ESTUDIO MULTITEMPORAL DE AREA DE CORALES Y ECOSISTEMAS COSTEROS EN LA ISLA DE San Andrés y Providencia (2015-2017)- Colombia.

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ANEXOS PAST 3.0 :
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ANEXOS SIG - SISTEMA DE INFORMACION GEOGRAFICA
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ANEXOS PDF - CARTOGRAFIA GENERADA
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ANEXOS PDF - LISTA DE ESPECIES POR ESTACION
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ESTUDIO MULTITEMPORAL DE AREA DE CORALES Y ECOSISTEMAS COSTEROS EN LA ISLA DE San Andrés y Providencia (2015-2017)- Colombia.

Rojas, Luis Felipe*;

Sistemas y Recursos Ambientalmente Sostenibles (SYRAS). Programa de Ingeniería Ambiental, Universidad Manuela Beltrán, Bogotá-Colombia

*E-mail: luisfeliperojasavila@gmail.com

RESUMEN

Este artículo tiene como fin cuantificar la reducción de los ecosistemas coralinos (Submarinas y Estearinas[1]) de La Isla de San Andrés y Providencia y su relación con las especies biologicas autóctonas[2], este proyecto surge a partir de la necesidad de estimar el impacto ambiental producido por el cambio del uso de suelos de la isla y el auge de los procesos turísticos.  En este se contempla una metodología de tipo orientada por el autor para la creación de un  paquete SIG[3] en que se alimenta con fuentes de información de tipo secundaria[4] como las son Imágenes Satelitales (Landsat 8) e inventarios biológicos de INVEMAR (SIB Colombia[5]), posteriormente a partir de una clasificación supervisada con un error de procesamiento menor al 2%, se expresan los cambios  en términos de  cartografía en el sistema (WGS 1984)  mostrando indicadores adaptados  por el autor de otros estudios  y evaluados en este estudio (% Reducción de area de corales en Km2, % Aumento del area con usos antrópicos en Km2, % Reducción del area sin influencia antrópica en Km2) y biológicos (Índice de Shannon-Weiner (H), Índice de Simpson (S), Índice de Margalef).En conclusión el area con influencia en actividades antrópicas para los años (2015-2017) aumento en un 14% (12 Km2) , de forma consecuente el area sin afectación antrópica ha aumentado en un 20.91% (11.36 Km2), a causa del aumento de actividades asociadas a (Turismo, consumo de recursos naturales y Cambio de uso de suelo), en este lapso de tiempo se han reducido las areas de ecosistemas costeros coralinos en un 38.43%(60 Km²), lo que ha producido que de las 24 estaciones de muestreo exista una especie invasiva como es Scomberomorus regalis sp. Por los procesos pesqueros que muestra una tasa de dominancia del 90% sobre las 20 Estaciones de muestreo de la Expedición 1- DIMAR y la estación E20 este por completo antropizado, para futuros estudios en conjunto con la DIMAR, se propone este estudio para mapear los focos de contaminación puntual en la isla y brindar proteccion a los ecosistemas coralinos.

Palabras Clave: San Andrés y Providencia, Analisis Multitemporal, Landsat 8, Corales, Scomberomorus regalis sp, Índices Biologicos.

INTRODUCCIÓN

El origen de las islas de San Andrés se asocia a unidad de calizas heterogéneas(Vargas, 2004), denominada como Formación San Andrés de edad Mioceno y una unidad de calizas coralinas de edad Pleistoceno(Bula-Meyer, 2004), conocida como Formación San Luis. La primera unidad aflora en la parte central de la isla y representa la zona de colinas suaves con alturas máximas de 87 m.s.n.m(Garzon Ferreira & Reyes Nivia, 2001) y la Formación San Luis constituye la región plana a suavemente inclinada de la plataforma arrecifal emergida(Caballero, 2003).

Los ecosistemas costeros de las islas de San Andrés y Providencia se componen por playas arenosas interrumpidas por puntas rocosas o manglares  con un área terrestre total de 57 Km2 y un área marina de 300.000 Km2 (Aguilera, 2016), en estas habitan comunidades características, muy similares en cualquier parte del mundo. El factor más importante que determina las condiciones de vida en estas playas es la intensidad del oleaje(Corn & Dalby, 1973); éste incide en el tipo de arena, en la pendiente de la playa y en la movilidad del substrato que serán más gruesas, más pendientes y más móviles, respectivamente, mientras mayor sea el oleaje(Vidal, Villamil, & Alberto, 2005).

