Alían teledetección y pruebas de campo para estudiar el efecto del fuego en la sabana amazónica

Mediante quemas experimentales realizadas en distintas épocas del año en el Parque Nacional de los Campos Amazónicos, científicos brasileños constataron que retrasos en el recabado y el análisis de la información captada vía satélite pueden generar errores de interpretación. Este trabajo apunta también la necesidad de ajustar los algoritmos que se emplean en el monitoreo

Por Cristiane Paião  |  Agência FAPESP – Los algoritmos que se emplean para la detección y el monitoreo vía imágenes satelitales de áreas quemadas en la sabana amazónica deben tener en cuenta la época del año en que el fuego aparece para analizar con mayor precisión sus efectos sobre la biodiversidad. Esto es lo que se señala en un estudio a cargo de científicos de las universidades Estadual Paulista (Unesp) y Federal de Rondônia (Unir), en Brasil, y analistas ambientales del Instituto Chico Mendes de Conservación de la Biodiversidad (ICMBio), dependiente del Ministerio del Medio Ambiente del país.

Para arribar a esta conclusión, los investigadores combinaron técnicas de teledetección con análisis realizados en campo antes y después de las denominadas “quemas experimentales”, realizadas en distintas épocas del año. Áreas seleccionadas del Parque Nacional de los Campos Amazónicos –ubicado entre los estados de Amazonas, Mato Grosso y Rondônia– pasaron por quemas que se concretaron en forma controlada en colaboración con la gestión del parque y la brigada de incendios local para que los científicos pudiesen entender con minuciosidad los efectos del fuego, sobre todo en la flora de sabana de esa unidad de conservación.

Los resultados se publicaron en el Journal of Applied Remote Sensing y forman parte de la investigación posdoctoral de Daniel Borini Alves. Dicha investigación contó con el apoyo de la FAPESP y con la supervisión de la profesora Alessandra Tomaselli Fidelis. 

“En las sabanas amazónicas, a ejemplo de otras sabanas tropicales, la marca de la cicatriz de área quemada observada vía satélite se correlaciona con la cantidad de material combustible consumido por el fuego. Si el fuego surge al comienzo del período seco, que en esa área corresponde al lapso comprendido entre los meses de abril y junio, la vegetación está más húmeda aún y el consumo de material combustible será menor en comparación con un incendio que se produzca entre julio y septiembre. Esto generará distintos niveles de complejidad para la detección y el monitoreo de los efectos del fuego a través de los sensores satelitales”, argumenta Borini Alves.

El estudio del cual este artículo forma parte es algo mayor y aún se encuentra en curso. La etapa que contó con financiación de la FAPESP se concretó entre enero de 2020 y abril de 2022. Y pronto saldrán publicados nuevos artículos científicos con más resultados. Al proyecto completo, que se lleva a cabo desde el año 2018, se le dio el nombre de Campos Amazónicos Fire Experiment (Cafe) y está desarrollándose en colaboración con el profesor Antônio Laffayete Pires da Silveira, de la Unir, y el analista ambiental Bruno Contursi Cambraia, del ICMBio, responsable del manejo del fuego y de las brigadas de incendios de la institución.

“La supervisión de todas las quemas estuvo a cargo directamente de la brigada de incendios del Parque Nacional de los Campos Amazónicos, con el objetivo de asegurar quemas seguras, y fueron debidamente autorizadas mediante la autorización SISBIO nº 67210-5”, aclara Borini Alves.

El área de quema experimental, situada en el estado del Amazonas, queda en la zona del parque en donde se encuentra el mayor enclave con fisonomía de sabana abierta de la Amazonia Meridional. Dicho lugar alberga especies que transitan entre ambos biomas –el amazónico y el de sabana–, por eso cuenta con innumerables especies endémicas, es decir, que solamente existen en esa región y deben estudiarse.

Las sabanas amazónicas están formadas por una vegetación de porte bajo, con árboles tortuosos y, en mayor medida, por gramíneas. Son similares a las sabanas existentes en el bioma del Cerrado brasileño, pero con una menor diversidad de especies.

De acuerdo con el último informe dado a conocer por MapBiomas, una red colaborativa conformada por ONG, universidades y startups de tecnología que mapea la cobertura y el uso del suelo en Brasil, las áreas cubiertas por formaciones naturales de pastizales y sabanas en la Amazonia ocupan 17,2 millones de hectáreas, lo que corresponde a aproximadamente un 70 % del área total del estado de São Paulo, y se concentran fundamentalmente en los estados de Mato Grosso, Pará y Roraima.

