Denevan Vista aérea de un campo de camellones en los Llanos de Moxos, Beni, Bolivia. EL BALANCE DE NUTRIENTES BAJO EL PULSO DE INUNDACIÓN Victor M. Ponce Profesor de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad Estatal de San Diego San Diego, California, EE.UU. [091221] 1. INTRODUCCIÓN Los nutrientes son compuestos químicos requeridos por la biósfera para su funcionamiento. El balance de nutrientes se refiere al conteo, bajo varias escalas temporales, de las fuentes, transporte y destino de los nutrientes, tanto en ecosistemas naturales como artificiales. El balance de nutrientes determina el éxito o fracaso de ecosistemas artificiales, de los cuales depende el ser humano para su sustento. Como se muestra en este artículo, el balance de nutrientes es importante aún para los ecosistemas naturales. Se llama pulso de inundación a la inundación anual de áreas de relieve relativamente plano adyacentes a ríos caudalosos que discurren en regiones húmedas (Junk et al., 1989). El pulso de inundación está condicionado por el clima, geología y geomorfología locales. El balance de nutrientes está afectado y condicionado por el pulso de inundación. En estos ecosistemas, la geología, geomorfología, y ecología están interrelacionadas de tal manera que es imposible separarlas. Éstas deben ser consideradas en conjunto, en lo que se ha dado en llamar análisis holístico de ecosistemas. 2. EL CICLO DE NITRÓGENO El nitrógeno destaca entre los nutrientes por su abundancia, pues el nitrógeno molecular, o dinitrógeno (N2), constituye el 78% de la atmósfera. El nitrógeno se reclicla a través de la biósfera por medio de cuatro procesos bioquímicos (Fig. 1): (1) fijación, (2) amonificación, (3) nitrificación, y (4) denitrificación. Mediante la fijación, el nitrógeno entra de la atmósfera a la biósfera con la ayuda de bacterias fijadoras de nitrógeno. Con la amonificación, la materia orgánica en proceso de descomposición es convertida a compuestos gaseosos de amonio. Con la nitrificación, los compuestos de amonio se convierten (oxidan) primero a nitritos, y luego a nitratos (sólidos). Finalmente, mediante la denitrificación, los nitratos se convierten (reducen), a través de una serie de procesos intermedios, a nitrógeno molecular, el cual siendo gaseoso escapa a la atmósfera, cerrando así el ciclo de nitrogeno. Johann Dréo/Wikipedia Fig. 1   El ciclo de nitrógeno. Estos cuatro procesos son necesarios para cerrar el ciclo de nitrógeno. Si, por algún motivo, se interrumpe la denitrificación, se abre el ciclo. Bajo este último escenario, el nitrógeno tiende a acumularse en la litósfera; haciéndose disponible para cosecha (remoción) como componente de la producción agrícola. Por el contrario, una denitrificación efectiva cierra el ciclo, evitando que se acumule el nitrógeno y limitando así la posible cosecha. 3. ECOSISTEMAS NATURALES Y ARTIFICIALES Los ecosistemas naturales están sujetos a leyes naturales. Asimismo, los ecosistemas artificiales como la agricultura, particularmente la agricultura irrigada, tienen limitaciones sociales y económicas que se traducen en leyes o prácticas. La exportación de nutrientes es una práctica establecida en el manejo de ecosistemas artificiales. (Por ejemplo, el arroz Basmati, originario del norte de la India, que puede comprarse fácilmente en el mercado). La exportación de nutrientes no puede ocurrir en presencia de un reciclado efectivo de nitrógeno. En ausencia de adiciones externas (fertilizantes), un ecosistema que es naturalmente denitrificante no es adecuado para la agricultura, porque el nitrógeno se pierde, regresando a la atmósfera, y, por lo tanto, no está disponible para exportación. 4. ECOSISTEMAS DENITRIFICANTES ¿Cuáles son estos ecosistemas denitrificantes que no son adecuados para la agricultura intensiva? Éstos son ciertos ecosistemas controlados o caracterizados por el pulso de inundación, en los cuales la combinación de clima, geología, geomorfología, e hidrología es tal que hace posible una denitrificación efectiva. Los períodos alternados de aerobiosis y anaerobiosis en un ecosistema natural llevan a la nitrificación, seguida de la denitrificación, y por lo tanto, al regreso del nitrógeno a la atmósfera (Welch, 1982). La aerobiosis ocurre durante el período seco; la anaerobiosis durante el período húmedo o de inundación, si este último es suficientemente largo. Un pulso anual de inundación, con una secuencia de períodos seco y húmedo, de seis (6) meses de duración cada uno, tiene la tendencia a cerrar el ciclo de nitrógeno. (Como comparación, cabe notar que el coeficiente de difusión del oxígeno en el agua es cerca de diez mil (10 000) veces menor que en el aire). La exportación antropogénica de nutrientes será difícil bajo esta condiciones. Los ecosistemas denitrificantes podrán ser adecuados para otros usos, tales como la ganadería y la vida silvestre, pero no para la agricultura intensiva, particularmente la de exportación (Fig. 2). Wikipedia Fig. 2   Llanos de Beni, Bolivia. 