03 Unidad 1 Introducción a la EH 2024.pptx

Introducción a la Ecohidrología Universidad Politécnica Salesiana

1. Clase anterior 1 https://www.youtube.com/watch?v=nshHHSjoFDg

2. Maestría en Recursos Hídricos Unidad 1: Introducción a la Ecohidrología Marco Albarracín M.Sc. Diciembre de 2023 posgrados.ups.edu.ec

3. RESULTADO de aprendizaje En esta Unidad de Introducción a la Ecohidrología, los y las discentes comprenderán la propuesta presentada por UNESCO como un cambio de paradigma a la gestión del agua. Los temas de esta unidad son: Evolución del Concepto de EH Fundamentos de la EH Principios de la EH Parámetros de la EH 3

4. 4 Tema 1: Evolución del Concepto de Ecohidrología

5. ¿Cuánta agua tenemos? ¿Quién usa el agua? ¿Cómo la usa?

6. Howard Perlman , US. Gelogical Survey (1993) Fuente de Datos: Igor Shiklomanov https:// www.nationalgeographic.com.es /ciencia/10-curiosidades-sobre-oceanos_15577 Agua total de la tierra ⍉ 1.384 km Agua dulce ⍉ 272 km Agua en lagos y ríos ⍉ 56 km

7. El agua en el mundo Fuente: Centro Virtual de Información del Agua, 2017 www.agua.org.mx

8. Mayores reservorios de agua en el ciclo hidrológico mundial (10 3 km 3 ) https://www.earth.com/news/water-cycle-diagrams-outdated/ (Abbot et al. 2019) 8

9. 9 https://www.sscadda.com/2016/06/study-notes-on-global-distribution-of.html Precipitación en la Tierra

10. Mapa de covertura vegetal terrestre 10 https://news.tsinghua.edu.cn/en/info/1002/7931.htm

11. Precipitación y Ecosistemas del Ecuador https://issuu.com/inamhi/docs/atlas_estudiantil/7 Sáenz & Onofa (2005)

12. 12 Tema 1: Introducción a la Ecohidrología Anotaciones: El ciclo hidrológico juega el rol más importante en muchos de los procesos que ocurren en los sistemas terrestes. La Hidrología, como disciplina, es el medio científico que nos permite entender estos procesos. Así mismo, el agua y la temperatura influyen en la formación de biomas, existiendo una inter dependencia entre estos factores. La Ecología, es la ciencia que estudia a los seres vivos y los complejos sistemas de intercambio de materia y energía que existe entre los diferentes miembros que ocupan un espacio y tiempo determinado. Sin embargo, es necesario incluir en esta ecuación, las variaciones, cambios e interacciones que el ser humano ha generado desde hace solamente pocos años atrás desde el inicio de la revolución industrial en la segunda mitad del siglo XVIII.

13. Estamos viviendo en el Antropoceno. En esta nueva Era, alrededor del 80% de nuestra ecósfera, ha sido condicionada, convertida y consumida por los humanos. Usualmente, no entendemos las consecuencias totales de nuestras acciones. Columbus Declaration (EcoSummitt 2012) 13 https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Earth_at_Night.jpg

14. El Desarrollo Humano y su Efecto en el Ambiente Steffen et al. 2015

15. Fronteras planetarias ¿ Cuánto puede soportar nuestro planeta ? (Steffen et al. 2015)

16. Fronteras planetarias ¿Cuánto puede soportar nuestro planeta? Steffen et al. 2015 https://www.youtube.com/watch?v=e4wJAsSuqCA (Guia Política)

