Vegetación pionera sobre rocas, un potencial biológico para la revegetación de áreas degradadas por la minería de hierro    

Rosa Guevara¹, Judith Rosales² y Elio Sanoja³

¹Ingeniero Agrónomo, Universidad de Oriente, Venezuela. Especialista y M.Sc. en Ciencias Ambientales, Universidad Nacional Experimental de Guayana (UNEG), Venezuela. Estudiante de Doctorado, UNEG-Universidad Politécnica de Madrid, España. Dirección: Centro Biotecnológico de Guayana (CEBIOTEG), Urbanización Chilemex, Calle Chile, Puerto Ordaz, Edo. Bolívar, Venezuela. e-mail: rguevara20@hotmail.com

²Licenciada en Biología, Universidad Central de Venezuela, Venezuela. M.Sc. en Ecología, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas. Ph.D. en Geografía, Universidad de Birmingham, RU. Profesora, Centro de Investigaciones Ecológicas de Guayana, UNEG, Venezuela. e-mail: jrosales@uneg.edu.ve

³Licenciado en Biología de Organismos y Poblaciones, Universidad Claude Bernard, Lyon, Francia. Doctorado en Fisiología, Biología de Organismos y Poblaciones, Universidad de Montpellier, Francia. Profesor, UNEG, Venezuela. e-mail: eliosanoja@cantv.net

 

Resumen

    Se realizó un inventario de la vegetación colonizadora dominada por comunidades arbustivas y herbáceas en áreas degradadas por la minería de hierro a cielo abierto, con el fin de seleccionar especies nativas para la revegetación de áreas de minería de hierro. El estudio se realizó en la mina Los Barrancos, ubicada en la Región Guayana, Estado Bolívar, Venezuela. Se inventariaron las especies colonizadoras y los suelos asociados en comunidades arbustivas y herbáceas desarrolladas en la vertiente sur de la mina que drena hacia el Río Arasiama, un tributario del Embalse Guri en el Río Caroní. El inventario resultó en un total de 51 especies en 30 familias presentes en 7 parcelas con suelos pedregosos, ácidos (pH <4,5) con altas concentraciones de Fe y Mn. Las especies más importantes por su abundancia en las comunidades arbustivas fueron Pterandra sericea, Myrcia citrifolia, Banara nitida, Mimosa microcephala, Jacaranda obtusifolia, Clusia rosea y Lippia origanoides. En las comunidades herbáceas fueron Borreria verticillata, Paspalum millegrana, Ouratea roraimae, Cyperus odoratus, Trachypogon plumosus y Xyris fallax. La mayoría de las especies colonizadoras son típicas de comunidades asociadas a afloramientos rocosos, por lo que se discute la importancia de dichas comunidades como una alternativa para la revegetación de áreas afectadas por la minería de hierro en la Guayana Venezolana.

Summary

    A survey of colonizing vegetation was undertaken in an area degraded by iron-ore extraction with the purpose of identifying native species for possible restoration. The study was conducted in the vicinity of Los Barrancos mine, located in the Guayana Region, Bolívar State, Venezuela. An inventory of colonizing species and associated soils was produced for herbaceous and shrub-dominated communities on the Southern slope of the mine, towards the Arasiama River (a tributary of the Guri Dam in the Caroní River). The results indicated that a total of 51 species, in 30 families, were present in 7 plots with rocky soils that were strongly acidic (pH <4.5) and with high Fe and Mn content. The most abundant species in the shrub communities were Pterandra sericea, Myrcia citrifolia, Banara nitida, Mimosa microcephala, Jacaranda obtusifolia, Clusia rosea and Lippia origanoides, while in the herbaceous communities were Borreria verticillata, Paspalum millegrana, Ouratea roraimae, Cyperus odoratus, Trachypogon plumosus and Xyris fallax. Most of the colonizing species are typical of communities that are normally associated with rocky outcrops. The paper discusses the significance of these saxicol communities as an alternative for the restoration of areas affected by the iron mining industry in the Venezuelan Guyana.

Resumo

    Foi realizado um levantamento da vegetação colonizadora em uma área degradada pela exploração de minério de ferro com o objetivo de identificar espécies nativas para um possível revegetação. O estudo foi efetuado nas imediações da mina de Los Barrancos, localizada na região de Guiana, estado de Bolívar, na Venezuela. Foram inventariadas as espécies colonizadoras de comunidades herbáceas e arbustivas, bem como os solos associados, localizadas no declive sul da drenagem do rio Arasiama (tributário da barragem de Guri, no rio Caroní). Os resultados indicam a presença de 51 espécies de 30 famílias em sete parcelas de solo pedrogoso, fortemente ácidos (pH < 4,5) e com elevadas concentrações de ferro e manganês. As espécies mais abundantes nas comunidades arbustivas foram Pterandra sericea, Myrcia citrifolia, Banara nitida, Mimosa microcephala, Jacaranda obtusifolia, Clusia rosea e Lippia origanoides, enquanto que nas comunicadades herbáceas, foram Borreria verticillata, Paspalum millegrana, Ouratea roraimae, Cyperus odoratus, Trachypogon plumosus e Xyris fallax. Verificou-se que a maioria das espécies colonizadoras é típica de comunidades saxícolas associadas a habitats rochosos. É discutida a significância dessas comunidades saxícolas como uma alternativa para o reflorestamento de áreas afetadas pela indústria mineradora de ferro na Guiana venezuelana.

Palabras clave / Especies Colonizadoras / Guayana Venezolana / Minería de Hierro / Rehabilitación / Revegetación /

Recibido: 21/02/2005. Modificado: 01/09/2005. Aceptado: 05/09/2005.

