Método hidrobiológico (modelización de hábitat)
Los métodos de modelación de la idoneidad de hábitat se basan en la simulación hidráulica acoplada al uso de curvas de preferencia del hábitat físico para la especie o especies objetivo, obteniéndose curvas que relacionen el hábitat potencial útil con el caudal en los tramos seleccionados. Requieren una considerable cantidad de recursos. El esquema conceptual de la metodología de modelización del hábitat parte de dos puntos básicos:
- Las curvas de preferencia de la fauna.
- Un modelo hidráulico fluvial.
Fundiendo ambas ideas, el modelo hidráulico, que simula las condiciones de los distintos segmentos del río en función de los caudales circulantes y el valor potencial del hábitat fluvial, que nos indica las condiciones en las que se van a encontrar las especies que pueden estar presentes, se llega al concepto del Hábitat Potencial Útil, herramienta con la que se planteará el régimen ambiental de caudales.
Descripción Metodológica
Paso 1: Modelización hidráulica.
Realizar un modelo hidráulico según la metodología expuesta en el Método Hidráulico para predecir profundidad, velocidad y perímetro mojado en cada transecto y para distintos caudales.
Paso 2: Selección de especies indicadoras
La aplicación de esta metodología debería apoyarse en un conocimiento adecuado sobre la ecología y los requerimientos hídricos de la fauna acuática local, prestando especial atención a aquellas especies más sensibles a las alteraciones del régimen de caudales. En términos generales, se recomienda centrar el análisis en la fauna piscícola, dado que suele presentar una elevada dependencia de las condiciones hidrológicas y una buena representatividad ecológica de los procesos fluviales.
No obstante, esta focalización no debería entenderse como excluyente. En aquellos tramos donde existan datos específicos o se hayan identificado valores ecológicos destacados asociados a otros grupos (como macroinvertebrados, bivalvos, anfibios o vegetación de ribera), se aconseja considerar su incorporación de forma complementaria.
La selección de especies indicadoras debería realizarse atendiendo a las características ecológicas del tramo de estudio, considerando, preferentemente, una o varias especies de interés, habitualmente piscícolas, y distintos estados de desarrollo (alevín, freza, adulto). Entre los criterios a tener en cuenta en dicha selección se sugiere incluir la sensibilidad a las condiciones hidrológicas, la representatividad funcional, la vulnerabilidad ecológica y la disponibilidad de información técnica local.
Aunque la experiencia internacional se ha desarrollado principalmente en torno al uso de especies piscícolas, también podrían considerarse otras especies vinculadas al ecosistema fluvial siempre que se disponga de estudios locales o regionales suficientemente robustos que justifiquen su elección.
Entre los aspectos que hay que tener en cuenta a la hora de la selección de especies, pueden citarse los siguientes:
- Solo se consideran especies autóctonas con alta representatividad ecológica, ya que las no autóctonas se consideran indicadores de degradación.
- También se valoran especies de referencia histórica, aunque no estén presentes actualmente, como indicadores de condiciones ecológicas más deseables.
- Se priorizan especies sensibles, con sensibilidad a las variaciones de caudal en peligro de extinción, vulnerables o de interés especial.
- Es importante disponer o poder generar funciones de idoneidad del hábitat para esas especies, especialmente comunes en especies piscícolas.
- Tras seleccionar las especies objetivo, se debe analizar su ciclo biológico para identificar en qué época y etapa de desarrollo se encuentran, diferenciando curvas de preferencia de hábitat para los estadíos de desarrollo que resulten pertinentes.
- Esto permite determinar los periodos críticos del año hidrológico en los que hay que priorizar las condiciones de hábitat para cada especie.
- En la simulación de hábitat solo se consideran las etapas de desarrollo presentes en cada época, para evitar complicar la toma de decisiones.
- Las curvas hábitat potencial útil-caudal se aplican a periodos ecológicamente significativos y sensibles donde la especie se puede ver amenazada, (alevines, freza, adulto).
Ejemplo de curva APU-Caudal simulado (PHABSIM) (López, E., 2015)
Paso 3: Definición de preferencias de hábitat
Definir los rangos óptimos de profundidad, velocidad y sustrato preferidos por cada especie seleccionada. La información sobre preferencia del hábitat puede obtenerse de tres modos diferentes:
- La selección de curvas de distintos tipos ya publicadas.
- Los estudios realizados en tramos de la cuenca de estudio ad hoc.
- Realizando pruebas de transferibilidad de funciones de la misma especie desarrolladas en otros ríos.
Las funciones de preferencia reflejan la predilección o tolerancia de una especie hacia los distintos valores, que puede tomar un determinado parámetro del hábitat. La preferencia puede evaluarse en función de la probabilidad de encontrar un organismo en condiciones determinadas, valorándola de 0 a 1. Disponiendo de estas funciones, se puede cuantificar la habitabilidad para un determinado caudal en función de la idoneidad de las condiciones que este genera. (Guía metodológica 11).
La simulación de la idoneidad del hábitat se realizará, preferentemente, mediante modelos bidimensionales. La priorización de estadios vitales debe ajustarse a la ecología de cada especie. En general, para peces se recomienda simular al menos dos etapas (juvenil y adulto); sin embargo, no todas las especies tienen el mismo estadio más crítico. Por ejemplo, en especies ovíparas de desove bentónico es vital asegurar caudales durante la freza y la incubación de los huevos. En estos casos, el caudal ecológico en época de desove debe ser suficiente y estable, de modo que los huevos queden siempre bajo agua hasta la eclosión. En resumen, se tendrá cuidado de identificar el estadio más vulnerable (freza, huevos, alevín, etc.) para cada especie objetivo y garantizar condiciones de hábitat adecuadas durante ese período.
