El agua subterránea es clave para proteger los ecosistemas globales

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Cuando los niveles freáticos ocultos se encuentran con la superficie de la Tierra, la vida puede prosperar incluso en los lugares más áridos del mundo. Al ofrecer sostén en épocas de sequía, los acuíferos de aguas subterráneas poco profundas actúan como cuentas de ahorro de agua que pueden sustentar ecosistemas con la humedad necesaria para sobrevivir, incluso cuando disminuyen las precipitaciones. A medida que el cambio climático y el uso humano del agua agotan rápidamente los niveles de agua subterránea en todo el mundo, los científicos y los formuladores de políticas necesitan mejores datos sobre dónde existen estos ecosistemas que dependen del agua subterránea.

Un nuevo estudio mapea estos ecosistemas en regiones áridas a nivel mundial, examina su estado de protección y explora cómo se superponen con las comunidades humanas.

Sólo 21%
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La investigación, publicada en la revista Nature, es novedosa porque marca por primera vez el mapeo a escala global de los ecosistemas que dependen de aguas subterráneas. El esfuerzo global reunió a investigadores de universidades, organizaciones sin fines de lucro e instituciones de siete países, incluida la UC Santa Bárbara. Sus resultados muestran que el 53% de estos ecosistemas se encuentran en áreas con agotamiento conocido de las aguas subterráneas, mientras que sólo el 21% existe en tierras protegidas o regiones con políticas vigentes para su protección.

Esta imagen muestra parte de las provincias de La Pampa, Mendoza, Buenos Aires. Las <em>áreas en color verde azulado</em> muestran las ubicaciones probables de **ecosistemas dependientes de aguas subterráneas (GDE)

Esta imagen muestra parte de las provincias de La Pampa, Mendoza, Buenos Aires. Las áreas en color verde azulado muestran las ubicaciones probables de ecosistemas dependientes de aguas subterráneas (GDE) en zonas climáticas secas de todo el mundo, mientras que las áreas marrones no son probablemente ecosistemas dependientes de aguas subterráneas. Los GDE son importantes porque a menudo son puntos calientes de biodiversidad que apoyan especies raras y endémicas, pero también tienen un significado cultural y socioeconómico para las personas. Estos ecosistemas dependen de las aguas subterráneas y pueden perderse si no se gestionan de manera sostenible. Crédito de la imagen: TNC y DRI

“En conjunto, hemos generado muchos estudios de alto impacto utilizando nuevos enfoques satelitales para mapear y monitorear la resiliencia de los bosques ribereños. Este paper es probablemente la joya de la corona y muchas personas ayudaron a extraerla”, dijo el coautor Kelly Caylor, profesor de Geografía en la University of California, Santa Bárbara.

**“Hasta ahora, gran parte de la ubicación de estos ecosistemas ha sido desconocida, lo que obstaculiza nuestra capacidad de rastrear impactos, establecer políticas protectoras e implementar proyectos de conservación para protegerlos", señaló Melissa Rohde, ecohidróloga y consultora ambiental, autora principal del estudio.

Aquí vemos Chile, Argentina, Uruguay, el sur de Brasil, Paraguay. Las <em>áreas en color verde azulado</em> en este mapa muestran las ubicaciones probables de **ecosistemas dependientes de aguas subterráneas (GDE)

Aquí vemos Chile, Argentina, Uruguay, el sur de Brasil, Paraguay. Las áreas en color verde azulado en este mapa muestran las ubicaciones probables de ecosistemas dependientes de aguas subterráneas (GDE) en zonas climáticas secas de todo el mundo, mientras que las áreas marrones no son probablemente GDE. Los GDE son importantes porque a menudo son puntos calientes de biodiversidad que apoyan especies raras y endémicas, pero también tienen un significado cultural y socioeconómico para las personas. Estos ecosistemas dependen de las aguas subterráneas y pueden perderse si no se gestionan de manera sostenible. Crédito de la imagen: TNC y DRI.

Los ecosistemas que dependen del agua subterránea varían ampliamente, señaló Rohde, desde manantiales desérticos hasta praderas y arroyos de montaña, pasando por humedales y bosques costeros. Estos ecosistemas suelen ser puntos críticos para la diversidad biológica 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 cartográfico.

“Estos ecosistemas abarcan estos lugares que realmente nos importan, pero su dependencia del agua subterránea no ha sido reconocida”, puntualizó Rohde.

Utilizar la tecnología para determinar ecosistemas dependientes de las aguas subterráneas
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Sin un conjunto de datos global sobre 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 pueden usarse para estimar el contenido de agua de las hojas, la evapotranspiración, el verdor de la vegetación, las aguas abiertas, la temperatura de la tierra y datos climáticos que caracterizan la disponibilidad de agua. Luego, utilizaron más de 30.000 puntos de datos de ubicaciones confirmadas de ecosistemas dependientes de las aguas subterráneas para entrenar un modelo informático sobre cómo identificar estas áreas basándose en los datos satelitales obtenidos.