 

Introducción

    El desarrollo de la minería tiene una consecuencia directa sobre la pérdida de ecosistemas, por lo que desde hace varias décadas se han buscado alternativas de manejo de los paisajes mineros y la restauración de ecosistemas, rehabilitación o recomposición de las áreas afectadas. Particularmente entre los ecólogos ha habido un creciente interés por la restauración ecológica considerando que existe la probabilidad de autoregeneración de los ecosistemas a través de los procesos sucesionales (Johnson y Bradshaw, 1979; Dobson et al., 1997, Rosales et al., 1997; Cuenca et al., 2002; Cooke and Johnson, 2002). El potencial de restauración se asocia a la presencia de propágulos que representan posibles estados futuros de la vegetación y se considera como uno de los índices de posible éxito. La revegetación es la práctica común tanto en los procesos de restauración ecológica como en la rehabilitación o recomposición de áreas donde es imposible restaurar el ecosistema original. En todos los casos, la revegetación se hace siguiendo principios ecológicos con la finalidad de restaurar la funcionalidad. Esta última no solo implica funciones ecosistémicas, sino que puede incluir la funcionalidad del paisaje en términos de prestación de servicios ambientales de los nuevos sistemas recreados. Por ejemplo, en relación a la regulación de la entrada de sedimentos a los cuerpos de agua o en valores estéticos que promuevan un uso recreativo de las áreas previamente degradadas. Estos valores pueden establecerse aún cuando para ello se deba partir de un ecosistema distinto al original con base a las nuevas condiciones del medio físico en un hábitat modificado.

    El potencial de propágulos de fuentes adyacentes a las áreas alteradas será determinante en el establecimiento a largo plazo de una comunidad de especies vegetales nativas, y la fauna y los microorganismos son esenciales en activar los procesos de restauración ecológica y las funciones ecosistémicas. Los procesos de sucesión vegetal son clave en la restauración de estas funciones, de allí la importancia de una adecuada selección de las especies que puedan servir en el diseño de programas de revegetación que resulten exitosos en el largo plazo con mínimos tratamientos posteriores.

    Al evaluar la revegetación en ambientes áridos y semiáridos, Maestre et al. (2001) señalan la importancia de parches de fertilidad de los suelos donde ocurren mecanismos sucesionales que facilitan la interacción entre especies dominantes, puesto que proveen vegetación en sitios donde los procedimientos tradicionales de revegetación fallan. En La Gran Sabana, al sureste de Venezuela, un inventario de las especies colonizadoras de áreas alteradas por préstamos a la construcción de la carretera, reveló la importancia de especies de comunidades arbustivas sobre roca, musgos, helechos, especies herbáceas de las sabanas adyacentes también asociadas a islas de fertilidad, gran parte de lo cual está modulado por la asociación con micorrizas de muchas de las especies nativas (Lovera y Cuenca, 1996; Rosales et al., 1997; Cuenca et al., 1998a, 1998b).

    La revegetación de áreas degradadas por la actividad minera es de primordial importancia en los proyectos de rehabilitación, y debe ser planificada para que al cierre de la mina puedan realizarse acciones que aseguren una mayor probabilidad de ser autosostenibles en el largo plazo. Sin embargo, la revegetación debe ser efectuada desde el comienzo de la actividad extractiva particularmente en las vertientes que puedan tener un efecto inmediato en la entrada de sedimentos a los cursos de agua. En este sentido, la selección de especies juega un papel crucial para garantizar la rehabilitación de áreas alteradas por la actividad minera. Las especies pueden ser seleccionadas usando criterios ecológicos que van a depender de las metas de los planes de revegetación, entre ellos las condiciones físico-químicas del suelo, la disponibilidad de semillas, su forma y rapidez de crecimiento, clima, compatibilidad con otras especies a ser plantadas. Johnson y Bradshaw (1979) señalan que la selección de especies está sujeta a los objetivos de uso del suelo en correspondencia con las características específicas del sitio y que las especies pioneras que invaden las zonas afectadas deben ser consideradas en primera instancia en los planes de revegetación. La tolerancia a bajos pH en los suelos, altas concentraciones de metales y bajos contenidos de nutrientes deben ser tomadas en cuenta en las áreas de minería de hierro. En este contexto, por ejemplo, se ha demostrado que los musgos, plantas pioneras no vasculares, tolerantes a altas concentraciones de metales, son altamente efectivos en las primeras etapas de revegetación en zonas mineras (Stanley et al., 2000).

    Asimismo, para la producción y aprovisionamiento de semillas de especies nativas para programas de revegetación se recomiendan las especies pioneras (en la fase inicial de sucesión), y las tolerantes (en la etapa final de sucesión) del ecosistema que se quiera restaurar (Kageyama, 1992). Vázquez-Yánez et al. (1999) recabaron información de 240 especies potencialmente valiosas para la restauración ecológica de áreas degradadas en México. Los autores seleccionaron las especies bajo el criterio de ser multipropósito, importantes por los servicios que prestan al ambiente, por su utilidad para el hombre y por presentar características ecológicas específicas para emplearse en programas de revegetación en diferentes regiones ecológicas del país.

    En la Guayana venezolana, se han realizado estudios de bioprospección de especies nativas para actividades de restauración; por ejemplo, en áreas de préstamo de la Gran Sabana (Rosales et al., 1997), actividades de extracción de bauxita (Bauxilum, 1996), diques en zonas de préstamo de las represas hidroeléctricas (Edelca, 1992). No existen, sin embargo, estudios que reporten el uso de especies nativas en la rehabilitación de áreas afectadas por la minería de hierro, una industria que por su carácter extensivo y destructivo de grandes superficies, conlleva a un incremento creciente de superficies degradadas en Venezuela y otros países suramericanos.