Paso 4: Modelización de hábitat
Elegida una especie o especies objetivo y conocidas sus preferencias de hábitat, se trata de realizar un cálculo de los cambios que la variación de caudal introduce en la habitabilidad del tramo. El parámetro que evalúa el Hábitat Potencial Útil (HPU), (Guía metodológica 11) es un indicador del área utilizable por la especie objetivo, descontados aquellos puntos desfavorables que puedan producirse a lo ancho de la sección. La modelización de hábitat se basa en la idea de que cada especie tiene un rango preferido de profundidad, velocidad y sustrato, que define la calidad del hábitat obteniéndose así una serie de pares de valores HPU/caudal para cada transecto (Guía metodológica 11).
Métodos de Simulación del Hábitat recomendados:
Herramienta de análisis hidrobiológico y simulación de hábitat (ficha de recursos técnicos) orientada al cálculo de caudales ambientales basada en métodos hidrobiológicos. Integra curvas de preferencia de hábitat, modelización hidráulica bidimensional y análisis de adecuación de caudales según requerimientos ecológicos. Permite simular el hábitat disponible para especies objetivo en función del caudal circulante.
Sistema de modelación hidráulica bidimensional para análisis de hábitat (Guía 6 y ficha de recursos técnicos): Aplicaciones que combinan modelación hidráulica de alta resolución con funciones de adecuación ecológica, posibilitando el análisis espacial del hábitat fluvial en distintas condiciones de caudal. Se utiliza tanto en tramos naturales como en sistemas modificados, siendo especialmente útil en validación de propuestas de régimen de caudales.
Módulo de simulación de regímenes de caudales ecológicos dentro de un sistema integrado de planificación (ficha de recursos técnicos): Herramienta que permite establecer y evaluar propuestas de régimen de caudales mínimos en el marco del análisis global de la planificación hidrológica. Considera restricciones ambientales y operativas, y permite analizar la compatibilidad entre caudales ecológicos y demandas.
Paso 5: Definición de caudales ecológicos
- Análisis de las curvas HPU/ Caudal
- Determinar el punto de inflexión que marca un cambio de comportamiento significativo en el cauce para este caudal, los beneficios en hábitat son máximos con el mínimo de caudal posible.
- Verificar en períodos críticos (reproducción, estiaje…)
- Definir valores mínimos ecológicos:
- Un único valor para estiaje.
- Valores variables según época (opcional).
- Análisis de sensibilidad:
- Evaluar cambios ante pequeñas variaciones de caudal.
A continuación se muestra un esquema de la metodología hidrobiológica.
Modelo conceptual del procedimiento metodológico para el análisis de caudales ecológicos mediante la metodología de simulación de hábitat.
Ventajas
- Integra requerimientos biológicos reales.
- Permite definir caudales variables según especies y estaciones.
- Genera información espacial para toma de decisiones de gestión.
Limitaciones
- Alta demanda de datos hidromorfológicos y ecológicos.
- Requiere software especializado.
- Depende de disponibilidad de curvas de preferencia.
- Presentan limitaciones en función del tipo de modelo hidráulico (1D o 2D) que los sustente.
- Los modelos hidráulicos 1D tradicionales no son convenientes en ríos de alta montaña, ríos con altas pendientes y macrorugosidad, ni en ríos trenzados con flujo bidimensional.
- La implementación de modelos hidráulicos 2D tampoco es conveniente en ríos de montaña con pendientes fuertes o cambios bruscos de pendiente (saltos de flujo, pendientes superiores al 10%).
- Estas y otras limitaciones deben consultarse específicamente según las ecuaciones utilizadas en el modelo.
No puede ignorarse que la aplicación de los métodos hidrobiológicos exige disponer de información sobre las preferencias de caudal de determinadas especies objetivo, en sus distintos estados de desarrollo, cuestión que en un ámbito territorial con la biodiversidad propia de la región latinoamericana puede resultar sumamente complejo.
Cuando no se dispone de datos hidrológicos, ecológicos o de hábitat, es posible validar los caudales ecológicos mediante enfoques alternativos que combinan observaciones de campo, conocimiento tradicional y metodologías cualitativas.
- Entrevistas y Talleres Participativos: Se consulta a pobladores sobre cambios históricos en los caudales del río, períodos de estiaje y crecidas, así como la relación con la presencia de peces y otras especies.
- Mapeo de Usos del Agua: Se identifican zonas clave del río donde existen procesos ecológicos importantes, como áreas de desove, refugios de peces o zonas de inundación riparia.
- Reconstrucción de Regímenes Hidrológicos Pasados: Uso de relatos históricos para estimar la variabilidad natural del río y determinar si los caudales ecológicos respetan su dinámica.
- Observación Directa de Hábitats Acuáticos: Se analizan cambios en la estructura del cauce, presencia de pozas, rápidos y zonas de refugio para la fauna.
- Indicadores Visuales del Caudal: Evaluación de si el agua cubre áreas necesarias para la migración de peces, la reproducción de anfibios o la hidratación de la vegetación riparia.
- Fotomonitoring: Captura de imágenes de referencia en diferentes épocas del año para evaluar la estabilidad de los ecosistemas acuáticos con los caudales propuestos.
- Selección de Ríos Comparables: Se identifican ríos cercanos con menor alteración antrópica, cuyos caudales naturales puedan servir de referencia.
- Establecimiento de los caudales mínimos recomendados para conservar las condiciones esenciales de hábitat, con base en la preferencia de las especies para variables hidrológicas específicas (profundidad, velocidad, sustrato).
- Determinación de caudales críticos para períodos de estiaje y épocas húmedas, adaptados a las variaciones estacionales y de ciclo vital de las especies.