Los ecosistemas costeros son relevantes por su papel como sumideros naturales de CO2(Corredor Camargo, Fonseca Carreño, & Páez Barón, 2012); su participación en los procesos formadores del suelo; sus funciones de transferencia de energía; su papel como sitio de crianza, refugio, anidación y alimentación de especies de mamíferos, aves, reptiles, anfibios, peces e invertebrados y hábitat de algas, hidrozoarios, esponjas, corales, anémonas, entre otros(Sánchez, 2012); su función de filtración por medio de sus raíces, de las cargas orgánicas provenientes de fuentes terrestres; y su función de proteger la línea de costa evitando procesos erosivos producidos por acción de las corrientes y las olas(Oriental, 2011), entre otros(Oriental, 2011).

la isla de San Andrés y Providencia posee un poco más del 77% de las áreas coralinas del país(Oriental, 2011), por lo que es uno de los sistemas de arrecifes más extensos del hemisferio occidental albergando más de 407 especies de peces(Bibliotecas, Walker Cárdenas, Fernández, & Mancera Pineda, 2012), 157 aves y 102 corales(Sanchez-Santillan & Garduño-Lopez, 2007), tanto duros como blandos. Hoy se encuentran legalmente protegidos(Presidente De La República De Colombia, 1974), incluyendo la realización del primer parque regional de manglares en la nación(Meza Fregoso, Arreola, & García, 2012).

Los ecosistemas coralinos son un ecosistema de importancia estratégica(Departamento Nacional De Planeación (DNP), 2014), que prestan gran cantidad de bienes y servicios, entre los que se encuentran protección de la línea de costa, alimento, turismo, recreación, paisaje y bioprospección(IFARMA, 2013). Sin embargo, el acelerado crecimiento poblacional ha resultado en la sobreexplotación de recursos naturales a nivel global afectando también este ecosistema(ASOBANCARIA, 2016).

La clasificación de imágenes satelitales consiste básicamente en una categorización temática de la información obtenida por los sensores remotos(Pantaleone & Tosini, 2014). Información continua sobre la respuesta espectral de cada punto en el espacio geográfico (píxel) es llevada a distintas categorías(Huayaney & Cruz, 2009), las cuales pueden ser preestablecidas o no por el usuario(Wulder, White, Masek, Dwyer, & Roy, 2011). Esta aproximación permite cuantificar la dinámica espacial y temporal del paisaje en distintas escalas(Roy et al., 2014), teniendo una amplia gama de aplicaciones, tanto en ciencias ambientales como socioeconómicas(Meng, Cieszewski, & Madden, 2009)

LA RELACIÓN DE LOS INDICADORES BIOLÓGICOS CON LAS CONDICIONES AMBIENTALES

En estudios de biodiversidad, a partir del muestreo de comunidades, el tamaño de la muestra o número de unidades de observación puede ser pequeño(Reyes, Santodomingo, & Flórez, 2010), para realizar inferencia paramétrica sobre la diversidad existente(Oyaga Martínez, 2013). No obstante, es deseable lograr estimaciones con niveles de confianza conocidos. Una alternativa a la estimación paramétrica para los índices de diversidad es la construcción de intervalos de confianza (IC)(Romanelli, 2006) mediante técnicas de computación intensiva tales como remuestreo, que no se basan en supuestos distribucionales(Lema Vélez & Polanía, 2007).

ÍNDICES DE EVALUACIÓN BIOLÓGICA

Los indicadores biológicos relacionan la biodiversidad específica, con las leyes de la termodinámica (Entropía, Entalpia) de los sistemas complejos(Llano-Mejía, Cortés-Gómez, & Castro-Herrera, 2010). Usando un esquema de analisis de modelación numérica para predecir el comportamiento de un número determinado de taxas(S) y la relación que estas conservan con los factores espaciales, ambientales y socio-económicos(Reyes et al., 2010).

El índice Shannon-Weaver cuantifica la biodiversidad específica(Cantillo & García, 2013), derivado de la teoría de información como una medida de la entropía. El índice refleja la heterogeneidad de una comunidad sobre la base de dos factores: el número de especies presentes y su abundancia relativa(Cantillo & García, 2013). Conceptualmente es una medida del grado de incertidumbre asociada a la selección aleatoria de un individuo en la comunidad. Esto es, si una comunidad de S especies es muy homogénea. Como se muestra en la Ec. 1.

Donde (p) es la proporción del individuo con respecto a los individuos totales(Lema, Polania, & Urrego, 2003), se realiza la sumatoria hasta n número de especies del area de estudio ò estación definida.

El índice de Dominancia ò Simpson manifiesta la probabilidad de que dos individuos tomados al azar de una muestra sean de la misma especie(Scheldeman & van Zonneveld, 2011). Está fuertemente influido por la importancia de las especies más dominantes(García Trejo & Navarro S., 2004). Como su valor es inverso a la equidad, la diversidad puede calcularse como 1- λ(Carlos & Manuel, 2005). Como se muestra en la Ec. 2.

Donde (n_i) es el número de individuos por especie y (N) es el total de organismos por especie(Scheldeman & van Zonneveld, 2011), en este se realiza la sumatoria hasta n número de especies del area de estudio ò estación definida.