    Este trabajo forma parte de un macroproyecto interdisciplinario cuyo objetivo principal es el diseño y ejecución de planes de rehabilitación y restauración de áreas degradadas en sitios de minería de hierro a cielo abierto, industria básica a cargo de CVG-Ferrominera, en las diferentes etapas de extracción del mineral desde el inicio de la explotación hasta el cierre de las minas. El trabajo específicamente tiene como objetivos: 1) la prospección y selección de especies nativas colonizadoras de áreas degradadas por la minería de hierro en la mina Los Barrancos y evaluar sus relaciones con el medio físico, y 2) analizar la composición florística observada en términos de su presencia en otros sistemas similares en un contexto regional. Ello con la finalidad de suministrar información básica que sea útil para planificar los experimentos de revegetación.

Área de Estudio

    El estudio se realizó al norte del Estado Bolívar, Venezuela, en las áreas de explotación de la mina Los Barrancos, del Cuadrilátero Ferrífero San Isidro (minas San Isidro, Los Barrancos, Las Pailas y San Joaquín), ubicada geográficamente en 63º10'O y 7º25'N, al este de Ciudad Piar (Figura 1). La explotación minera en el Estado Bolívar comenzó en los Cerros Pao y Cerro Bolívar, el primero recientemente cerrado y el segundo en vías de cierre. La mina Los Barrancos es la mina que entró en producción en fecha más reciente, luego del Cerro San Isidro, en 1990, fecha desde la cual se considera el comienzo de la degradación del área objeto de estudio. A diferencia de las minas el Pao y Cerro Bolívar, la mina Los Barrancos se presenta en el área de drenaje de la cuenca alta del Río Arasiama, un pequeño tributario del Embalse Guri, ubicado en la cuenca baja del Río Caroní. Andara (2005) señaló que debido a que la explotación se realiza en sentido sur-norte, se afecta el sistema de drenaje natural de la ladera sur de la mina y la quebrada Arasiama, por desestabilización de la ladera, la cual presenta erosión en surcos y laminar, pero también cárcavas que ameritan la construcción de diques. Andara (2005) estudió dos parcelas experimentales de erosión en un área con una pendiente menor de 2%, un factor K de 0,20 y 0,024, encontrando pérdidas de suelo de 8,01 y 9,47mg/ha, respectívamente, para una precipitación total de 1321mm durante el período de medición en la época lluviosa. La autora también reporta una considerable entrada de sedimentos a la quebrada Arasiama, en particular de los sedimentos finos que son desplazados ladera abajo. La vegetación ribereña en la vega y planicie inundable de la quebrada ha sido ya alterada por la entrada de sedimentos.

    El clima del área de estudio es macrotérmico, subhúmedo, con un promedio anual de precipitación de 1108mm con distribución estacional; los meses más lluviosos son junio, julio y agosto, y los más secos marzo y abril. La temperatura promedio mensual más alta se registra en abril (27,6ºC) y la más baja en enero (25,1ºC; Edelca, 1990). En dicho estudio se ha señalado un incremento de la precipitación como efecto de la presencia de la represa (Edelca, 1990). Geológicamente, en el Cuadrilátero Ferrífero San Isidro predominan las cuarcitas ferruginosas con muy altos tenores de hierro, mientras el relieve está conformado por filas disectadas bordeadas por una peniplanicie desarrollada sobre granitos y gneises de Imataca. La vegetación original dominante en las filas presenta un gradiente que va desde bosques medios semicaducifolios en las faldas de las vertientes, bosques bajos caducifolios, hasta arbustales sobre afloramientos rocosos en la parte alta de las vertientes y los topes de las filas. Alrededor de las filas, en las peniplanicies se presentan sabanas de Trachypogon plumosus con elementos leñosos de densidad baja a media (Rosales y Briceño, 1990).

Materiales y Métodos

Muestreo

    El muestreo se realizó en la vertiente sur de la mina Los Barrancos, que drena hacia la Quebrada Arasiama, la cual tiene una superficie degradada de 331ha y una pendiente general de 30%, con pendientes locales que pueden variar entre 10 y 50%. La vertiente fue deforestada en 1990 y presenta dos tipos de comunidades de vegetación colonizadora localizada en parches de comunidades arbustivas y comunidades herbáceas, estas últimas dominadas por hierbas graminiformes y latifoliadas en áreas de perturbación reciente. Se ubicaron espacialmente las comunidades herbáceas y arbustivas en la ladera. Entre los parches dominados por comunidades arbustivas se seleccionaron aleatoriamente, dentro de las zonas accesibles al camino de acceso, 4 parcelas de 250m² subdivididas en 10 unidades de registro de 5×5m. Se mapearon e identificaron como morfoespecies todos los individuos leñosos, excluyendo las trepadoras, en posiciones x, y dentro de las subparcelas, se midieron los diámetros mayor (a) y menor (b) de la copa de cada planta con una cinta métrica y se calculó el área de cobertura A= p·a·b/4). El área basal de cada individuo se calculó a partir del diámetro de los fustes medidos basalmente con una cinta métrica. Por otra parte, se seleccionaron aleatoriamente en la vertiente, entre los parches con cobertura vegetal dominada por comunidades herbáceas, 3 parcelas de 25m², utilizando como criterio que la cobertura del suelo de los parches fuese mayor al 50%. En cada parcela se mapearon y contabilizaron las especies presentes, el número de individuos o macollas por especie y se midió el área de cobertura de cada una de las especies.

