Incorporando técnicas de infraestructura verde para la restauración ecológica de las dunas costeras en Puerto Rico

Robert Mayer, PhD

Catedrático Universidad de Puerto Rico, Recinto de Aguadilla

Erick Soto-Calvente

Director Asociado, Centro de Restauración Ecológica Universidad de Puerto Rico, Recinto de Aguadilla

Patricia Chardón-Maldonado

Directora Técnica, Sistema Caribeño de Observación Costera (CARICOOS), Departamento de Biología Universidad de Puerto Rico, Recinto de Mayagüez

Cheryl Bauer-Armstrong

Directora de Programa, Latino Earth Partnership Universidad de Wisconsin-Madison

Las dunas costeras constituyen uno de los ecosistemas terrestres más dinámicos de la zona costera. Se sitúan detrás de la zona de playa (figura 1), en la transición marítimo-terrestre. Estos ecosistemas son una de las primeras líneas de defensa para las comunidades humanas e infraestructura crítica (por ejemplo, las vías de acceso principales y la infraestructura sanitaria) contra las fuertes tormentas ciclónicas, la erosión costera y los riesgos de inundaciones (Sigren et al., 2018). Estos ecosistemas se desarrollan por la interacción entre el sedimento (arena) de tamaño adecuado, la fuerza ejercida por el viento y la presencia de vegetación y/u obstáculos (como las tablestacas). Al igual que el ecosistema marino, las dunas costeras contienen una flora y fauna características que promueven el crecimiento de los montículos de arena. De forma secundaria, la frecuencia de inundaciones por el nivel de mar, la acción del oleaje y la dirección del viento también influyen en el desarrollo de las dunas (Ley et al., 2007).

Sistemas dunares en Puerto Rico

Las dunas costeras cubren 25.85 km de los 501 km de costa que existen en Puerto Rico. Aproximadamente, 48 % de estas dunas costeras se encuentran en los

a b c

Figura 2. Impactos de las dunas costeras en Puerto Rico: (a) brecha entre las dunas; (b) tráfico excesivo de vehículos y personas sobre los ecosistemas terrestres; y (c) alcance de la marejada ciclónica.

municipios de Isabela, Dorado y Loíza. En nuestra isla, la mayor parte de esos ecosistemas terrestres están localizados cerca de áreas densamente pobladas, de carreteras principales e infraestructura primaria. En Puerto Rico, por otro lado, las dunas costeras tienen múltiples amenazas de conservación, la mayoría antropogénicas (tráfico pesado de vehículos y de personas, extracción ilegal de arena y especies invasoras). Asimismo, durante aproximadamente 40 años las dunas de arena en Puerto Rico (sobre todo en los municipios de Isabela, Camuy y Loíza) fueron explotadas comercialmente, lo que resultó en una reducción exorbitante de volumen y área total. Por consiguiente, se debilitó la capacidad de protección que estos ecosistemas terrestres brindan a las comunidades costeras, provocando que estas áreas sean menos resistentes a eventos ciclónicos o a otros efectos del cambio climático. Recientemente, en un periodo de menos de doce meses, el sistema dunar en Puerto Rico se vio gravemente afectado por los huracanes Irma y María en el 2017 y la tormenta invernal Riley en el 2018. La mayoría de las dunas y playas en la costa norte de la isla se erosionaron de forma significativa y algunas se destruyeron completamente por la acción combinada de la marejada ciclónica y el fuerte oleaje.

Asimismo, las actividades humanas sobre las dunas costeras han causado un extenso cambio ecológico y topomorfológico en estos sistemas. La destrucción de los sistemas dunares costeros ha conducido a la pérdida de un buen número de áreas costeras que sirven de hábitat para especies de animales que están protegidas por la ley (como las tortugas marinas). La degradación y la desaparición de las dunas es mayormente el resultado de múltiples factores, todos relacionados a la intervención humana inadecuada y a la falta de planificación. Entre estos factores sobresalen: el robo de arena, el tráfico excesivo e indiscriminado— tanto vehicular como a pie—al que se ve sometida la vegetación, y la construcción de barreras físicas (ej. rompeolas) que han sido edificadas sin tomar en cuenta las zonas aledañas y que interrumpen el transporte de sedimentos. Todo ello incrementa la vulnerabilidad de los ecosistemas costeros ante perturbaciones naturales (figura 2; García Mora et al., 2001; Martínez et al., 2006).

Debido a estos impactos, durante los eventos ciclónicos o marejadas la erosión de las dunas se empeora, facilitando la entrada del mar a tierra afectando significativamente la infraestructura cercana. Estas violaciones a la defensa costera natural de Puerto Rico no solo impactan los ecosistemas terrestres y las comunidades cercanas sino que también dañan severamente los sitios arqueológicos costeros que se encuentran debajo y dentro de las dunas, y que forman parte del patrimonio cultural de Puerto Rico (RiveraCollazo, 2019).