El índice de Margalef determina el número tasas y el número de individuos en un ecosistema(Edwin Infante, 2008); comparando la riqueza de especies entre las muestras recogidas de diferentes hábitats(Ecologia, William, & Rodrigues, 2006). Esta muestra la distribución de tasas por cada estación con la finalidad de analizar especies dominantes en relación a las condiciones ambientales locales(Nucci, 2007). Como se muestra en la Ec. 3

Donde (N) es el total de organismos por especie y (S) es el número de especies.

En estudios realizados por (Ceballos, 2003), la calidad de los ecosistemas está directamente asociada con los parámetros fisicoquímicos de los recursos naturales , mostrando una relación directa entre la dinámica biológica por factores socio-ambientales externos(De La Cruz, 2014). En diversos estudios se aplican a un horizonte de analisis multitemporal , en paquetes de desarrollo SIG como QGIS y paquetes comerciales SIG[1] - ArcGIS(T. I. Silva & Rodrigues, 2009)

En estudios multitemporales realizados previamente por (Corn & Dalby, 1973) para el periodo 2000-2015 se halla un % de reducción de las areas protegidas con ecosistemas estratégicos de corales superior al 25%.

MATERIALES Y MÉTODOS 

FASE I – ADQUISICIÓN INSUMOS BIOLÓGICOS Y CONSTRUCCION SIG

Area de estudio. El área de estudio corresponde al recuadro comprendido por el polígono 229 del USGS(Roy et al., 2014), comprendido por los puntos coordenadas (P1 -81.433 N,13.41 O), (P2 -81.308 N,13.408 O), (P2 -81.314 N,13.303 O), (P4 -81.433 N , 13.299 O) que conforman un recuadro de un area equivalente de 160.5 Km² (Ver Ilustración 1). el cual cubre el Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina. Son consideradas según (Corn & Dalby, 1973) y el Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible areas de importancia económica, ambiental, social, turística, estas son un grupo de islas del mar Caribe pertenecientes a Colombia, conformando el único departamento de este país sin territorio continental. El clima del area es de tipo " Cálido Semihumedo"(Vidal et al., 2005), influenciado por los vientos alisos gracias a su posición intertropical(Aguilera, 2016). Respecto a las temperaturas se dividen por un comportamiento bimodal en el que se dan periodos lluviosos entre los meses de noviembre y diciembre se presentan picos de precipitación con 1700 mm(Vargas, 2004). La temperatura media anual es de 28ºC(Bula-Meyer, 2004).

En el area de estudio delimitada para este estudio comprende el area principal de influencia de los procesos turísticos, económicos y de areas de importancia ambiental. Como criterio de delimitación se toma el area compartida con las estaciones de muestreo tomadas para la expedición realizada por Yepes Gaurisas D (2016): Expedición Providencia I - INVEMAR. v2.1 (Vease ilustracion 2).

En la ilustracion 2. Se ubican las estaciones de muestreo biológico de la Expedición Providencia I - INVEMAR. v2.1. Todas las coordenadas presentadas en el SIG Anexo, Se presentan en el sistema de información globalizado WGS1984. Para la expedición se exploraron diversos ambientes como manglares, areas coralinas, fondos blandos y litorales rocosos; donde se recolectaron organismos pertenecientes a los taxa Porifera, Echinodermata, Crustacea, Mollusca, Polychaeta y Chordata. En el que se hallaron 568 registros reportados.

FASE II – Descarga y Procesamiento Imágenes Landsat 8

En esta fase del proceso se realiza la búsqueda, selección y descarga de las imágenes satelitales (Landsat 8) para la región delimitada por los códigos de referencia del sistema WRS Path 14 & WRS Row 47[1], con el aplicativo Landsat 8 – Service, en el software ArcGIS, los criterios de Inclusion de dichas imágenes se muestran en la tabla 1 (Vease Tabla 1). Las imágenes se

# de imágenes por año	2 minimo
Máxima cobertura por nubosidad	10%
Resolucion Espectral x Pixel	15 m x 15 m

Tabla 1. Parámetros de Inclusion Imágenes Landsat 8

Para este analisis multitemporal las imágenes satelitales son sometidas a un proceso de (Pan Sharpenning)(Wulder et al., 2011), a través del que se realiza una corrección de las firmas espectrales con el modelo de elevación digital (DEM)(Rullán-Silva, Gama-Campillo, Galindo-Alcántara, & Olthoff, 2011) el cual tiene una resolucion espectral de 3m, en este se obtiene una corrección de calidad y precisión(Vease tabla 2)

Entre las diversas mejoras que ofrece el proceso se encuentra:

1. Mayor detalle en la información contenida en cada pixel, pasando de una resolucion espectral de pixel de 30 m por pixel a 15 m por pixel(Pantaleone & Tosini, 2014).
2. Corrección del pixel en relación a las variables asociadas a aspectos Electromagneticos de la telemetría (Transmisión, Refracción y Absorción)(Roy et al., 2014).
3. Aumento de la exactitud en procesos de clasificación supervisada usando algoritmos de máxima probabilidad(QGIS Project, 2014).