    La colección de las muestras botánicas de todas las morfoespecies encontradas en las parcelas se realizó entre dic 2001 y feb 2002. Las muestras fueron prensadas y secadas en una estufa Memmert a 65ºC, depositadas e identificadas en el Herbario Regional de Guayana (GUYN). En cada parcela se tomó una muestra del sustrato compuesta de cinco puntos de muestreo en las esquinas y centro de las parcelas para su posterior análisis en el Laboratorio de Suelos de Hato Gil, donde se analizaron los porcentajes de arcilla, arena y limo por el método de Bouyoucos para dar la clase textural, se midieron las variables pH (1:1 en agua), materia orgánica por el método Walkey Black (USDA, 1992), macro (Ca, Mg, Na, K) y micronutrientes (Fe, Cu, Zn Mn) por absorción atómica en un espectrofotómetro de llama y el fósforo por el método Bray I (USDA, 1992). Se estimó el grado de pedregosidad y se midió la pendiente local con un clisímetro transformándola en porcentaje.

Análisis de la información

    La importancia de cada especie en las comunidades arbustivas se estimó en función de la densidad, dominancia y frecuencia según la fórmula propuesta por Curtis y McIntosh (Matteucci y Colma, 1982). La densidad fue estimada a partir del conteo del número de individuos por especie en las diferentes parcelas, i= (ni/N)×100 y la dominancia por la abundancia relativa de la especie, i= (ai/∑ai)×100. La frecuencia fue medida por el número total de subparcelas de 5×5m en que la especie estuvo presente en relación al número total de subparcelas tomadas, i= [(fi/2S)/(∑fi/2S)]×100. Se evaluaron las diferencias físico-químicas de los sustratos donde se realizaron las parcelas de comunidades herbáceas y arbustivas. Para evaluar la relación entre el cambio en la composición y dominancia en cobertura de las especies leñosas arbustivas y las herbáceas, y el gradiente físico-químico de los sustratos muestreados entre las comunidades arbustivas y herbáceas, se utilizó el análisis de correspondencias sin tendencia DCA con el programa PC-ORD para Windows, disminuyendo el peso de las especies raras. Se utilizó como variable para las especies el área total de cobertura por parcela y como datos ambientales las variables físico-químicas de suelo y la pendiente. Se realizaron correlaciones lineales y cálculo de los coeficientes de determinación entre las variables físico-químicas individuales y el primer eje de ordenación. Adicionalmente, se realizaron correlaciones individuales entre la cobertura de las especies, la materia orgánica y las concentraciones de metales para evaluar la factibilidad de uso de estas especies en medios con altas concentraciones de estos elementos y las necesidades de uso de materia orgánica en los experimentos de revegetación. Para ello se consideraron en las comunidades arbustivas las especies presentes en al menos 2 de las 4 parcelas y para las comunidades herbáceas las especies presentes en las 3 parcelas inventariadas.

    Se compararon las especies inventariadas con las listas de especies de comunidades vegetales cercanas al área de estudio y que han sido documentadas en la literatura como presentes en ambientes similares de filas de cuarcita ferruginosa en paisajes cercanos a los sitios de minas activas o cerradas en diferentes localidades del norte del Estado Bolívar incluyendo las minas El Pao, adyacente a la ciudad de Upata, y Cerro Bolívar.

    Se realizó un estudio documental a través de diferentes fuentes (bibliografía especializada, informes técnicos, internet, herbarios) acerca de las familias y géneros de las especies inventariadas, con el fin de conocer algunas características biológicas de las mismas que fuesen relevantes a los objetivos de la propuesta de uso de las especies en experimentos de revegetación. Entre las características analizadas estuvieron los requerimientos de sitio, aspectos taxonómicos, la distribución, fenología, usos y productos útiles. A partir de los resultados de importancia local, estructura, cobertura del sustrato y los resultados derivados de la búsqueda bibliográfica, fueron seleccionadas especies que pudiesen tener potencial para ser utilizadas en los experimentos de revegetación con especies nativas de las áreas degradadas por minería de hierro a cielo abierto.

Resultados

    El inventario arrojó un total de 2200 individuos y 51 especies colonizadoras incluyendo las trepadoras y helechos que no fueron utilizadas en el análisis. Las familias con mayor número de especies fueron Myrsinaceae, Poaceae, Asteraceae, Bignoniaceae, Mimosaceae y Solanaceae. La lista total de especies se muestra en la Tabla I.

    La Tabla II muestra una síntesis por especie de los resultados de IVI para todas las especies inventariadas en cada parcela y la cobertura total en m² en los 1000m² de comunidades arbustivas. Las 5 especies de mayor importancia ecológica fueron Pterandra sericea, Myrcia citrifolia, Banara nitida, Clusia rosea y Mimosa microcephala. En estas comunidades, las alturas de los individuos estuvieron comprendidas entre 0,4 y 5m, con promedios de 2,1m; las 5 especies que presentaron mayor ocupación de sitio en términos de abundancia fueron: M. citrifolia, B. nitida, P. sericea, C. rosea, y Humiria balsamifera. Las 5 especies con mayor cobertura fueron P. sericea, M. citrifolia, B. nitida, C. rosea y M. microcephala.

    La Tabla III muestra los resultados en las parcelas de las comunidades herbáceas, donde las especies más abundantes fueron Borreria verticillata, Paspalum millegrana, Ouratea roraimae, Cyperus odoratus y Trachypogon plumosus, mientras que las de mayor cobertura fueron B. verticillata, T. plumosus, P. millegrana, Andropogon selloanus y Cyperus odorata.