17. El dominio humano sobre el ciclo global del agua, está ausente en las representaciones y percepciones. Abbott et al. (2019) RESUMEN El uso humano del agua, el cambio climático y la conversión de la tierra han creado una crisis de agua para miles de millones de personas y muchos ecosistemas en todo el mundo. Las existencias y los flujos mundiales de agua se estiman empíricamente y con modelos informáticos, pero esta información se transmite a los responsables de la formulación de políticas y a los investigadores mediante diagramas del ciclo del agua. Aquí compilamos una síntesis del ciclo global del agua, que comparamos con 464 diagramas del ciclo del agua de todo el mundo. Aunque la apropiación humana de agua dulce ahora equivale a la mitad de la descarga global de los ríos, solo el 15% de los diagramas del ciclo del agua mostraban la interacción humana con el agua. Solo el 2% de los diagramas mostraban cambio climático o contaminación del agua, dos de las causas centrales de la crisis mundial del agua, lo que transmite efectivamente una falsa sensación de seguridad hídrica. Se representó una sola cuenca en el 95% de los diagramas, lo que excluye la representación de teleconexiones como las interacciones océano-tierra y el reciclaje de la humedad continental. Estas inexactitudes se corresponden con dimensiones específicas de la mala gestión del agua, lo que sugiere que las fallas en los diagramas de agua reflejan y refuerzan la incomprensión de la hidrología global por parte de los formuladores de políticas, los investigadores y el público. Las representaciones correctas del ciclo del agua no resolverán la crisis mundial del agua, pero volver a concebir este símbolo es un paso importante hacia la gobernanza equitativa del agua, el desarrollo sostenible y el pensamiento planetario en el Antropoceno . 17 Aunque la apropiación humana de agua dulce ahora equivale a la mitad de la descarga global de los ríos, solo el 15% de los diagramas del ciclo del agua mostraban la interacción humana con el agua. Solo el 2% de los diagramas mostraban cambio climático o contaminación del agua, dos de las causas centrales de la crisis mundial del agua, lo que transmite efectivamente una falsa sensación de seguridad hídrica.

18. 18 Consecuencias de la interferencia humana en el ciclo del agua Clima extremo (sequías e inundaciones) y sobre intensificación del ciclo hidrológico Incremento de temperatura e intermitencia en caudales Descargas desde los polos, glaciares y pemafrost Aumenta el nivel del mar e intrusión de agua salada Alteración de las corrientes oceánicas y teleconecciones asociadas con el clima terrestres Volatilidad del nivel de los lagos endorreicos a partir de la agricultura y uso urbano Inundaciones por cambios en el régimen de flujo (ej. Diques, presas y desagües) y pérdida de llanuras aluviales y humedales La conversión de tierras altera la evapotranspiración, afectando el transporte atmosférico e interceptación por el viento Transporte de agua a largas distancias Disminución y contaminación de los acuíferos por aumento en la extracción Aumento de zonas muertas por sobrecarga de nutrientes y aguas calientes Contaminantes desconocidos y noveles de la agricultura, industria y urbana https://www.earth.com/news/water-cycle-diagrams-outdated/ (Abbott et al. 2019)

19. Precipitación en Suramérica 19 https://www.sscadda.com/2016/06/study-notes-on-global-distribution-of.html

20. 20 Persepectiva regional del agua (Beck et al. 2018) Köppen-Geiger climate classification map for South America (1980-2016) Árido y Desierto

21. Precipitación media anual (mm) en Ecuador https:// issuu.com / inamhi /docs/ atlas_estudiantil /7

22. Impacto del desarrollo humano sobre los ecosistemas originales del Ecuador. 22 Sáenz & Onofa (2005)

23. 23 Fuente: (Zapata – Ríos 2007)

24. 24 Fuente: (Zapata – Ríos 2007)

25. 25 Fuente: (Zapata – Ríos 2007)

26. Tema 1: Introducción a la Ecohidrología A considerar: El ciclo hidrológico es el principal promotor (driver) de las formaciones bióticas. Los biomas, influyen en el ciclo hidrológico, tanto a nivel global como a nivel de los ecosistemas y micro-ecosistemas. Las acciones humanas han interferido de manera significativa tanto en el mantenimiento del ciclo hidrológico natural, como en el desarrollo de los ecosistemas. El estudio profundo de las interelaciones existentes entre la hidrología y la biota, han dado como resultado la creación de una nueva ciencia: la ECOHIDROLOGIA. 26 Hidrología Biota REGULACIÓN DUAL ( Zalewski , M., 2008; UNESCO-IHP, 2016)

27. 27 Tema 2: Fundamentos de la Ecohidrología.