Técnicas de restauración ecológica que se están utilizando en Puerto Rico

La restauración de las dunas costeras que han sido alteradas se consigue mediante la eliminación o reducción de las causas que han conducido a su degradación y utilizando técnicas de reconstrucción topográfica y revegetación autóctona. Las técnicas utilizadas pueden dividirse en dos tipos, según la magnitud de la intervención: técnicas de ingeniería convencional y técnicas ecológicas (Ley et al., 2007). Las técnicas ingenieriles tienen el objetivo de reconstruir las dunas mediante el aporte de arena con maquinaria. Las técnicas ecológicas tienen el objetivo de instalar sistemas de ayuda naturales que permitan la restauración mediante procesos naturales. Las técnicas de restauración dunar que se utilizan en este esfuerzo (figura 3) se refieren exclusivamente a las técnicas ecológicas y a la instalación de estructuras de

Figura 3. Técnicas de restauración ecológica que se usan para restaurar las dunas costeras en Puerto Rico.

atrapamiento (por ejemplo, tablestacas de madera) de arena para lograr una estructura topográfica adecuada. Las tablestacas son un sistema útil, económico y ecoamigable para promover la formación de depósitos de arena en la playa seca. El viento transporta la arena que se deposita detrás de las tablestacas y la vegetación se va sembrando hasta conseguir una cobertura que ayude al crecimiento, a la estabilización y al equilibrio de la duna incipiente. Cuando las estructuras de atrapamiento quedan sepultadas por la arena, estas pierden su función y se pueden levantar las tablestacas, o se coloca otra línea de tablestacas encima del depósito para seguir aumentando el tamaño de la duna o proceder a su estabilización mediante la siembra de vegetación estabilizadora.

El fuerte y constante tránsito peatonal afecta el crecimiento de la vegetación estabilizadora en las dunas. Los efectos negativos de este impacto se pueden resolver mediante la implementación de sistemas de protección; los más comunes y eficientes son los paseos peatonales de madera para ganar acceso a las playas, cerrar áreas sensitivas y eliminar el tráfico de vehículos y personas sobre las dunas. La información y educación del ciudadano también juega un papel muy importante cuando se trata de lograr la protección y recuperación de las zonas costeras, pues este generalmente no suele tener conocimiento del daño que está causando. Más aún, divulgar las actividades de restauración que se están llevando a cabo consigue mayor comprensión y consentimiento de los trabajos que se realizan, lo que aumenta considerablemente el éxito de la restauración ecológica.

Pasados proyectos de restauración ecológica de dunas en Puerto Rico

El Dr. Robert J. Mayer, catedrático y director de Vida Marina (Centro para la Conservación y Restauración Ecológica de la Universidad de Puerto Rico en Aguadilla) lidera desde el 2007 proyectos de restauración ecológica de las dunas costeras de Isabela, Camuy y Arecibo. Estos proyectos se financian a través de múltiples acuerdos de cooperación con el Departamento de Pesca y Vida Silvestre de los Estados Unidos de América, Ford Motor Company, Fundación Toyota, Rip Curl Planet, Corona Extra (a través del fondo “Save the Beach”) y la aerolínea Jet Blue. Su historial refleja el financiamiento ininterrumpido y la finalización exitosa de múltiples proyectos

2011 2012 2015 2018

Figura 4. Fotografías que enseñan la acumulación de arena y el porcentaje de cobertura en un tramo en la costa noroeste de Puerto Rico.

de restauración que han sostenido el trabajo de restauración durante más de una década.

El trabajo realizado en esas áreas tiene como objetivo principal promover la acumulación de arena mediante el uso de estructuras de atrapamiento tales como tablestacas de madera (matrices de biomimetismo innovadoras y altamente efectivas). La acumulación de arena (de más de 5 metros de altura) y el porcentaje de cobertura vegetal han aumentado significativamente en la mayoría de las áreas que se han restaurado en la costa noroeste de Puerto Rico (figura 4). Actualmente, Vida Marina es el único grupo que realiza una restauración a gran escala, sistemática y sostenida de las dunas costeras en Puerto Rico.

Hasta la fecha se han construido e instalado cinco paseos peatonales de madera (que cumplen con la Ley de Discapacidad de los Estados Unidos) en las dunas primarias de las playas de Middles y Teodoro en Isabela y una en la playa Maranto en Arecibo, con resultados muy positivos para la ecología y la comunidad. Estas estructuras han demostrado ser muy efectivas para redirigir el tráfico peatonal fuera de las áreas vegetadas sensibles. Los paseos de madera son muy resistentes al vandalismo, al deterioro por la exposición a los elementos, a la marejada ciclónica y a la acción de las olas. Su localización se escoge mediante un análisis de patrones de tráfico peatonal utilizando imágenes aéreas repetitivas, obtenidas con un vehículo aéreo no tripulado (UAV, por sus siglas en inglés). Este estudio permite determinar la ubicación y la orientación más efectiva para la redirección del tránsito peatonal.