    La Tabla IV muestra los resultados de las variables físicas y químicas de los sustratos asociados a las comunidades inventariadas tanto arbustivas (A1, A2, A3) como herbáceas (H1, H2, H3). Del análisis de DCA realizado con los datos de cobertura de las especies y las variables ambientales, el primer eje de la ordenación explica el 57% de la variación entre las parcelas permitiendo diferenciar claramente las comunidades arbustivas de las herbáceas. Las variables con coeficientes de determinación R2 por encima de 0,6 fueron en orden descendente la capacidad de intercambio catiónico, concentración de Mg, porcentaje de materia orgánica, pendiente local, concentración de Ca y Fe. Las pendientes locales donde las comunidades arbustivas están ubicadas son altas, entre 40 y 50%, los sustratos asociados son de texturas areno-francosa, franco-arcillosa, con pedregosidad entre 45 y 80%, extremadamente ácidos, altos porcentajes de materia orgánica, baja capacidad de intercambio catiónico, altas concentraciones de Fe y Mn. Por su parte, las pendientes locales donde las comunidades herbáceas están ubicadas son menores de 30%, los sustratos asociados son de texturas areno-francosa y franco-arcillosa, con pedregosidad entre 20 y 80%, extremadamente ácidos, muy bajos porcentajes de materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico bajos y altos contenidos de Fe. El porcentaje de cobertura de las especies arbustivas aumenta con el porcentaje de materia orgánica del suelo, mientras que en las comunidades herbáceas, el porcentaje de cobertura del componente herbáceo disminuye con la materia orgánica. Los valores de Cu resultaron todos en un valor extremadamente bajo de 0,40ppm. La Tabla V muestra las especies que presentaron correlaciones positivas significativas entre la cobertura de las especies, la materia orgánica y las concentraciones de metales.

    La comparación de las listas de especies inventariadas con las especies de áreas cercanas reportadas en la literatura resultó en una mayor similitud florística de las especies dominantes con las comunidades sobre afloramientos rocosos en filas de cuarcita ferruginosa y gneises reportadas por Rosales y Briceño (1990) para el área de influencia inmediata alrededor de Guri (Cerros San Isidro, Arimagua y María Luisa), que fueron Mimosa microcephala, Humiria balsamifera, Drypetes variabilis, Coccoloba orinocana, Licopodium cernurun, Myrsine guianensis, Connarus venezuelanus, Clusia sp., Erythroxylum. Sin embargo, se observan juveniles de especies arbóreas de los bosques semicaducifolios cercanos, como Protium heptaphyllum y P. sagotianum. Muchas de las especies inventariadas son también generalistas de amplia distribución, asociadas con una gran variedad de hábitats característicos de zonas perturbadas, como por ejemplo Banara nitida, M. microcephala, M. guianensis, Solanum stramoniifolium, S. velutinum, Bredemeyera floribunda, Eupatorium odoratum, Borreria verticillata, Cyperus odoratus, Myrcia citrifolia y Pytirogramma calomelanus.

    Con base en la revisión documental, las especies inventariadas pudieron ser además clasificadas en 1) aquellas que han sido utilizadas para reparar hábitat alterados, como Helicteres baruensis, Guazuma ulmifolia, Maprounea guianensis, Pityrogramma calomelanos, Clusia rosea; 2) especies cuyas características son las de invadir sitios alterados de una manera muy rápida, como Mimosa microcephala, Eupatorium odoratum, Solanum stramoniifolium, Chromolaena odoratum y Cyperus odoratus; 3) especies de rápido crecimiento como Solanum stramoniifolium, Phylodendron krugrii, Jacaranda obtusifolia y Guazuma ulmifolia; 4) especies propagadas por semillas como S. stramoniifolium, Chromolaena odoratum, Trachypogon vestitus, T. plumosus y G. ulmifolia; 5) especies que pueden ser propagadas vegetativamente como C. odoratus, T. vestitus y T. plumosus. Por otro lado, entre las familias presentes en el inventario, pudo encontrarse que las Euphorbiaceae, Asteraceae, Flacourtiaceae, Leguminosae, Poaceae y Cyperaceae, están reportadas como plantas que acumulan metales, lo cual incrementa la posibilidad de su uso en la rehabilitación de áreas mineras con altos tenores de metales (Baker y Smith, 2000; Freitas y Prasad, 2003).

Discusión

    La bioprospección o inventario de especies nativas que colonizan hábitat alterados es primordial para planificar una revegetación exitosa, ya que estas especies son parte de la dinámica sucesional natural bajo las nuevas condiciones que se presentan en las áreas luego de su perturbación. Según Johnson y Bradshaw (1979) y Kageyama (1992) las especies deben ser seleccionadas tomando en consideración, en primera instancia, las especies pioneras que invaden las zonas afectadas en la fase inicial y final de la sucesión. Cooke y Johnson (2002) señalaron la importancia de las especies colonizadoras en áreas degradadas por minería en las cuales se ha eliminado la superficie del suelo. Guevara et al. (1992) indicaron que para la selección de especies arbóreas se debe tomar en consideración las especies pioneras con rápido crecimiento y productoras de sombra, las especies secundarias iniciales de crecimiento más lento y, finalmente, las especies secundarias tardías de crecimiento muy lento de carácter permanente.

    En la mayoría de los trabajos reportados se busca restaurar una cobertura forestal, por lo que las especies potenciales para la revegetación son clasificadas por su posición en los gradientes sucesionales. A diferencia de la restauración de bosques degradados por incendios, remoción de cobertura vegetal por actividades agrícolas o forestales, o en áreas de minería donde se han removido temporalmente los horizontes superiores del suelo, el objetivo de la revegetación en áreas donde ha quedado expuesta la roca no puede ser el restaurar una cobertura forestal, sino maximizar la cobertura del suelo. Entre el grupo de especies inventariadas como colonizadoras en las áreas degradadas de la ladera sur de la mina de hierro Los Barrancos, es importante considerar para la revegetación aquellas especies que presentaron una alta cobertura bajo las condiciones extremadamente ácidas encontradas en los sustratos, como lo son Pterandra sericea, Myrcia citrifolia, Banara nitida, Clusia rosea y Mimosa microcephala entre los arbustales, y Borreria verticillata, Trachypogon plumosus, Paspalum millegrana y Andropogon selloanus entre los herbazales. Igualmente es importante considerar las que presentan correlaciones positivas entre cobertura y los metales de los sustratos como son B. nitida y otras señaladas en la Tabla V. Entre éstas se presentan dos especies del género Solanum, habiendo sido reportada otra especie del mismo género (S. nigrum) como hipereacumuladora (Prasad y Freitas, 1999). Estas especies pueden utilizarse como fitoestabilizadoras, para tener cobertura de suelo en áreas donde es imposible remediar las altas concentraciones de metales.