28. Fundamentos de la Ecohidrología La ecohidrología, entendida como herramienta de apoyo para la GIRH, está basada en el hecho de una “regulación dual” entre los aspectos hidrológicos y bióticos, dentro de una cuenca hidrográfica. 28 Hidrología Biota REGULACIÓN DUAL ( Zalewski , M., 2008; UNESCO-IHP, 2016)

29. 29 https://www.sscadda.com/2016/06/study-notes-on-global-distribution-of.html Precipitación en la Tierra

30. Mapa de covertura vegetal terrestre 30 https://news.tsinghua.edu.cn/en/info/1002/7931.htm

31. 31 https://gustavorivero.com/mapamundi-de-temperaturas-medias/ Temperatura en la Tierra

32. Mapa de covertura vegetal terrestre 32 https://news.tsinghua.edu.cn/en/info/1002/7931.htm

33. Mapa mundial de riqueza de especies de anfibios 33 https://news.tsinghua.edu.cn/en/info/1002/7931.htm

34. Influencia de la temperatura y la disponibilidad de agua, sobre la biodiversidad. La hidrología se puede manejar “relativamente”, pero la Tº es muy dependiente del sitio. El cambio en el uso de suelo (deforestación, cultivos, reforestación, urbanización, etc.) pueden cambiar la hidrología y afectar al microclima.  34 (Zalewski, 2002)

35. Years; Events Ciencias Avanzadas Ciencias Básicas Interdisciplinario Ecol Hidr Hydr Transdisciplinario Multidisciplinario Geo Econ Hidr Ecol Revertir la degradación de cuencas hídricas y zonas costeras META Ecol Regulación dual Econ Eng Ecol E H Evolución de la EH como ciencia 199 199 5 2000 2005 2010 Necesidades de la Sociedad Social

36. Enfoques de investigación de la Ecohidrología Albarracín, et al., 2018; Zalewski, et al., 2008; Hannan , et al., 2004

37. 37 Atmósfera Suelo y agua subterránea Escorrentía superficial Paisaje Atmósfera-Plantas-Suelo- Agua subterránea Cambio en el uso del suelo Polución difusa Agricultura de secano Corredor fluvia (ríos) Escorrentía, caudal, intercambio hiporreico Uso del suelo en zona riparia Caudal ambiental Contaminación del agua Declive de la pesca Lacustre / Estuarios / Zona Costera Escorrentía de agua dulce (superficie & agua subterraneas) Eutrofización Declive de la pesca ( McClain et al. 2012) Esferas de la Ecohidrología

38. 38 Tema 3: Principios de la Ecohidrología.

39. Principios de la Ecohidrología 39 (Zalewski 2008; Chícharo et al. 2008, Albarracín et al. 2018) Principio de Ingeniería Ecológica Principio Ecológico Principio Hidrológico Marco Conceptual Objetivo Metodología La cuantificación del ciclo hidrológico de una cuenca hidrográfica, debe ser considerada como una plantilla para la integración funcional de los procesos hidrológicos y biológicos Los procesos integrados, a escala de cuenca hidrográfica, pueden orien-tarse de tal manera que mejoren la capacidad de resiliencia de la cuenca y de sus servicios ecosistémicos La combinación de procesos hidrológicos y ecológicos, se convierte en una nueva herramienta para la Gestión Integrada de Recursos Hídricos y Gestión Integrada de Costas.

40. Evapo-transpiración Precipitación Infiltración PRIMER PRINCIPIO ( Hidrológico ) Cuantificación de los procesos hidrológicos e impactos . (Zalewski 2010) Flujos de aguas subterraneas Escorrentía superficial Escorrentía superficial Descargas químicas puntuales Descargas químicas difusas Retención en humedales Retención en Vegetación bosque

41. SEGUNDO PRINCIPIO ( Ecológico ) Identificación de la distribución de los ecosistemas y uso de la tierra en la cuenca hidrográfica . río lagos bosque reserva natural tierras agrícolas pasturas humedal reservorio zona urbana llanura de inundación

42. TERCER PRINCIPIO ( Ingeniería Ecológica ) Armonización de soluciones basadas en la naturaleza ecohidrológicas con infraestructura hidrotécnica Acuacultura INGENIERÍA ECOLÓGICA Humedales artificiales y ecotonos Estructuras reductoras de polución difusa (ecotonos) H B REGULACION Control de uso del suelo PROTECCIÓN RESTAURACION Hidrobiomanipula-ción en el reservorio Bypass para migración de peces Regulación Dual Retención de sedimentos Producción de Bioenergía V V V V Humedales artificiales para aguas residuales