“En la clasificación de MapBiomas, el enclave del Parque Nacional de los Campos Amazónicos recibe el nombre de ‘formación natural de pastizal o campo’, ya que el concepto de sabana es amplio e incluye áreas con predominio de pastizal o campo limpio, pastizal o campo sucio, pastizal o campo de cerrado o sabana, sabana o cerrado stricto sensu e incluso los llamados cerradões, que son bosques. Dado el escaso conocimiento existente de la flora de esas áreas y de los efectos que el fuego ejerce sobre ella, estudios como este aportan mucho a los esfuerzos de conservación de la biodiversidad de las sabanas amazónicas", explica Borini Alves.

De acuerdo con Tomasselli Fidelis, las técnicas de teledetección han ayudado mucho en el análisis de la extensión de áreas quemadas y en la cuantificación de los incendios, por ejemplo. Al aliar estas técnicas con los datos obtenidos en campo, con quemas experimentales controladas, se puede ayudar a su vez a los futuros tomadores de decisiones en la elaboración de planes de manejo integrado del fuego.

“Últimamente, el uso de la teledetección se ha erigido en una herramienta sumamente poderosa para la identificación de patrones y procesos a una escala que no logramos evaluar desde el suelo. Este artículo es importante precisamente porque aporta la combinación del uso de la teledetección con los análisis del fuego y de la vegetación realizados en experimentos controlados, en una zona muy poco estudiada y con un tipo de vegetación también muy poco estudiado: los pastizales o campos amazónicos, un enclave de sabana en medio de la selva tropical amazónica”, remarca la supervisora del estudio.

La quema experimental

En total se están monitoreando 30 parcelas experimentales (de 1 hectárea cada una): 12 de ellas se quemaron en mayo de 2019 (al comienzo del período de sequía) y otras 12 parcelas en agosto de 2019 (a la mitad del período de sequía). Asimismo, otras seis parcelas se mantuvieron en carácter de “control” y no fueron sometidas a los experimentos con fuego.

De acuerdo con Borini Alves, los datos sobre el comportamiento del fuego obtenidos en campo comprobaron que las quemas realizadas en el mes de agosto (en medio de la sequía) fueron 3,5 veces más intensas que las realizadas en el mes de mayo (al comienzo de la sequía). En tanto, con relación a las observaciones de imágenes satelitales –en el caso de este estudio se combinaron datos del Sentinel 2 (European Spatial Agency, ESA) y del Landsat (National Aeronautics and Space Administration, Nasa)–, la sensibilidad de los sensores mostró con buena precisión esas diferencias del material combustible consumido que se observaron en campo.

“Al analizar la variación de la sensibilidad de los satélites durante los 60 días posteriores al fuego, arribamos a la conclusión de que un modelado de los efectos del fuego depende de la existencia de un registro durante los primeros 35 días tras la fecha del incendio. Luego de ello, la señal espectral de las imágenes se ve afectada sobremanera por el comienzo del proceso de regeneración, lo que puede generar una subestimación de los efectos que el mismo generó en la vegetación. Y no siempre es posible disponer de esa imagen cerca de la fecha del fuego, pues suele suceder que existen sucesivos días en los cuales las nubes se posicionan allí al momento del paso del satélite, lo que impide la obtención de los datos de la superficie”, destaca el investigador.

Los resultados convergen con uno de los principales objetivos del proyecto: comprobar hasta qué punto los datos de los satélites son capaces de captar lo que los investigadores observan en campo. Según Borini Alves, es necesario ajustar los algoritmos, pues en los ecosistemas de sabana existe generalmente una rápida respuesta regenerativa del estrato herbáceo desde las primeras semanas tras la acción del fuego. Y esto acaba generando un nivel mayor de complejidad para el correcto aprovechamiento de los datos satelitales.

“Las imágenes de los sensores ópticos cuentan con un gran potencial de aplicación para detectar y analizar áreas afectadas por el fuego. Pero es necesario avanzar en el calibrado de los modelos de análisis para conectar los datos que observamos en campo con los datos espectrales de las imágenes, a los efectos de dotar de un mayor significado ecológico a los resultados”, añade Borini Alves.