    Por otro lado, es necesario estudiar posteriormente los patrones reproductivos de estas especies para asegurar los mecanismos de polinización, que son de gran importancia para el futuro desarrollo de las áreas revegetadas. En este trabajo solo se estudiaron las relaciones con el medio físico, pero estudios posteriores deberán enfocarse en estudios de competencia intra e interespecífica, predación, parasitismo, dispersión, polinización, entre otros de los que no se encuentran reportes en la literatura regional y son básicos para entender el funcionamiento ecológico de las comunidades que lleguen a establecerse luego de la revegetación. Dadas las dimensiones de las áreas afectadas por la actividad minera, los tratamientos posteriores a la rehabilitación física y revegetación de los sitios serían muy costosos, por lo que probablemente solo serán efectuados en áreas accesibles. El éxito con mínimo costo puede asegurarse si, luego de la recomposición del paisaje, los procesos ecológicos naturales pueden operar. En este sentido la fauna y los microorganismos juegan un papel primordial en la dinámica del sistema.

    Considerando que en este trabajo la materia orgánica fue una variable importante en explicar el gradiente de cobertura de las especies, la hidrosiembra pudiese representar una inversión inicial con bajos o nulos costos de mantenimiento, ya que el manejo de la fertilidad al inicio de las actividades de revegetación puede coadyuvar al éxito de la misma. Los experimentos reportados por Cuenca et al. (2002) para áreas de préstamo en La Gran Sabana con Clusia pusilla (otra especie del género Clusia frecuente en arbustales de la región), que incluyeron inoculación con micorrizas y fertilización con fósforo, indican la potencialidad de reiniciar la sucesión vegetal en áreas severamente degradadas. En tales áreas debido a la escasez de nutrientes, de propágulos y de micorrizas, no ocurre la recolonización espontánea por parte de la vegetación natural. C. pusilla fue seleccionada por esos autores debido a su alto porcentaje de germinación, tolerancia a la alta irradiación y facilidad para reproducirse por estacas, condiciones que podrían estudiarse para otras especies nativas de arbustales cercanos a la mina Los Barrancos, como por ejemplo C. rosea. Por otra parte, Méndez (2004) en un estudio experimental en Brasil sobre el incremento en cobertura de varias especies con potencial de uso en la revegetación de áreas mineras en invernadero bajo condiciones controladas encontró un mayor incremento en cobertura con uso de compost orgánico e inoculación de micorrizas y rizobium y sugiere seleccionar especies con potencial micotrófico y nodulífero. El uso de hidrosiembra con compost orgánico e inóculos de micorrizas y rizobium puede ser utilizado conjuntamente con los propágulos sexuales o vegetativos de las especies seleccionadas en gran escala. La hidrosiembra ha sido aplicada exitosamente por la empresa Edelca en la revegetación de taludes degradados por la construcción de las centrales hidroeléctricas en el bajo Caroní.

    El hallazgo de mayor relevancia en esta investigación es que especies que resultaron de importancia ecológica como fueron Mimosa microcephala, Humiria balsamifera y Borreria verticillata, así como otras de menor importancia, se reportan como típicas de comunidades naturales asociadas a afloramientos rocosos (Steyermark et al., 2001; Fernandes, 2002). Clusia rosea, por ejemplo, incrementa su cobertura de copa con el porcentaje de pedregosidad del terreno. Estas especies predominan en los diferentes afloramientos rocosos dentro del Escudo Guayanés, particularmente en los afloramientos graníticos gneísicos (Gröger, 1994; Huber, 1995; Tecmin, 1996; Gröger y Barthlott, 1998). Los afloramientos de rocas graníticas que se desarrollan en las zonas de pie de monte del Escudo Guayanés, son conjuntos de colinas rocosas donde abundan lajas y peñas de roca, o en formaciones aisladas emergentes llamadas inselberg o lajas de extensión variable con suelos escasos o ausentes. Los suelos normalmente son Entisoles poco desarrollados, donde se encuentran comunidades vegetales muy especializadas, tolerantes a condiciones de stress, asociado a una capa de suelo muy restringido y severas limitaciones de agua en época de sequía, así como altas variaciones de temperatura y humedad (Gröger 1994; Gröger y Barthlott, 1998; Barthlott y Porembski, 2000). Estas mismas condiciones son reportadas por Rosales y Briceño (1990) en los topes de las filas de cuarcitas ferruginosas alrededor del área de influencia inmediata del embalse de Guri, y son las que predominan en la vertiente sur de la mina Los Barrancos, que drena hacia la Quebrada Arasiama y que serán mas extensivas en las áreas explotadas al cierre de la mina, donde se encuentra roca madre con acumulaciones de sustratos no consolidados, con todas las características para el desarrollo a largo plazo de procesos de sucesión primaria. En las partes bajas de la vertiente, donde se acumulan materiales mas finos poco consolidados, pueden sin embargo utilizarse especies de los bosques adyacentes promoviendo una restauración de la cobertura vegetal. De acuerdo a la literatura disponible, la mayoría de estas especies es propagada por el viento y aves, por lo que el uso de las mismas en planes de revegetación aseguraría rutas de intercambio genético entre las minas revegetadas y las comunidades sobre rocas adyacentes. Sin embargo, es necesario asegurar la no explotación de todos los yacimientos.