Gracias a los múltiples beneficios que ofrecen las imágenes Landsat 8, luego de la corrección usando el método Pan Sharpenning(J. M. N. Silva, Sá, & Pereira, 2005), Gracias a esta resolucion espectral contamos con un mayor volumen de información por unidad de pixel y, por ende  mayor exactitud en estudios asociados a telemetría(Wulder et al., 2011).

Posteriormente a la fase de corrección con el Modelo de elevación digital (DEM), se procede a crear  las firmas espectrales para cada tipo de cobertura según su código identificador (Vease Tabla 3).  Siguiendo la metodología sugerida por (Irons, Riebeek, & Loveland, 2006) en donde se contempla la creación de un Shapefiles para presentar las firmas espectrales en el area de entrenamiento y luego a partir de códigos únicos en la imagen se presenta procesamiento para cada color de pixel.

ID	Tipo de elemento
1	Nubes
2	Sombra de nubes
3	Area con influencia antrópica
4	Areas sin influencia antrópica
5	Area de corales
6	Aguas profundas

Tabla 3. Códigos identificadores para las firmas espectrales

En la tabla 3. Se evidencia la Inclusion de las nubes y sombra de nubes, debido a que afectan las estimaciones telemétricas, como se evidencia en las imágenes de la Tabla 2. Luego se procede a realizar la clasificación supervisada con las firmas de los Shapes Files creadas previamente y la obtención de los Raster de Confiabilidad expresados en % de error de estimación (Vease Tabla 4).

Se generan los Raster de confiabilidad para cada uno de los procesos de digitalización supervisada(Rullán-Silva et al., 2011), en cada uno de ellos se presenta un número estimado de puntos por cada clase de 200(Salvatierra, 1997), asegurando un error inferior al 8% de estimación(USGS, 2011), con relación a las firmas espectrales. Posteriormente se realiza la conversión de Raster a Shape File usando la herramienta (Conversión Tools -> Raster to ShapeFile).Con la finalidad de evaluar la cuantificacion de areas para cada uno de los indicadores evaluados por año(Vease Tabla 5)

Los indicadores presentados son adecuados de estudios preliminares evaluados de (Salvatierra, 1997) e indicadores sugeridos por el USGS(Loveland & Dwyer, 2012). Para tal fin relacionar los cambios de indicadores ambientales en relación a indicadores biológicos(Vease  indicadores biológicos) con el software libre PAST 3.0(Pliscoff & Fuentes-Castillo, 2011).

Los indicadores presentados son adecuados de estudios preliminares evaluados de (Salvatierra, 1997) e indicadores sugeridos por el USGS(Loveland & Dwyer, 2012). Para tal fin relacionar los cambios de indicadores ambientales en relación a indicadores biológicos(Vease  indicadores biológicos) con el software libre PAST 3.0(Pliscoff & Fuentes-Castillo, 2011).

RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS 

CONSOLIDADO DE ESPECIES AUTÓCTONAS POR ESTACIÓN

Presentando los resultados del tratamiento estadístico a los datos biológicos se presentan tablas de resultados como el modelo presentado (Vease Tabla 6) en el ANEXO A. TABLA DE ESPECIES POR ESTACION.

Latitud	Longitud	ESTACION	Nombre
13.400569	-81.3713364	E1	Eunice
13.400569	-81.3713364	E1	Polychaeta
13.400569	-81.3713364	E1	Lysmata intermedia
13.400569	-81.3713364	E1	Diadema antillarum
13.400569	-81.3713364	E1	Coryphopterus tortugae
13.400569	-81.3713364	E1	Coryphopterus personatus
13.400569	-81.3713364	E1	Elacatinus
13.400569	-81.3713364	E1	Lythrypnus heterochroma
13.400569	-81.3713364	E1	Lythrypnus spilus
13.400569	-81.3713364	E1	Lythrypnus minimus
13.400569	-81.3713364	E1	Priolepis hipoliti
13.400569	-81.3713364	E1	Gramma loreto
13.400569	-81.3713364	E1	Apogon binotatus
13.400569	-81.3713364	E1	Apogon phenax
13.400569	-81.3713364	E1	Phaeoptyx conklini
13.400569	-81.3713364	E1	Scarus croicensis
13.400569	-81.3713364	E1	Gnatholepis thompsoni
13.400569	-81.3713364	E1	Niphates digitalis
13.400569	-81.3713364	E1	Aplysina fulva

