(Santa Bárbara, California) — Donde las capas de agua subterránea ocultas se encuentran con la superficie de la Tierra, la vida puede prosperar incluso en las ubicaciones más secas. Ofreciendo refugio durante los períodos de sequía, los acuíferos subterráneos poco profundos actúan como cuentas de ahorro de agua que pueden sostener los ecosistemas con la humedad necesaria para sobrevivir, incluso cuando las precipitaciones disminuyen. A medida que el cambio climático y el uso humano de agua agotan rápidamente los niveles de agua subterránea en todo el mundo, los científicos y los encargados de formular políticas necesitan mejores datos sobre dónde existen estos ecosistemas dependientes del agua subterránea.
Ahora, un nuevo estudio cartografía estos ecosistemas en las regiones áridas a nivel mundial, examina su estado de protección y explora cómo se superponen con las comunidades humanas.
La investigación, publicada en la revista Nature, marca la primera vez que los ecosistemas dependientes del agua subterránea se han cartografiado a escala global. El esfuerzo mundial reunió a investigadores de universidades, organizaciones sin fines de lucro e instituciones de siete países, incluida la Universidad de California, Santa Bárbara. Sus resultados muestran que el 53% de estos ecosistemas se encuentran en áreas con agotamiento conocido del agua subterránea, mientras que solo el 21% existe en tierras protegidas o regiones con políticas en vigor para su protección.
“En general, hemos generado muchos estudios de alto impacto utilizando nuevos enfoques satelitales para cartografiar y monitorear la resiliencia de los bosques ribereños”, dijo el coautor Kelly Caylor, profesor de geografía en la UCSB. “Este trabajo es probablemente la joya de esa corona, y muchas personas ayudaron a minarla”.
“Hasta ahora, la ubicación de estos ecosistemas ha sido en gran medida desconocida, lo que dificulta nuestra capacidad de rastrear los impactos, establecer políticas de protección e implementar proyectos de conservación para protegerlos”, dijo Melissa Rohde, ecohidróloga y consultora ambiental, quien es la autora principal del estudio.
Los ecosistemas que dependen del agua subterránea varían ampliamente, señaló Rohde, desde manantiales del desierto hasta prados y arroyos de montaña, pasando por humedales costeros y bosques. Estos ecosistemas suelen ser puntos calientes de la biodiversidad en todo el mundo y están cada vez más amenazados por el cambio climático y la explotación humana. Cuando los colegas de Rohde en las oficinas de The Nature Conservancy en todo el mundo se propusieron conservarlos, se encontraron con una persistente falta de datos, lo que catalizó el esfuerzo de cartografía.
“Estos ecosistemas abarcan estos lugares que realmente nos importan, pero su dependencia del agua subterránea no se ha reconocido”, dijo ella.
Uso de la tecnología para avanzar en la ciencia de los ecosistemas dependientes del agua subterránea
Sin un conjunto de datos global para la ubicación y las profundidades del agua subterránea, el equipo de investigación tuvo que ser creativo. Recopilaron seis años de datos del satélite Landsat de la NASA, que proporciona imágenes satelitales que se pueden utilizar para estimar el contenido de agua de las hojas, la evapotranspiración, la verdor de la vegetación, las aguas abiertas y las temperaturas terrestres, y datos climáticos que caracterizan la disponibilidad de agua. Luego, utilizaron más de 30,000 puntos de datos de ubicaciones confirmadas de ecosistemas dependientes del agua subterránea para capacitar a un modelo de computadora sobre cómo identificar estas áreas en función de los datos satelitales.
“Este análisis global es un resultado fascinante porque se basa en un legado de trabajo que hemos estado desarrollando sobre la resiliencia ribereña”, dijo Caylor. Estas ideas comenzaron con el trabajo de Rhodes y los científicos de la UCSB Dar Roberts y Michael Singer en el valle del río Santa Clara, examinando cómo los bosques ribereños respondieron a la sequía extrema de mediados de la década de 2010.
El análisis aprovecha el hecho de que un ecosistema sustentado por agua subterránea permanecerá más verde, más fresco y más húmedo que otros lugares durante la estación seca, y esto se puede ver con imágenes satelitales. “Nuestro enfoque aprovecha lo que ya sabemos sobre las características de estos ecosistemas”, dijo Rohde, y señaló que la forma en que el agua subterránea enfría la superficie del suelo es solo una de las muchas formas en que estos ecosistemas brindan refugio a las plantas y los animales.