    Gröger (2000) señaló que las especies que caracterizan a los afloramientos rocosos naturales son especies con hojas deciduas suculentas y órganos de almacenamiento subterráneo que dependen de la cantidad de sustrato, siendo más frecuentes especies con órganos de almacenamiento superficial. Asimismo, la dispersión de las mismas es producida, principalmente, por el viento y por las aves. Por otro lado, Gröger (1994), identificó algunas especies pioneras en diferentes posiciones de tope, ladera y glacís de los afloramientos rocosos; de bosques bajos con especies como Jacaranda obtusifolia (presente en el área de estudio); en bosques altos especies de Protium, de amplia distribución; en herbazales anegadizos especies de Xyris y en sabanas arboladas, especies pioneras de Xylopia. Estas últimas se asocian a comunidades arbustivas de depresiones y grietas, las cuales ofrecen mejores condiciones de sustrato y de retención de humedad. Así, los afloramientos rocosos ofrecen condiciones abióticas importantes para el alojamiento de comunidades vegetales especializadas cuyo potencial de uso en la revegetación de zonas de minería bajo rehabilitación, amerita estudios ecológicos específicos. Aún cuando los estudios sobre lajas graníticas se refieren básicamente a los afloramientos, los topes de filas de cuarcitas ferruginosas también presentan condiciones particulares con el desarrollo de vegetación arbustiva herbácea sobre roca, donde destacan especies similares a las reportadas para inselberg en la Guayana Oriental (Rosales y Briceño, 1990). Las mismas, sin embargo, han sido poco estudiadas y se corre el riesgo de perder su potencial genético con el incremento en la superficie de explotación de las minas de hierro.

    Por otra parte, de las especies presentes en el inventario, Mimosa microcephala, conjuntamente con Eupatorium odoratum y Solanum stramoniifolium, han sido reportadas como rápidas invasoras de zonas degradadas (Fouqué, 1972; Schnee, 1984; Steyermark et al., 2001) y pueden llegar a desplazar otras especies importantes en el avance de los procesos sucesionales. Igualmente y Cyperus odorata fue reportada como característica de suelos erosionados (Steyermark et al., 1994). Entre otras especies que no se encontraron en el inventario pero que ocurren en áreas rocosas de la región norte del Estado Bolívar rica en yacimientos de hierro, Sanoja (2004) señala a Muntingia calabura la cual se presenta sobre rocas expuestas en Guri y Upata, y puede ser una especie de uso potencial, ya que ha sido empleada con éxito en la revegetación de áreas de minería a cielo abierto en Tailandia. Por otro lado, Simaruba amara puede ser también una especie con potencial puesto que es colonizadora en áreas degradadas por minería (bauxita, caolín) y en topes de lomeríos en Upata y es también frecuente en arbustales y sabanas intervenidas por la construcción de la carretera en la Gran Sabana.

Todas las especies colonizadoras presentes en las comunidades evaluadas son importantes, ya que previenen la aceleración de los procesos erosivos, contribuyendo a la protección del suelo de la escorrentía superficial y el arrastre de sedimentos. Por otra parte, los matorrales, que fueron observados en zonas de sucesión secundaria al borde de los bosques que quedan en la parte mas baja de la vertiente, cercanos a la quebrada Arasiama, presentan cobertura de suelo alta, ofreciendo protección del mismo al contribuir a la disminución del arrastre de sedimentos. La entrada de sedimentos finos desde las laderas, sin embargo, penetra estos matorrales e incrementa los sedimentos en la vega de la quebrada Arasiama, por lo que la franja debe ser más amplia. Entre las especies frecuentes en estos matorrales, algunas como Maprounea guianensis colonizan áreas mas altas de la vertiente. Sanoja (2004) señala que esta especie es además frecuente en los bosques tropófilos sobre afloramientos en los lomeríos del noreste del Estado Bolívar (Upata, Guasipati cerca de la mina de hierro El Pao) y puede presentarse como arbusto invasor en áreas perturbadas. Otras especies que presentan características similares son Abutilon giganteum, Anadenanthera peregrina, Bauhinia aculeata, B. ungulata, Gochnatia calophylla, Luehea candida, Ximenia americana, Byrsonima spicata, Ficus nymphaeifolia, Psidium guajava, P. guineense, Bredemeyera floribunda, Calliandra laxa, Myrsine guianensis y Aegiphila integrifolia, especies leñosas nativas que se encuentran en los ecotonos, matorrales, y vegetación secundaria en lomeríos de los alrededores de Upata. Varias de ellas soportan incluso los fuegos de vegetación periódicos.

Para la revegetación de áreas degradadas se han utilizado algunas de las especies nativas inventariadas y han presentado resultados satisfactorios. Se han reportado Helicteres baruensis, que forma parte de la vegetación secundaria (Hoyos, 1985); Guazuma ulmifolia, que constituye uno de los mejores árboles de reforestación (Hoyos, 1992); Maprounea guianensis, para reparar hábitats alterados (Steyermark et al., 2001); Pityrogramma calomelanos, utilizada en taludes y murallas en los Páramos Venezolanos (Vareschi, 1970); y Clusia rosea, que responde muy bien a la reforestación de taludes (Hoyos, 1992).