43. 43 Tema 4: Parámetros de la Ecohidrología. WBSR-C 22|dic|2023

44. Parámetros de la Ecohidrología La ecohidrología busca no solo revertir la acción humana y climática, si no además, fortalecer la capacidad de carga de los ecosistemas para resistir de mejor manera los impactos climáticos y antrópicos. Lo novedoso de las intervenciones ecohidrológicas, es que se pueden presentar especialmente en ecosistemas alterados o artificiales (ej. reservorios, pastos, monocultivos, zonas urbanas, etc.) Esta mejora en la capacidad de carga debe verificarse en cinco dimensiones conocidas como los Parámetros WBSR-C : Agua (W), Biodiversidad (B), Servicios Ecosistémicos (S), Resiliencia (R), y Patrimonio Cultural (C). 44

45. Agua (W) CANTIDAD Precipitación Caudal Niveles en cuerpos de agua y reservorios Capa freática CALIDAD Indices de calidad del agua Macroinvertebrados Indicadores Biológicos Químicos Físicos

46. Agua (W)

47. Biodiversidad (B) Presenta 3 niveles Enfoques de conservación Conservación de paisajes Areas protegidas Conservación de especies carismáticas Oso de anteojos Jaguar Tortuga gigante

48. Biodiversidad (B)

49. Servicios Ecosistémicos (S) TEEB, 2010 Servicios que los humanos obtenemos de los ecosistemas DE SOPORTE: estructura y funciones necesarias para producir todos los otros servicios. Reciclado de materia Formación de suelos Producción primaria DE ABASTECIMIENTO O PROVISIÓN: Son bienes que producen los ecosistemas y son usados por el ser humano. Alimento Agua Madera DE REGULACIÓN : controlan procesos naturales. Polinización Regulación climática Inundaciones Purificación del agua CULTURALES: servicios intangibles que enriquecen la calidad de vida de la población. Estético Espiritual Educacional Recreación BIENESTAR HUMANO

50. Servicios Ecosistémicos (S) ¿Qué son? Valoración de los S

51. Resiliencia (R) CONCEPTO Capacidad de un organismo o un sistema de recuperarse ante una adversidad externa Individuo Comunidad País Ecosistema

52. Resiliencia (R)

53. Patrimonio Cultural (C) Titicaca, Bolivia Acueducto Romano, Segovia, España Putrajaya, Malasia Catacocha, Ecuador El agua, al igual que la religión y la ideología, tiene el poder para mover millones de personas. Desde el nacimiento mismo de la civilización humana, la gente se ha movilizado para asentarse cerca del agua. La gente se moviliza cuando hay muy poca agua. La gente se moviliza cuando hay demasiada agua. La gente viaja en el agua. La gente escribe, canta y baila por el agua. La gente pelea por ella. Y todos nosotros, donde sea y cada día, necesitamos agua… Así como nosotros somos movidos por el agua, ahora debemos movilizarnos, para salvarla. Mikhail Gorbachev, Rusia Premio Nobel de la Paz, 1990

54. Patrimonio Cultural (C) https://www.youtube.com/watch?v=vpGZpvXM9z8&t=65s

55. Mejora del potencial de sostenibilidad de una Cuenca Hidrográfica

56. 57 Límites de Aplicabilidad y Conclusiones Tema 5:

57. 20 40 60 80 100 0.1 0.03 1 10 Mg P L -1 Eficiencia de tratamiento del contaminante % Concentración de nutriente a ser tratado Resiliencia y resistencia natural del cuerpo de agua Ecohidrología, fitotecnología y SbN Tecnología ambiental (ej. plantas de tratamiento) Procedencia del P: Natural (ej. ciclo del P) No-puntual o difusa (ej. Agricultura y ganadería) Puntual (ej. Alcantarillado) ( Zalewski , M., 2018) LIMITES DE APLICABILIDAD DE LA EH Calidad del Agua