Aparte de la incorporación de datos completos sobre el comportamiento del fuego (tales como la temperatura y la intensidad de las llamas, la velocidad del viento y la humedad del aire, entre otros), los investigadores también recabaron información en esas áreas sobre la vegetación (estrato arbóreo, arbustivo y herbáceo) antes de la quema experimental. Esos inventarios se concretaron antes y después de los experimentos con el objetivo de evaluar los efectos causados en la vegetación por los diferentes tratamientos del fuego aplicados. El equipo de investigadores de la Unir se encuentra a la cabeza de esta parte de los estudios con la flora del parque.

“Nuestro interés se ha venido concentrando en documentar las respuestas del fuego de distintas épocas del año en la flora, abarcando los mecanismos de resiliencia de los cuales esta dispone. A ejemplo de lo que aparece documentado en otros estudios experimentales realizados en el Cerrado, hemos notado que el estrato arbóreo se ve más afectado por las quemas a mitad del período seco en comparación con las del comienzo de la época de sequía. Por otra parte, el estrato herbáceo ha demostrado que, independientemente de la época del año del fuego, es capaz de recuperar más del 80 % de su biomasa pasados dos años del incendio”, explica Laffayete Pires da Silveira.

Una nueva especie endémica

Uno de los resultados obtenidos hasta ahora con esta investigación fue el descubrimiento de una nueva especie de subarbusto a la que se le dio el nombre de Mabea dalyana, documentada recientemente en la revista Acta Botanica Brasilica. El referido artículo publicado tiene como autor principal a Narcísio Bigio, de la Unir. La planta es endémica del Parque Nacional de los Campos Amazónicos y fue catalogada utilizando un conjunto de recolecciones realizadas por el equipo del Herbario Rondoniense en las áreas experimentales del proyecto.

“La especie nos llamó bastante la atención al aparecer con muchos ejemplares fértiles en agosto de 2019, en áreas experimentales que habían sido tratadas con fuego tres meses antes. La misma posee de una estructura leñosa subterránea denominada xilopodio, que acumula nutrientes tanto para resistir a los períodos de sequía como para rebrotar tras el paso del fuego”, explica Laffayete Pires da Silveira, coautor de la publicación.

Si bien la flora de las sabanas amazónicas posee una serie de mecanismos parecidos a los del Cerrado, que permiten la regeneración después de las quemas, los casos de incendios en dicha zona, causados por los seres humanos, preocupan a los investigadores pues se están intensificando en la región.

“A diferencia de los bosques amazónicos, sensibles a la aparición del fuego, las sabanas amazónicas cuentan en términos generales con una flora que dispone de una serie de mecanismos que la dotan de resiliencia a esta perturbación. Pero eso sin duda no significa que no debamos estar atentos al surgimiento o no de incendios causados por el hombre en esos ambientes, ya que los mecanismos evolutivos de resiliencia al fuego de este tipo de flora se desarrollaron bajo un régimen natural de fuego, donde la existencia o no de incendios dependía fundamentalmente de los rayos”, explica Laffayete Pires da Silveira.

Precisamente por este motivo, de acuerdo con el investigador de la Unir, es necesario seguir documentando de qué manera la vegetación responde a las alteraciones de los regímenes de fuego que se han venido instaurando en esas áreas, que son representadas, por ejemplo, por el aumento en la frecuencia de grandes incendios de origen antrópico.

“Todos los escenarios de cambios climáticos proyectados para las regiones de sabana, desde el más optimista hasta el más pesimista, convergen hacia un cuadro de extensión de los períodos anuales de sequía durante las próximas décadas. Esto afectará de manera significativa al régimen de fuego en esta zona, expandiendo la ventana de surgimiento de grandes incendios. Urge seguir sumando esfuerzos para documentar la dinámica del paisaje asociado a la influencia del fuego para disponer de información precisa destinada a la gestión territorial de esas áreas”, afirma Borini Alves.

Puede leerse el artículo intitulado Impact of image acquisition lag-time on monitoring short-term postfire spectral dynamics in tropical savannas: the Campos Amazônicos Fire Experiment en el siguiente enlace: www.spiedigitallibrary.org/journals/journal-of-applied-remote-sensing/volume-16/issue-3/034507/Impact-of-image-acquisition-lag-time-on-monitoring-short-term/10.1117/1.JRS.16.034507.short.

Y el trabajo “Mabea dalyana (Euphorbiaceae-Hippomaneae): a new subshrub with xylopodia endemic to the savannas of the Brazilian Amazon” se encuentra accesible en: www.scielo.br/j/abb/a/9ctVQfb8xrQxRjjkHZZsTPh/?lang=en.