Tabla 6. Modelo de resumen de especies biologicas por estación

Desde el punto de vista biológico las especies presentes en la estación 1(E1), predomina la especie Coryphopterus tortugae sp., con un orden perciformes y perteneciente a la familia Gobiidae. El rol ecosistémico de esta especie dentro de los ecosistemas costeros consiste en el control biológico de phytoplancton marino(Sánchez, 2012), por tal razón suelen estar en aguas profundas >25 m(Sánchez, 2012). Son especies dominantes en la dinámica de los ecosistemas costeros por su rol como lo son consumidores primarios de especies vegetales localizadas en el lecho marino de los arrecifes de coral(Reyes et al., 2010), adicionalmente en sus caparazones residen algunas especies trituradoras de material granular con las que comparten una relación mutualista(Sánchez, 2012), gracias a la labor de entidades sin ánimo de lucro como Coralinas , DIMAR y La Armada Nacional Colombiana(INVEMAR, 2011). La labor de los ingenieros ambientales en el subsector de control ambiental y de ecosistemas marítimos ha sido de vital importancia como se ha evidencia en el plan de conservación de la reserva de biosfera SeaFlower(Sánchez, 2012) publicado por INVEMAR & CORALINAS(Sánchez, 2012). Estas son vitales en los ecosistemas costeros.

En esta area de corales existe otra especie que presenta co-dominancia con otras especies mutualistas a los ecosistemas del gradiente salinos a agua dulce(Gotelli & Colwell, 2001), en el archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina. Este es el pez abuela (Gramma loreto sp.), el cual tiene un rol importante como limpiador de material residual de los procesos de consumo de pequeños peces, material particulado(Scheldeman & van Zonneveld, 2011). Es una especie individualista pues a pesar de que reside en profundidades comprendidas entre 1-50 metros de profundidad(Scheldeman & van Zonneveld, 2011). Tiende a competir por el alimento disponible, en conjunto con intercambio de las corrientes interoceánicas y el equilibrio termodinámico del oleaje y los fenómenos meteorológicos, Se considera una especie bio-indicadora de las condiciones ambientales y ecosistémicos de los sistemas de corales mostrando cambios de coloración y reducción de la cantidad de individuos por unidad de area. Por tal razón se encuentra incluida como patrimonio nacional en el plan de conservación de la reserva de biosfera SeaFlower(Sánchez, 2012).

INCREMENTO DE AREA CON INFLUENCIA ANTRÓPICA

En relación a la cartografía generada a partir de las imágenes Landsat 8 (Vease Tabla 7), se evalúan los indicadores diseñados por el autor para expresar el cambio multitemporal en el area cubierta para actividades antrópicas. Durante los años 2013-2017(Vease ilustracion 3).

Ilustracion 3. Evaluación de índice de cambio de areas con actividades antrópicas en la isla

El aumento del area en ocupación para actividades antrópicas se encuentra  relacionado con la declaración del puerto libre, y las migraciones posteriores tanto de la población del interior (Bolívar, Atlántico, Antioquia) como extranjeros (Medio Oriente)(Corn & Dalby, 1973).Propiciando al aumentó el transporte aéreo y marítimo a la isla, durante el lapso de tiempo 2013-2017(Vidal et al., 2005). Las areas predominantes en relación al procesamiento se encuentran ubicadas en la parte Norte y Sur de la isla(Vease Tabla 7), han aumentado en un 14% de las areas costeras de la isla durante el periodo 2015-2017; por la ubicación estratégica de los ecosistemas coralinos que se encuentran ubicados a una distancia < 200 m y el aeropuerto internacional Gustavo Rojas Pinilla(Aguilera, 2016).  En los últimos 3 años el aumento de la ocupación de areas para actividades urbanas ha reducido un area equivalente al 60% de los ecosistemas de bosque seco tropical y en un 75% los de manglares(Vidal et al., 2005). Estos son ejes potenciales de proteccion y de potencial de biodiversidad, puesto que proveen servicios ecosistémicos como el control del oleaje en las zonas costeras, transporte y regulación del gradiente salino a cuerpos hídricos superficiales con agua dulce de la isla(Aguilera, 2016). Por otro lado, en el eje central de la isla no ha incrementado de forma significativa debido a las altas pendientes >50%  y el material existente en el suelo (Calizas)(Corn & Dalby, 1973), haciendo muy costosa la inversión a  cualquier uso comercial y de transporte en la isla(Bibliotecas et al., 2012). En relación a las estaciones existentes en las areas de ocupación antrópica, de las 24 estaciones de muestreo tomadas para la Expedición 1-INVEMAR el 50% de ellas tiene influencia por actividades económicas asociadas a turismo y comercio local de la isla.