58. 20 40 60 80 100 1 0.3 10 100 L / h / D Eficiencia de proyecto de provisión de agua % Demanda de agua Ríos, Lagos, etc. Ecohidrología, SyCA y SbN Ingeniería del Agua (ej. Trasvases, tuberías) Procedencia de RRHH: Natural Captura de agua lluvia, Cochas, Pozos profundos, etc. Plantas de tratamiento de agua LIMITES DE APLICABILIDAD DE LA EH Cantidad de Agua

59. Conclusiones En la era del Antropoceno , la crisis presente y futura del agua, debe ser atendida mediante la complementareidad de disciplinas científicas como la hidrología, la ecología, a más de ciencias químicas, geográficas e incluso sociales. La EH, propone soluciones a problemas en la GIRH , basándose en el entendimiento profundo de los procesos hidro-ecológicos, utilizándolos como herramientas de manejo. En menor o mayor medida, la gestión de cuencas hidrográficas, se han enfocado en conservación de fuentes hídricas, restauración de zonas degradadas, manejo de riveras, construcción de infraestructura verde y gris, entre otras. La ecohidrología propone no solo entender las complejas estructuras y sistemas hidrológicos y ecológicos, sino utilizar los procesos de la regulación-dual , como herramientas de gestión. Se han desarrollado tres principios secuenciales para la aplicación de las herramientas ecohidrológicas: Principio Hidrológico Principio Ecológico Principio de Ingeniería Ecológica La EH se enfoca en la mejora de los ecosistemas alterados buscando fortalecer su capacidad de resistir los impactos generados por las acciones antrópicas y climáticas. Enfocandose en los parámetros WBSR-C. 60

60. 61 Referencias: Abbott, B. W., Bishop, K., Zarnetske, J. P., Minaudo, C., Chapin, F. S., Krause, S., Hannah, D. M., Conner, L., Ellison, D., Godsey, S. E., Plont, S., Marçais, J., Kolbe, T., Huebner, A., Frei, R. J., Hampton, T., Gu, S., Buhman, M., Sara Sayedi, S., … Pinay, G. (2019). Human domination of the global water cycle absent from depictions and perceptions. Nature Geoscience, 12(7), 533–540. Acreman, M. C. (2001). Hydro-ecology: Linking Hydrology and Aquatic Ecology: Proceedings of an International Workshop (HW2) Held During the IUGG 99, the XXII General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) Held at Birmingham, UK, in July 1999 (Issue 266). International Assn of Hydrological Sciences. Albarracín, M., Gaona, J., Chicharo, L., & Zalewski, M. (2018). Ecohidrología y su Implementación en Ecuador . EDILOJA. Baird, A. J., & Wilby, R. L. (1999). Eco-hydrology: plants and water in terrestrial and aquatic environments . Psychology Press. Chicharo, L., Wagner, I., Chicharo, M., Łapinska, M., & Zalewski, M. (2009). Practical experiments guide for ecohydrology. Chicharo et Al.(Eds). UNESCO Manual, Faro, Portugal , 121 . Hannah, D. M., Wood, P. J., & Sadler, J. P. (2004). Ecohydrology and hydroecology: A ‘new paradigm’? Hydrological Processes , 18 (17), 3439–3445. TEEB. (2010). The Economics of Ecosystems and Biodiversity: Mainstreaming the Economics of Nature: A synthesis of the approach, conclusions and recommendations of TEEB . Zalewski, M. (2002). Ecohydrology—The use of ecological and hydrological processes for sustainable management of water resources/Ecohydrologie—La prise en compte de processus écologiques et hydrologiques pour la gestion durable des ressources en eau. Hydrological Sciences Journal , 47 (5), 823–832. Zalewski, M. & Naiman, R. J. (1985) The regulation of riveirne fish communities by a continuum of abiotic-biotic factors. In: Habitat Modification and Freshwater Fisheries (ed. By J. S. Alabaster), 3-9 FAO/UN/Butterworhhs Scientific, London, UK. Zalewski, M. (2015). Ecohydrology and Hydrologic Engineering: Regulation of Hydrology-Biota Interactions for Sustainability. Journal of Hydrologic Engineering , 20 (1), 1–14. https://doi.org/10.1061/(asce)he.1943-5584.0000999

61. posgrados.ups.edu.ec Gracias por su atención