es más grande para
Abies vejari, con 41% del total de los árboles, seguida
de Pseudotsuga menziesii con 27% y Pinus
ayacahuite con 24%. La menor frecuencia se observa
para Pinus hartwegii con solamente 8%. La
dominancia, expresada aquí por la proporción de
área basal, es aproximadamente igual para
Pseudotsuga menziesii (30%), Abies vejari (29%) y
Pinus ayacahuite(28%); sólo para Pinus hartwegii
(13%) la dominancia es notablemente menor, aunque
claramente mayor a lo que podría esperarse
por la abundancia de la especie. Las cuatro especies
se diferencian, en parte, en diámetro y altura
promedio de manera clara. Así, Pinus hartwegii supera
claramente a las otras tres especies en diámetro
y altura. De los valores mínimos y máximos respectivos
podría derivarse que la distribución de las
especies es diferente en los diferentes estratos de altura.
La estructura heterogénea de este rodal mixto se
presenta como ejemplo de la distribución de las
especies en la figura 2.
Para el bosque natural irregular el análisis de la
estructura vertical es especialmente informativo.15
En la tabla 2 se muestra para todos los rodales la
distribución de las especies de acuerdo al número
de árboles (abundancia) y área basal (dominancia)
en tres estratos de altura. En ella se expresan los
valores absolutos por ha, correspondiendo al valor
promedio de los tres sitios de muestreo, además, se
presentan entre paréntesis los valores relativos de
número de árboles y área basal. En esta tabla el
estrato I contiene los árboles con 81% hasta 100%
de la máxima altura del rodal, el estrato II contiene
aquéllos con 51% a 80% y el III los de 0% a 50%.
Con excepción del rodal 6, se observa en la tabla
2 que los árboles están representados en los
rodales puros y mixtos en la totalidad de los estratos
de altura. Sólo en el rodal joven (6),
predominanetemente homogéneo de Populus
tremuloides, los árboles ocurren solamente en los
estratos I y II.
En los rodales mixtos 2 y 3 Pinus culminicola crece
sólo en el estrato III, mientras que la especie de
mayor crecimiento, Pinus hartwegii, se presenta en
los tres estratos definidos. También en los dos
rodales puros (4 y 7), Pinus hartwegii ocurre en todos
los estratos, aunque con predominancia en los
denominados I y II, en virtud del temperamento de
la especie.
En los rodales mixtos de Abies 5 y 8 es notable
la variación de la distribución vertical de los árboles
en los tres sitios de un mismo rodal. La especie
intolerante Pinus hartwegii está muy escasamente
representada o ausente en el estrato III.
En el rodal 5 Pinus hartwegii presenta la mayor
abundancia y dominancia relativas en el estrato I,
mientras que Pinus ayacahuite es la que ocurre con
mayores valores en el estrato intermedio II. En el
estrato III Pinus hartwegii no está representada y es
Abies vejari la especie que muestra los mayores
valores de abundancia y dominancia.
En el rodal 8, del número total de árboles en el
estrato III están representadas las especies Abies
vejari (44%), Pseudotsuga menziesii (33%), y Pinus
ayacahuite (29%); por el contrario, en este estrato
se encuentra sólo el 3% para Pinus hartwegii. Tanto
en el rodal 5 como en el 8 pueden derivarse diferencias
de tolerancia a la sombra de estas especies.
Conclusiones
La elaboración del modelo digital de terreno, así
como la delimitación y cartografía de los distintos
rodales con diferentes tipos de sitio y vegetación,
representa una importante caracterización de esta
área. El establecimiento de tres sitios de muestreo y
la medición precisa de la totalidad de los árboles,
posibilitan un análisis de la estructura vertical y horizontal
de todas las áreas. La distribución vertical
de las especies en los tres estratos de altura permite
derivar claramente que las especies mezcladas se
distribuyen de manera distinta en el perfil vertical
del bosque en función de su tolerancia.
Reconocimiento
La presente investigación se realizó con financiamiento
del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología,
Clave 28185-B, y del Programa de Apoyo a
la Investigación Científica y Tecnológica.
Resumen
Para una fracción del Cerro del Potosí en la Sierra
Madre Oriental de Nuevo León, México, se elaboró
un modelo digital de terreno a partir de fotografías
aéreas, como base para la delimitación y cartografía
de ocho rodales con diferente sitio y vegetación.
En cada rodal se establecieron tres sitios de
muestreo de 500 m2, obteniéndose parámetros dendrométricos
y de posición de los árboles. Para la
totalidad de los sitios se determinaron abundancia
(N/ha) y dominancia (m2/ha); se desarrolló asimismo
un análisis de la estructura vertical de estos ecosistemas.
El análisis de la estructura vertical de los
rodales se desarrolló mediante la conformación de
tres estratos de altura. La ubicación de las distintas
especies en los diferentes estratos se explica fundamentalmente
por sus características de tolerancia.estructural,
Ecosistemas mixtos multicohortales, México.
Abstract
In our investigation a digital terrain model map of
stand types of the wooded area of nearly 500
hectares at Cerro Potosí, Sierra Madre Oriental,
Nuevo León, Mexico was developed by aerial
photographs. In this almost untouched natural forest
8 stands with different sites and stand types could
be identified and mapped. In each stand 3 sample
plots of 500 m2 were established and marked. In
these plots, all trees were surveyed, numbered and
measured. For each stand abundance (N/ha) and
dominance (m2/ha) of the tree species were
determined. For these mixed, uneven-aged stands
a vertical stand structure analysis was developed.
Shade tolerance explains the tree species’ vertical
distribution.
Keywords: Mapping of stand types, Stand structure
analysis, Mixed uneven-aged coniferous stands,
Mexico.