CAMBIO DE AREA SIN INFLUENCIA ANTRÓPICA

En relación a la cartografía generada a partir de las imágenes Landsat 8 (Vease Tabla 7), se evalúan los indicadores diseñados por el autor para expresar el cambio multitemporal en el area sin actividades antrópicas

Ilustracion 4. Cambio de area no influenciada por actividades antrópicas

En relación a la Ilustracion 4(Vease Ilustracion 4), existen diferentes areas que no han sido intervenidas para ningún tipo de actividad antrópica , incluidas en el plan de gestion de la biosfera Sea Flower, a cargo de las entidades CORALINA & CORMACARENA, se encuentran protegidos La Reserva de Biosfera Seaflower, Old Point Regional Mangrove Park, parque regional Johnny Cay y parque regional The Peak. En relación a la ilustracion 4., en el año 2015 existían diferentes actividades en el area rural de la isla que atentaban contra el CODIGO DE BIODIVERSIDAD NACIONAL y EL CODIGO ÚNICO AMBIENTAL, entre las principales actividades documentadas se encuentran Puntos de tala y quema para la produccion de carbón, Bajo control de Gulles[1], Focos de descarga de residuos sólidos en Humedales, Aumento de talas y riesgo a incendios forestales, Vertimientos no controlados en sectores de la isla(Sánchez, 2012). Posterior a la puesta en marcha del plan de manejo ambiental de la isla en el periodo 2016 con ayuda de entidades como la DIMAR, Armada Nacional e Instituto Alexander Von Humboldt. Se encuentran protegidas cerca de 12 Km² de areas protegidas(Vease Tabla 7), lo que mejoro las condiciones ambientales y climáticas de la isla en términos de servicios ecosistémicos(Vidal et al., 2005). A perpetuidad hasta la fecha por sensores remotos se ha perdido 0.73 Km²(735.583 m²) equivalente al 44.11% del area comprendida por Bahía Solano-Choco. A causa de bajo control en las actividades de la isla por las autoridades ambientales(Gudynas, 2001). Lo que progresivamente ha venido diezmando a las areas de corales productivas en la reserva Sea Flower

REDUCCIÓN DE AREAS CON ECOSISTEMAS CORALES

En relación a la cartografía generada a partir de las imágenes Landsat 8 (Vease Tabla 7), se evalúan el cambio multitemporal en las areas de corales existentes, comprendidas en el plan de manejo SeaFlower(Bibliotecas et al., 2012) y ejes de desarrollo social, ambiental y turístico.

En el area de estudio debido al incremento de las actividades turísticas y comerciales, se han magnificado (Manejo de residuos Sólidos, Manejo de Vertimientos, Talas y quemas no controladas en la isla, Contaminación crónica debido a descarga continua de hidrocarburos en areas marinas)(B Gavio, Palmer-Cantillo, & Mancera, 2010), producto de esto se ha evidenciado un aumento en la reducción de area de ecosistemas de corales para el año 2016 de un 5%(10 Km²) y para el año 2017 en un 36%(60 Km²)(Vease Tabla 7). Debido a una creciente exposición a fuentes de contaminación difusas en las areas costeras principalmente y las islas cercanas a la isla de San Andrés y Providencia(Vidal et al., 2005)(Vease Tabla 7). Estos son muy sensibles a diferentes factores de exposición ambiental, en relación al aumento de las actividades económicas en las areas costeras los que más se presentan son el ruido, los vertimientos no controlados, la afectación a los ecosistemas costeros, la mala disposición de los residuos sólidos(Aguilera, 2016). Son las principales causantes del cambio en la reducción de ecosistemas de corales. Para la fecha estimando los corales con firmas espectrales se estima que se ha perdido 24 Km² de area de corales, lo que equivale al 48% del area comprendida por el municipio de Cajicá-Cundinamarca(Vease Ilustracion 5). En relación a las estaciones de estudio tomadas por la Expedición 1- INVEMAR, se estima que a lo menos el 90% de las estaciones(Ilustracion 2) están expuestas a uno de los factores de contaminación previamente mencionados(Bibliotecas et al., 2012).

ÍNDICES DE DIVERSIDAD BIOLÓGICA POR ESTACIÓN

Posteriormente al proceso de cuantificacion de los indicadores ambientales, se procede a relacionar con la dinámica ecosistemica de las taxas presentes de la Expedición 1- INVEMAR, usando el paquete estadístico PAST 3.0. 

ÍNDICE DE SHANNON-WEAVER

El índice Shannon-Weaver evaluá la riqueza de un ecosistema ò estación, en función de la cantidad relativa de especies (Abundancia) y la riqueza nativa de cada ecosistema (Riqueza de especies).

Ilustracion 6. Indice de riqueza Shannon Weaver

En relación a  (Vease ilustracion 6), el índice de riqueza expresa la dinámica ambiental de  cada una de las estaciones, según (Cantillo & García, 2013) las estaciones de muestreo con un índice de riqueza inferior a 2 presentan baja diversidad. Para este caso las estaciones de muestreo 5,7,10,11,14,15,17,18,19 y 20(Vease ilustracion 2). Presentan baja riqueza ecosistemica. A pesar de estar ubicadas en areas de ecosistemas de corales donde los indicadores de riqueza son mayores a 3(Korycińska & Królak, 2006). Existe una alteración de los ecosistemas naturales, comprendido desde el punto de vista limnologico las estaciones con baja densidad presentan una alta densificación por actividades de turismo principalmente(Vease Tabla 7), bajo estudios realizados por (Garzon Ferreira & Reyes Nivia, 2001) la intervención humana dentro de estos ecosistemas para actividades de buceo, pesca ò natación puede traer incorporación de agentes externos al ecosistema , ocasionando un aumento de la entropía natural del sistema y ocasionar un desorden ecosistémico en la dinámica de las especies presentes en cada una de las estaciones(Escobar et al., 2008). Por otro lado, las estaciones 2,3,8,9 y 13(Vease ilustracion 2) evidencian un índice de riqueza mayor a causa de la ubicación estratégica de los ecosistemas protegidos por el plan de manejo Sea-Flower.