Por otro lado, las áreas de arena desnuda se vuelven a vegetar con plantas que se propagan en el invernadero de la Universidad de Puerto Rico, recinto de Aguadilla. La siembra consiste de plantas como las habas de playa (Canavalia rosea), las uvas playeras (Coccoloba uvifera), la hierba de la leche (Calotropis gigantea), el mangle botón (Conocarpus erectus), el icaco

Figura 6. Técnicas de monitoreo que incorporan imágenes aéreas repetitivas, capturadas con un sistema aéreo no tripulado (drones) y fotogrametría (técnica en la cual se determinan las propiedades geométricas de diferentes objetos o situaciones espaciales a partir de fotografías). El sistema aéreo no tripulado permite crear (a) modelos ortomosaicos (imagen única, corregida geométricamente y creada a través de la combinación de muchas fotos), (b) mapas de nubes de puntos georeferenciados utilizados para monitorear la evolución espaciotemporal de las dunas costeras, el crecimiento de la vegetación y (c) el impacto antropogénico. Las líneas negras en el panel (c) indican el tráfico vehicular y las líneas anaranjadas, el tránsito peatonal (pisoteo).

(Chrysobalanus icaco) y el bejuco de playa (Ipomea pes-crapae) que sirven como vegetación estabilizadora. Los resultados de estos esfuerzos de restauración se monitorean frecuentemente utilizando un sistema innovador que incorpora imágenes aéreas repetitivas capturadas con un sistema aéreo no tripulado y técnicas de fotogrametría (figura 6). Con estas técnicas de monitoreo se puede identificar el desarrollo de las dunas, el crecimiento de la vegetación y/o el impacto antropogénico en las dunas.

Los trabajos de restauración ecológica realizados demuestran claramente que la restauración y estabilización de estas dunas, utilizando estrategias de infraestructura verde basada en la tecnología ecológica de costo relativamente bajo, combinadas con la educación ambiental y participación de voluntarios de la comunidad, pueden aumentar significativamente la capacidad de recuperación de las comunidades costeras para futuras tormentas y otros efectos del cambio climático. Las áreas que se han restaurado han tenido un desarrollo significativo en el porcentaje de cobertura de vegetación y han sido capaces de resistir el impacto de las recientes tormentas con una mínima pérdida de arena. Esto es evidencia de que la restauración de dunas crea barreras físicas naturales estables que aumentan la resistencia de nuestras zonas costeras. Las áreas de arena desnuda, donde no se había llevado a cabo ninguna restauración, se erosionaron gravemente y en ocasiones por completo, lo que dio lugar a la acumulación de grandes volúmenes de arena desplazada en los bordes de las carreteras y en las estructuras privadas y públicas (figuras 7).

Figura 7. (a-b) Efecto de la cobertura de vegetación en la superficie de las dunas costeras. (c) Una brecha abierta entre las dunas debido a la erosión costera inducida por el fuerte oleaje generado por eventos ciclónicos. La brecha permitió que el nivel del mar y el oleaje afectaran las residencias cercanas.

• Villa Pesquera • Reserva Natural Finca Nolla

• Calle Pedro Albizu Campos (final) • Calle Monte de Oca (final) • Complejo de viviendas Haudimar • Playa Golondrinas • Playa West Secret Spot • Brecha entre Playas Secret Spot y Middles • Brecha en Playa Middles • Playa Poza de Teodoro • Playa Shore Island • Pozo Brujo • Urbanización Costa Norte

• Jarealito • Maranto • Poza de las Mujeres • Mar Chiquita • Caracol • El Único

Isabela

Camuy Hatillo Arecibo Manatí Dorado

PUERTO RICO

• Reserva Natural Corredor Ecológico del Noreste

Luquillo

Figura 8. Mapa que indica los municipios donde se estarán restaurando las dunas costeras durante los próximos dos años.

La restauración de las dunas costeras resulta en un aumento en la resistencia de las comunidades costeras y su infraestructura vital (Sutton-Greir et al., 2018). Por dicha razón, se dará comienzo a un esfuerzo que implica la implementación de técnicas ecológicas simples y de bajo costo (figura 3) en veinte playas localizadas en seis municipios en la costa norte de Puerto Rico (figura 8). Este esfuerzo colaborativo con el National Fish and Wildlife Foundation (NFWF) busca restaurar las dunas para que estas regresen a su condición natural previa (o mejor) a los eventos ciclónicos que ocurrieron el 2017 (como los huracanes Irma y María), para así proteger las comunidades y áreas críticas de futuros riesgos costeros.