5. PRIMER PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN Un primer principio de exclusión puede expresarse como sigue: "Los ecosistemas de pulso de inundación no son naturalmente conducentes a una agricultura intensiva de exportación". Un caso singular de la aplicación de este principio está representado por la geografía cultural aborigen de los Llanos de Moxos, en el Beni, Bolivia (Denevan, 1966) (Fig. 3). Sevilla Callejo/Wikimedia Fig. 3   Ubicación geográfica de los Llanos de Moxos, Beni, Bolivia. Los nativos prehispánicos de los Llanos de Moxos reconocieron que sus tierras eran muy planas y que estaban sujetas a inundaciones periódicas. A través de los años, aprendieron que la única manera de abrir el ciclo de nitrógeno, manteniendo la fertilidad de la tierra y haciendo posible la exportación de nutrientes, era construyendo los campos elevados, o "camellones" (Fig. 4). Estos campos elevados manejaban el flujo de avenida con el objeto de mantener una porción del terreno lo suficientemente seco a través de la mayor parte del año. Fig. 4   Camellón en los Llanos de Moxos, Beni, Bolivia. El número y distribución espacial de los camellones es testigo de la acuciosidad y perseverancia de los antiguos habitantes de los Llanos de Moxos. Denevan (op. cit.) ha estimado un mínimo de cien mil (100 000) campos elevados extendidos en un área de 6 200 hectáreas, distribuídos en forma irregular, cubriendo un área de 77 400 kilómetros cuadrados en el Beni occidental. Ejemplos como éste de ingeniería agrícola a gran escala muestran como los habitantes de esta parte del mundo fueron capaces de sobrevivir a pesar de las dificultades impuestas por la Naturaleza (Fig. 5). Denevan Fig. 5   Campo de camellones en los Llanos de Moxos, Beni, Bolivia. 6. SEGUNDO PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN Un segundo principio de exclusión, el cual no envuelve accciones o necesidades humanas, puede expresarse como sigue: "En ecosistemas de pulso de inundación, la sobrevivencia de la vegetación leñosa depende de su relación simbiótica con los camellones". La aplicación de este principio se demuestra por los camellones que existen en el Parque Nacional Everglades, en Florida, EE.UU. (Figs. 6 y 7), el Pantanal del Mato Grosso (Figs. 8 y 9), y la llanura de inundación del río Araguaya, en Brasil (Figs. 10 y 11). Google Earth ® Fig. 6   Vista aérea de los camellones, Parque Nacional Everglades, Florida. (Nótese que el alineamiento longitudinal es paralelo a la dirección de flujo). Un camellón, denominado localmente como hummock, capão, o murundú, es una isla o protuberancia de vegetación leñosa contenida dentro de las llanuras de inundación, las cuales consisten en su mayoría de vegetación herbácea. Por lo general, los árboles no pueden establecerse a partir de semillas en suelo continuamente húmedo (Eiten, 1975). Las islas se formaron, durante el período Cuaternario, por sedimentación progresiva con el propósito de hacer posible la colonización de las llanuras de inundación por la vegetación leñosa. Además, se abrió el ciclo de nitrógeno, posibilitando la acumulación y exportación de nutrientes por la fauna silvestre, aunque claramente en forma limitada. Fig. 7   Un camellón cerca de Tamiami Trail, Parque Everglades, Florida. 7. CONCLUSIONES La apertura del ciclo de nitrógeno es un requisito para el funcionamiento de ecosistemas naturales y artificiales que dependen de este nutriente para su sobrevivencia y consiguiente exportación. Se formulan dos principios de exclusión: Los ecosistemas de pulso de inundación no son naturalmente conducentes a una agricultura intensiva de exportación, y En ecosistemas de pulso de inundación, la sobrevivencia de la vegetación leñosa depende de su relación simbiótica con los camellones. Los camellones de los Llanos de Moxos son un excelente ejemplo del primer principio. Los camellones del Parque Everglades, el Pantanal del Mato Grosso, y la llanura de inundación del río Araguaya son ejemplos claros del segundo principio. Es necesario un mayor énfasis en la investigación del ciclo de nitrógeno para aclarar las relaciones entre los camellones construídos por el hombre y aquéllos producidos por la Naturaleza. Fig. 8   Camellón grande (capão) en el Pantanal del Mato Grosso, Brasil. Fig. 9   Camellón pequeño (murundú) en el Pantanal del Mato Grosso, Brasil. BIBLIOGRAFÍA Denevan, W. M. 1966. The aboriginal cultural geography of the Llanos de Moxos of Bolivia, Iberoamericana, 48, University of California Press, Berkeley and Los Angeles. Eiten, G. 1975. The vegetation of the Serra do Roncador. Biotrop., 7, 112-135. Junk, W. J., P. B. Bailey, y R. E. Sparks. 1989. The flood-pulse concept in river-floodplain systems. Proceedings of the International Large River Symposium, Canadian Special Publication Fishing and Aquatic Sciences, 106, 110-117. Smith, A. 1971. Mato Grosso:  Last virgin land. Dutton, New York. Welch, E. B. 1982. Ecological effects of wastewater, Second Edition, Chapman and Hall, London. Fig. 10   Camellón natural en la llanura de inundación del río Araguaya, Brasil. Smith Fig. 11   Perspectiva aérea de un campo de camellones en la llanura de inundación del río Araguaya, Mato Grosso-Goiás, Brasil.

210318 05:15 PST