ÍNDICE DE SIMPSON

El índice de Simpson mide la riqueza de un ecosistema a partir de la probabilidad de que 2 especies en un mismo lugar puedan ser iguales, por ende, entre más se acerque el valor de este índice a 0, mayor riqueza ecosistemica tendremos en el area de estudio.

Ilustracion 7. Indice de Simpson por estación

Teniendo en cuenta estudios realizados por (Bustamante Toro, Monsalve Durango, & García Reinoso, 2008) en el area de estudio de forma general se presenta baja diversidad biológica en función de las taxas, puesto que para las estaciones 10,11 y 20 se presentan índices cercanos a 0(Vease ilustracion 7)(Korycińska & Królak, 2006). Por lo que existe una especie dominante en la estación 20 Scomberomorus regalis sp.(Alba-Tercedor, 1996), la cual se caracteriza por ser una especie introducida (exógena), con usos de pesquería(Meza Fregoso et al., 2012). Asociado a los diferentes factores ecosistémicos y funciones de los ecosistemas de corales el aumento de las actividades económicas ha llevado a que esta sea una especie invasiva en los ecosistemas de coral en la parte norte de la isla(Vease Tabla 7). Donde predominan actividades turísticas y de comercio con cuba y otros países(Vease ilustracion 2.). En las demas estaciones de estudio la especie   Scomberomorus regalis sp. predomina con respecto a las especies endémicas de cada estación, por lo que puede existir la probabilidad de que las practicas económicas implementen insumos para el proceso que puedan alterar las propiedades de salinidad(Lema & Polania, 2007), temperatura(Escobar et al., 2008), balance de nutrientes(Escobar et al., 2008) y la estabilidad ecosistemica(Edgard E;Cantillo Higuera,Melisa, 2013) de los corales en el area productiva de la isla(Vease Tabla 7). Por otro lado, las demas estaciones presentan un índice promedio de similitud del 90%(Vease ilustracion 7). Con una dominancia Scomberomorus regalis sp. Sobre las especies endémicas ocasionando una alteración a los nichos de las especies locales(Vease ilustracion 7). Adicionalmente el transporte ilegal de especies nativas fue una causal de que gran parte de las especies en el area de estudio hayan sido diezmadas en cantidad(Metzger, 2001). Debido a la intervención antrópica en los procesos naturales de los ecosistemas existentes.

ÍNDICE DE MARGALEF

El índice de Margalef mide la diversidad biológica de una estación o un punto en función de la distribución de taxas(S), y el número de individuos (N). Dando respuesta a si el punto de estudio no tiene una alta diversidad (antropizado) ò si se encuentra con una buena cantidad de especies, mostrando una calidad ambiental y la dinámica de los ecosistemas.

Ilustracion 8. Indice de Margalef

En relación a los estudios hidrobiológicos realizados por (Korycińska & Królak, 2006), la diversidad biológica en una estación de muestreo, integra el comportamiento de las taxas en comparación con los conteos para cada estación. En relación a las 20 estaciones de muestreo (Vease ilustracion 8). Las estaciones 5,7,10,11,14,15,17 y 19 son puntos antropizados[1], debido a que tienen puntajes inferiores a 2(Korycińska & Królak, 2006), en relación a la (Vease Tabla 2) las estaciones más antropizados se encuentran ubicadas en la plataforma terrestre en la que existía la mayor riqueza ecosistemica y de recursos minerales hace 2 años(Aguilera, 2016), con el tiempo la intervención antrópica impacto de forma grave este haciendo que tenga menores indicadores de diversidad biológica(Brigitte Gavio & Mancera Pineda, 2015) (Vease tabla 7). Por otro lado las estaciones 3,8,9,10 y 13 respectivamente poseen los mejores indicadores de biodiversidad debido a que se ubican de forma estratégica en las areas de proteccion incluidas en el plan de manejo ambiental Sea-Flower(B Gavio et al., 2010). La estación 20 por otro lado presenta un índice de Margalef igual a 0 , diciente de ser un ecosistema por completo antropizado(Korycińska & Królak, 2006), se debe intervenir para proteger el equilibrio dinámico de los sistemas de corales existentes  debido a que la Abundancia de la especie Scomberomorus regalis sp(Vease tabla 7).En estaciones cercanas es alta y al ser una especie invasiva e introducida puede alterar la dinámica ecosistemica de los corales(Vidal et al., 2005), reduciendo su capacidad de tasar CO2 a la atmosfera y en ultimas reducir la produccion primaria neta(Sánchez, 2012).