“Este análisis global es un resultado fascinante porque se basa en un legado de trabajo que hemos estado desarrollando sobre la resiliencia ribereña", explicó Caylor. Estas ideas comenzaron con el trabajo de Rhodes y científicos de la UCSB, Dar Roberts y Michael Singer en el valle del río Santa Clara, examinando cómo respondieron los bosques ribereños a la sequía extrema de mediados de la década de 2010.

El análisis aprovecha el hecho de que un ecosistema sustentado por aguas subterránea seguirá siendo más verde, fresco y 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”, expresó Rohde, señalando que la forma en que el agua subterránea enfría la superficie del suelo es sólo una de las muchas formas en que estos ecosistemas brindan refugio a plantas y animales.

“Sigue sorprendiéndome que ahora tengamos los datos y la tecnología para capturar y analizar información de lugares del tamaño de una cancha de baloncesto o una piscina, y que podamos hacerlo en todo el mundo”, dijo Christine Albano, ecohidróloga, en el Instituto de Investigación del Desierto (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 más críticos para las personas y la vida silvestre”.

El resultado es un mapa global de dónde existieron ecosistemas dependientes de las aguas subterráneas entre 2015 y 2020, combinado con una probabilidad estadística de que los investigadores tengan confianza en la dependencia de las aguas subterráneas de cada ubicación. “Hace unos años, un análisis como este no habría sido posible, pero ahora podemos aprovechar los avances recientes en el aprendizaje automático y la computación en la nube para llenar vacíos de conocimiento críticos para la conservación a escala global", expuso el coautor Kirk Klausmeyer, director de ciencia de datos para The Nature Conservancy, en California. Al probar la capacidad del modelo informático para identificar ecosistemas conocidos dependientes de las aguas subterráneas, estiman una precisión de alrededor del 87%.

mapa global de ecosistemas dependientes de aguas subterráneas

Este mapa global de ecosistemas dependientes de las aguas subterráneas es un recurso para científicos, administradores de tierras y conservacionistas por igual, señalaron los investigadores. Crédito de la imagen: TNC y DRI

“La intención de nuestro mapa es que se utilice como punto de partida, explicó Rohde. “Proporciona información esencial sobre dónde, probablemente, se encuentran con mayor riesgo de agotamiento de las aguas subterráneas, 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 son comunes las comunidades de criadores de ganado. Esto contrasta con el agotamiento y fragmentación en partes del mundo donde reinan el bombeo de aguas subterráneas y el riego agrícola, como América del Norte y Australia. En estas últimas regiones, muchos de estos ecosistemas ya están agotados, ya que los niveles freáticos caen por debajo del nivel en el que las raíces de las plantas pueden alcanzar los cursos de agua subterráneos.

Superar los desafíos de la conservación
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Para ilustrar el rol de estos ecosistemas en el apoyo a los medios de vida en las áreas rurales, el estudio también se centró en la región africana del Gran Sahel, donde cuatro puntos críticos de conflicto se superponen con lugares que contienen un gran número de ecosistemas dependientes de las aguas subterráneas. El cambio climático está exacerbando la inseguridad alimentaria en estos lugares, lo que ha provocado que los cultivos se expandan a tierras que antes eran pastoriles. Esto demuestra la importancia de reconocer las complejas interacciones 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 criadores de ganado”, dijo Rohde. “Si bien las políticas sostenibles de gestión de las aguas subterráneas pueden ser políticamente manejables 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 áreas. Es necesario que existan soluciones creativas para preservar estos ecosistemas, y eso variará mucho dependiendo de dónde se encuentren en el mundo”.

A pesar de la determinación del estudio de que el 21% de los ecosistemas dependientes de las aguas subterráneas se encuentran bajo algún nivel de protección otras investigaciones del equipo ha demostrado que muy pocos ecosistemas están efectivamente protegidos cuando existe legislación. Sin una mejor comprensión de cómo el agua subterránea sustenta 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 bombea a velocidades superiores a las que se pueden reponer, pero no la estamos gestionando ni regulando en la medida necesaria para evitar mayores impactos en el ecosistema. Si queremos alcanzar nuestros objetivos globales de biodiversidad y nuestros objetivos climáticos, entonces necesitamos conectar los puntos entre el agua subterránea y los ecosistemas”.

Importante
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El paper Groundwater-dependent ecosystem map exposes global dryland protection needs, fue publicado en Nature Rohde, M.M., Albano, C.M., Huggins, X. et al. Groundwater-dependent ecosystem map exposes global dryland protection needs. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07702-8

Los autores del paper son: Melissa M. Rohde, Christine M. Albano, Xander Huggins, Kirk R. Klausmeyer, Charles Morton, Ali Sharman, Esha Zaveri, Laurel Saito, Zach Freed, Jeanette K. Howard, Nancy Job, Holly Richter, Kristina Toderich, Aude-Sophie Rodella, Tom Gleeson, Justin Huntington, Hrishikesh A. Chandanpurkar, Adam J. Purdy, James S. Famiglietti, Michael Bliss Singer, Dar A. Roberts, Kelly Caylor & John C. Stella.