Efectos ecológicos de la erosión en laderas derivadas de la minería del carbón a cielo abierto

Abstract

La minería a cielo abierto del carbón representa una actividad con una elevada capacidad de transformación del territorio. La restauración de las áreas afectadas por esta actividad es una tarea compleja, dado el nivel de alteración de los ecosistemas afectados y los múltiples factores involucrados en el desarrollo de los nuevos ecosistemas restaurados. Un fenómeno característico que puede limitar el desarrollo de estos ecosistemas artificiales es el desarrollo temprano de procesos intensos de erosión hídrica superficial con formación de redes de regueros. Al mismo tiempo, en ambientes con restricciones hídricas uno de los principales mecanismos por los que la erosión puede interferir en el desarrollo de la vegetación es la reducción de la disponibilidad de agua para las plantas. El objetivo de esta tesis doctoral es determinar los efectos de la erosión sobre la disponibilidad y distribución del agua en el suelo y sus consecuencias sobre la dinámica de las comunidades vegetales y el desarrollo de los procesos biológicos del suelo en ecosistemas restaurados de ladera derivados de la minería a cielo abierto del carbón de ambiente mediterráneo-continental.Para abordar este objetivo se ha llevado a cabo un primer trabajo a escala regional ("la cuenca lignitífera de Teruel") en el que se han identificado los grandes patrones de sucesión ecológica en laderas restauradas del territorio. Éste ha puesto de manifiesto un panorama complejo de evolución temporal, caracterizado por el desarrollo de múltiples trayectorias sucesionales. Los procesos de erosión en regueros (desencadenados en general por aportes de escorrentía superficial desde la cabecera de las laderas restauradas y estructuras mineras superiores a éstas) constituyen a escala regional una fuerza directriz de las trayectorias de degradación en las comunidades vegetales restauradas, conduciendo a la formación de comunidades muy ralas y poco diversas básicamente constituidas por unos pocos individuos de una especie perenne introducida mediante siembra: Medicago sativa.La identificación de este problema dio lugar a su estudio detallado a partir de un conjunto de trabajos llevados a cabo en cinco laderas restauradas del "Área experimental de Utrillas". Estas laderas fueron construidas con características topográficas, edáficas y de revegetación muy similares, sin embargo han desarrollado procesos de erosión en regueros de diferente intensidad (de 0 a 70 t ha-1 año-1) a causa de la presencia de áreas de contribución de escorrentía de diferente tamaño en sus cabeceras. Estos trabajos centran el análisis sobre: (a) la dinámica estacional de generación y (b) la dinámica espacial de circulación de los flujos de escorrentía y sedimentos, (c) la disponibilidad y distribución espacial de la humedad en el suelo, (d) la estructura y dinámica de la vegetación, y (e) el desarrollo de las condiciones físicas y funcionalidad biológica del suelo.Los resultados obtenidos reflejan la importancia clave que los procesos intensos de erosión con formación de redes de regueros tienen sobre la organización de los ecosistemas restaurados a través de la reducción de los recursos hídricos disponibles para el desarrollo de la vegetación. Así, el desarrollo de las redes de regueros condiciona el patrón de circulación de los flujos superficiales, maximizando las pérdidas de agua de las laderas en forma de escorrentía superficial. Simultáneamente, estas redes condicionan la distribución espacial de la humedad en el suelo, concentrando los recursos hídricos en los regueros, áreas donde el desarrollo de la vegetación se ve imposibilitado por el impacto mecánico de los flujos concentrados que circulan por éstos. Como resultado directo se produce una drástica reducción de carácter no lineal en la cantidad de agua disponible para las plantas asociada a las tasas de erosión y, en consecuencia, un aumento significativo de los niveles de estrés hídrico soportados por la vegetación y el bloqueo de los procesos de colonización vegetal. La suma de estos efectos produce a escala de ladera reducciones paralelas de carácter exponencial en la diversidad y biomasa de la vegetación, produciendo una simplificación drástica de las comunidades restauradas. El extremo de mayor simplificación está constituido por las comunidades vegetales ralas dominadas por individuos de M. sativa, cuya organización espacial se encuentra condicionada por los patrones de distribución de la humedad del suelo y perturbación mecánica que generan las redes de regueros. Las caídas de carácter exponencial observadas en los atributos estructurales de la vegetación (biomasa y riqueza) son mantenidas en los niveles asociados de desarrollo de la estructura física (estabilidad de los agregados del suelo) y la funcionalidad biológica del suelo (actividad microbiana y actividad de diferentes hidrolasas que regulan el reciclado de los elementos del suelo).La naturaleza no lineal de las relaciones determinadas entre los procesos de erosión y la vegetación ha permitido identificar unos umbrales críticos precisos que determinan trayectorias de evolución distintas en los ecosistemas artificiales de ladera estudiados: (a) con niveles de desarrollo de la cubierta vegetal inferiores al 30% y tasas de erosión en regueros superiores a 20 t ha-1 año-1 se produce la transición hacia la formación de las comunidades vegetales simples, ralas y poco productivas dominadas por M. sativa; (b) con niveles de desarrollo de la cubierta superiores al 50% y tasas de erosión en regueros inferiores a 5 t ha-1 año-1 la dinámica de la vegetación no se encuentra condicionada por los procesos de erosión y su evolución responde a otros factores y procesos, fundamentalmente de tipo biótico.