CALIDAD DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE IMÁGENES LANDSAT

De acuerdo a (Irons et al., 2006) en el proceso de digitalización con fuentes de información y telemetría, el error en la clasificación supervisada debe ser inferior al 10% para que exista confiabilidad en la asignación de huellas  espectrales(Pantaleone & Tosini, 2014), a partir de las imágenes resultantes del proceso de clasificación (Vease Tabla 7) , existen regiones con errores de estimación superiores al 10%, no obstante se debe a la información contenida en el pixel y los errores de medición del sensor Landsat 8(J. M. N. Silva et al., 2005). En estudios realizados por (Chander & Markham, 2003) cuando la inclinación del sensor es superior a los 80º por efectos de transmitancia y reflectancia, el % de error estimado bajo el indicador RSTM[2] superior a 10^-3 unidades de medición por cada 15 m de pixel capturado. En el caso de las ilustraciones se asocia el error en las regiones sur y este de la imagen por la posición de toma de datos del sensor y la inferencia con los fenómenos Electromagneticos (Radiación, Absorbancia y transmitancia) de los cuerpos terrestres.

CONCLUSIONES

·         Para el periodo 2015-2017 el area de corales de los ecosistemas de la isla de San Andrés y providencia han perdido cerca de 24 Km², a causa de la influencia antrópica en el sector comercio y turismo que en el mismo periodo ha incrementado 14 Km², a causa de la influencia directa de este sector económico en las regiones costeras de la isla.

·         Con respecto a la dinámica biológica, los índices evaluados muestran que la Estación 20, debe ser intervenida de forma inmediata pues presenta desde el punto de vista biológico una alteración grave por los procesos pesqueros y la incorporación de especies invasoras como el Scomberomorus regalis sp, especie que está afectando la dinámica ecológica de los ecosistemas de coral de la isla.

·         Con respecto al control de especies foráneas, se debe realizar un estudio detallado de la distribución de la especie Scomberomorus regalis sp., con la finalidad de establecer puntos estratégicos de pesca sostenible, sin influenciar de forma directa los arrecifes de coral.

·         Las islas de San Andrés y Providencia, son el eje central de biodiversidad para el plan de desarrollo, no obstante, el desarrollo económico de la isla no está contemplando de forma correcta el desarrollo sostenible de la triple línea base (TLB) – Ambiental, Social y Económico[3].

RECOMENDACIONES

Realizar un analisis de las propiedades fisicoquímicas del agua del area de estudio con la finalidad de asociar posibles insumos aplicados a procesos de produccion pesquera y proponer medidas de control ambiental en este proceso.

Realizar un analisis de modelamiento naval de oleaje para la región de la isla de San Andrés y Providencia, mostrando las consecuencias que se pueden presentar si no se controla la proteccion de los arrecifes de coral como ecosistemas estratégicos de desarrollo.

Usar imágenes Sentinel 2A, para tener un mayor rango de precisión de 3m por cada pixel.

Realizar una correccion de nubosidad a las imagenes en futuros estudios , para aumentar la precision de digitalizacion por el metodo de firmas espectrales

AGRADECIMIENTOS

Al Equipo de trabajo de la expedición I – INVEMAR, en el levantamiento de la información de campo en las 24 estaciones de identificación de especies autóctonas y aloctonas de la región costera de la isla de Santa Catalina y Providencia.

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[1] Puntos con baja densidad biológica de especies, en relación a la dinámica ecosistemica

[2] Error promedio sobre la media aritmética de registros hexadecimales, medida de desviación del error usada a partir de la distribución de probabilidad Weibull.

[3] Triple Linea base, Analisis en el que se propone que el desarrollo equilibrado debe llevar a que todas las actividades ò proyectos deben tener en cuenta un equilibrio Social, Ambiental y Económico.

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[1] Sistemas de drenajes existentes en la isla, su función es tratar los materiales residuales de las actividades económicas y controlar la descarga de material a los cuerpos hídricos marinos.

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[1] Códigos del sistema WRS – Sistema Global Referenciado, Estos códigos de bloque y fila deben ser ingresados en la siguiente dirección: https://earthexplorer.usgs.gov/

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[1] Sistemas de información geográfica

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[1] Area ubicada en el lugar de descarga de un cuerpo hidrico superficial, para areas cercanas marítimas se han identificado diversas plantas que soportan el gradiente de sal de cuerpos marítimos a cuerpos superficiales.

[2] Especies propias de un area de estudio

[3] Sistema de información geográfica de diversas fuentes que muestra la relación entre datos geográficos, ambientales y sociales en un ámbito espacial e inclusivo a una población de estudio.

[4] Fuentes de información revelada por sensores remotos.

[5] Yepes Gaurisas D (2016): Expedición Providencia I - INVEMAR. v2.1. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras – INVEMAR. Dataset/Occurrence. http://doi.org/10.15472/j8iyvt