Compromiso, educación y servicio comunitario de Vida Marina

Vida Marina tiene un fuerte componente de voluntarios de la comunidad. Cada año se realizan múltiples eventos de restauración que atraen a cientos de voluntarios; estos son miembros de las comunidades locales, turistas, estudiantes, profesionales de la isla y del extranjero. También participan personal de diferentes compañías locales como Hewlett Packard, Jet Blue, Federal Express y programas patrocinados por el Gobierno federal, como Upward Bound y Drug Court. Otro componente importante del programa de restauración de dunas de Vida Marina es nuestro componente de educación ambiental. Cada año se ofrecen presentaciones orales y talleres sobre la importancia de la restauración ecológica de las dunas para estudiantes de K-12. También se ofrecen a grupos de maestros de K-12 dos cursos de capacitación, sobre la restauración ecológica, con el objetivo de integrar este tema en el currículo escolar local. Esto es parte de nuestra colaboración con el Programa Latino Earth Partnership (LEP) de la Universidad de WisconsinMadison (https://earthpartnership.wisc.edu/). Como parte del componente educativo, durante el proceso de planificación, construcción y restauración se practican los diez pasos del LEP. Esto incluye: investigar, aprender, conectar, estudiar, analizar, planificar, preparar, plantar y gestionar. La capacitación educativa en la restauración ecológica está disponible para una variedad de estudiantes a través del desarrollo profesional docente, la programación juvenil y el compromiso de la familia y la comunidad. También se tiene contacto con la comunidad a través de los medios locales (periódicos, estaciones de radio y televisión, y en las redes sociales). Cabe destacar que además de la restauración ecológica de las dunas de arena, el personal de Vida Marina trabaja en el monitoreo y reubicación de los nidos de tortugas marinas en las playas de la isla que abarcan desde Camuy (noroeste) hasta Cabo Rojo (suroeste).

a.

(a) Estudiantes de la UPR de Aguadilla construyendo paseo peatonal; (b) voluntarios ayudando a la construcción de un paseo peatonal; (c) voluntarios ayudando a sembrar vegetación en la playa seca; y (d) taller educativo sobre la importancia de restaurar las dunas costeras.

Referencias

Ley, C., Gallego-Fernández J., Vidal, C. (2007). Manual de restauración de dunas costeras. Ministerio de Medio

Ambiente, Rural y Marino.

M. R. García-Mora, J. B. Gallego-Fernández, Williams, A., & García-Novo, F. (2001). A Coastal Dune Vulnerability

Classification. A Case Study of the SW Iberian Peninsula. Journal of Coastal Research, 17(4), 802-811.

Disponible en http://www.jstor.org/stable/4300241

Martínez Vázquez, M.L., Gallego Fernández, J.B., García Franco, J., Moctezuma, C, Jiménez C.D. (2006).

Assessment of Coastal Dune Vulnerability to Natural and Anthropogenic Disturbances Along the Gulf of

Mexico. Environmental Conservation: 33 :109-117.

Rivera-Collazo, I. C. (2019). Severe Weather, and the Reliability of Desk-Based Vulnerability Assessments. The

Impact of Hurricane Maria to Puerto Rico’s Coastal Archaeology. Journal of Coastal and Island Archaeology.

DOI: 10.1080/15564894.2019.1570987

Sigren J.M., J. Figlus, W. Highfield, R. A. Feagin and A. R. Armitage (2018). The Effects of Coastal Dune Volume and Vegetation on Storm-Induced Property Damage: Analysis from Hurricane Ike. Journal of Coastal

Research, 34 (1), 164-173.

Sutton-Grier, A.E., R.K. Gittman, K.K Arkema, R.O. Bennett, J. Benoit, S. Blitch, K.A. Burks-Copes, A. Colden,

A. Dausma, B. M. De Angelis, A. Randall Hughes, S. B. Scyphers and J. H. Grabowski (2018). Investing in

Natural and Nature-Based Infrastructure: Building Better Along Our Coasts. Sustainability, 10, 523.

b. c.

d.

Glosario

biomimetismo – Es la disciplina que busca soluciones tecnológicas inspirándose en los diseños de la naturaleza. ecológico – Relacionado a la ecología. Es decir, la rama de la biología que estudia cómo los seres vivos interactúan entre ellos mismos, y también con el hábitat en el que viven. fotogrametría – Técnica en la que a través de fotografías aéreas se realizan planos y mapas de terrenos. especies invasoras – Son esas especies que se introducen a un hábitat que no les corresponde, ya sea de manera accidental o intencional. tablestacas – Es una estructura que se levanta para delimitar espacios, o como muro de contención. Se pueden hacen con tablas de acero, aluminio, entre otros. topomorfológico – Relacionado a la forma de la Tierra, ya sea la natural o la atribuida.