“Sigue sorprendiéndome que ahora tengamos los datos y la tecnología para capturar y analizar información para lugares del tamaño de una cancha de baloncesto o una piscina, y que podamos hacer esto en todo el mundo”, dijo Christine Albano, ecohidróloga en el Desert Research Institute (DRI). “Tener este nivel de detalle espacial es fundamental para este análisis, porque a menudo son los manantiales o humedales dependientes del agua subterránea que tienen aproximadamente este tamaño, o incluso más pequeños, los que son más importantes para las personas y la vida silvestre”.
El resultado es un mapa global de dónde existieron los ecosistemas dependientes del agua subterránea de 2015 a 2020, combinado con una probabilidad estadística de la confianza de los investigadores en la dependencia del agua subterránea de cada ubicación. “Hace unos años, un análisis como este no habría sido posible, pero ahora podemos aprovechar los recientes avances en el aprendizaje automático y la computación en la nube para llenar lagunas críticas de conocimiento para la conservación a escala global”, dijo el coautor Kirk Klausmeyer, director de ciencia de datos para The Nature Conservancy in California. Al probar la capacidad del modelo de computadora para identificar ecosistemas conocidos dependientes del agua subterránea, estiman una precisión de alrededor del 87%.
“La intención de nuestro mapa es que se utilice como punto de partida”, explicó Rohde. “Proporciona información esencial sobre dónde es probable que se encuentren y corren mayor riesgo de agotamiento del agua subterránea, para que podamos avanzar en la protección de estos ecosistemas biológicamente diversos y las sociedades que dependen de ellos”.
El mapa muestra que estos ecosistemas están más intactos y extensos en Asia Central, la región del Sahel en África y América del Sur, donde las comunidades pastoriles son comunes. Esto contrasta con su agotamiento y fragmentación en partes del mundo donde el bombeo de agua subterránea y el riego agrícola reinan, como América del Norte y Australia. En estas últimas regiones, muchos de estos ecosistemas ya se han perdido, ya que las capas freáticas caen por debajo del nivel donde las raíces de las plantas o los arroyos pueden alcanzarlas.
Superar los desafíos de conservación
Para ilustrar el papel de estos ecosistemas en el apoyo a los medios de vida rurales, el estudio también se centró en la región del Gran Sahel de África, donde cuatro puntos críticos de conflicto se superponen con ubicaciones que contienen un gran número de ecosistemas dependientes del agua subterránea. El cambio climático está exacerbando la inseguridad alimentaria en estas ubicaciones, lo que ha provocado que el cultivo de cultivos se expanda hacia tierras previamente pastorales. Esto demuestra la importancia de reconocer las interacciones complejas del cambio climático y los esfuerzos de conservación de la tierra y el agua.
“Estos ecosistemas tienen un impacto directo en los medios de vida rurales de los pastores”, dijo Rohde. “Mientras que las políticas de gestión sostenible del agua subterránea pueden ser políticamente viables en algunas regiones, la asistencia humanitaria que protege los ecosistemas para sostener los medios de vida rurales o reducir los conflictos podría ser más apropiada en otras regiones. Deben existir soluciones creativas para preservar estos ecosistemas, y eso va a variar mucho dependiendo de dónde te encuentres en el mundo”.
A pesar de que el estudio determinó que el 21% de los ecosistemas dependientes del agua subterránea están bajo algún nivel de protección, otras investigaciones del equipo ha demostrado que muy pocos ecosistemas están efectivamente protegidos donde existe la legislación. Sin una mejor comprensión de cómo el agua subterránea está apoyando a los ecosistemas, incluso las tierras protegidas podrían verse socavadas si el agua subterránea se pierde debido al uso insostenible fuera de los límites protegidos.
“Necesitamos reconocer que el agua subterránea es fundamental para muchos ecosistemas”, dijo Rohde. “El agua subterránea se está bombeando a ritmos más altos de lo que se puede reabastecer, pero no la estamos gestionando ni regulando en la medida necesaria para evitar más impactos en los ecosistemas. Si queremos lograr nuestros objetivos globales de biodiversidad y nuestros objetivos climáticos, entonces necesitamos conectar los puntos entre el agua subterránea y los ecosistemas”.
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