    Considerando la inexistencia de suelo propiamente dicho en gran parte de las áreas de minería de hierro, la dominancia de especies colonizadoras pertenecientes a los ecosistemas saxícolas, en los cuales predominan procesos de sucesión primaria, señala la importancia de la conservación de su biodiversidad como fuente de propágulos y material vegetativo o germoplasma, para asegurar procesos de rehabilitación en áreas afectadas por minería. De allí la importancia de considerar la no explotación de todas las filas con potencial de hierro, ya que algunas de las que sean conservadas pueden actuar como fuentes de propágulos para el diseño de un programa de rehabilitación de áreas degradadas que pueda ser autosostenible a largo plazo.

Conclusiones

    Se propone promover la conservación y bioprospección de la biota asociada a afloramientos rocosos naturales en la Guayana Venezolana y el desarrollo de un protocolo de investigación que incluya la propagación de especies de plantas pioneras sobre roca, considerando no solo las plantas vasculares, sino también las plantas no vasculares con importancia en los procesos de sucesión primaria. Igualmente ha de estudiarse los microorganismos y otra biota asociada, para los ensayos de revegetación de áreas bajo minería de hierro, que aseguren un proceso mas rápido que el que podría ocurrir de forma natural. En virtud de las amplias extensiones de minería a cielo abierto y la dificultad de que pueda darse una restauración de los bosques originales sobre la roca, la revegetación con especies de arbustales y herbazales saxícolas mejoraría el valor estético de dichas áreas al cierre de las minas. Desde el punto de vista biológico, la revegetación con estas comunidades saxícolas permitiría asegurar una conectividad biológicamente funcional con ecosistemas circundantes. El costo asociado a las labores de mantenimiento podría reducirse significativamente si se planifica a través de un manejo adaptativo la autosostenibilidad de los procesos sucesionales que operarán con el tiempo.

Agradecimientos

    Los autores agradecen el apoyo de CVG-Ferrominera Orinoco, la Universidad Nacional Experimental de Guayana y el Herbario GUYN del Jardín Botánico del Orinoco; a Zulmer Andara, de Ferrominera, y a Wilmer Díaz.

REFERENCIAS

1. Andara Z (2005) Diseño de un sistema de drenaje para controlar y minimizar la erosión y transporte de sedimentos en la vertiente sur de la Mina de hierro Los Barrancos, Cuenca alta del Río Arasiama, Estado Bolívar Venezuela. Tesis. Universidad Nacional Experimental de Guayana, Venezuela. 175 pp.        [ Links ]

2. Baker A, Smith A (2000) Metal hyperaccumulator plants: biological resources for exploitation in the phytoextraction of metal contaminated soils. Proc. InterCost Workshop for bioremediation. Sorrento, Italia. pp. 3-5.        [ Links ]

3. Barthlott W, Porembski S (2000) Why Study Inselbergs? www.spriger. de/cgi-bin/searth_ book.pl.        [ Links ]

4. Bauxilum (1996) Resultado inicial del programa de rehabilitación y conservación forestal para la zona de explotación de bauxita en el yacimiento Cerro Páez, Los Pijiguaos. Bauxilum, Corporación Venezolana de Guayana. Puerto Ordaz, Venezuela. 165 pp.        [ Links ]

5. Cooke JA, Johnson MS (2002) Ecological restoration of land with particular reference to the mining of metals and industrial minerals: A review of theory and practice. Env. Rev. 10: 41-71.        [ Links ]

6. Cuenca GZ, De Andrade M, Escalante G (1998a) Diversity of Glomalean spores from natural, disturbed and revegetated communities growing on nutrient-poor tropical soils. Soil Biol. Biochem. 30: 711-719.        [ Links ]

7. Cuenca GZ, De Andrade M, Escalante G (1998b) Arbuscular mycorrhizae in the rehabilitation of Tropical Fragile Degraded Lands. Biol. Fert. Soils 26: 107-111.        [ Links ]

8. Cuenca GZ, De Andrade M, Lovera L, Fajardo E, Meneses M, Márquez J, Machuca R (2002) El uso de arbustos nativos micorrizados para la rehabilitación de áreas degradadas de la Gran Sabana, estado Bolívar, Venezuela. Interciencia 27: 165-172.        [ Links ]

9. Dobson A, Bradshaw AD, Baker AJ (1997) Hopes for the future: restoration ecology and conservation biology. Science 277: 515-522.        [ Links ]

10. Edelca (1990) Estudio integrado del área de influencia inmediata al embalse Guri. Informe final. Tomo IV. Dirección de Estudios e Ingeniería, División de Cuencas e Hidrología, Edelca, Corporación Venezolana de Guayana. Puerto Ordaz, Venezuela. 280 pp.        [ Links ]

11. Edelca (1992) Proyecto de recuperación de áreas degradadas del proyecto hidroeléctrico Caruachi. Informe final. Tomo IV. Dirección de Estudios e Ingeniería, División de Cuencas e Hidrología, Edelca, Corporación Venezolana de Guayana. Puerto Ordaz, Venezuela. 250 pp.        [ Links ]

12. Fernándes E (2002) Vegetation. Tropical Cropping Systems and Agroforestry. www.css.cornell. edu/ecf3/ Web /AF/Degraded. html.        [ Links ]

13. Fouqué A (1972) Fruits from America: An ethnobotanical inventory. www.ciat.cgiar.org/ipgri/fruits_from_americas/frutales/Ficha%20Solanum%20 stramonifolium.htm.        [ Links ]

14. Freitas H, Prasad M (2003) Metal hyperaccumulation in plants. Biodiversity prospecting for phytoremediation technology. Electr. J. Biotechnol. 6(3).        [ Links ]

15. Gröger A (1994) Análisis preliminar de la Florula y Vegetación del Monumento Natural Piedra La Tortuga, Estado Amazonas, Venezuela. Acta Bot. Venez. 17: 128-153.        [ Links ]

16. Gröger A (2000) Flora and Vegetation of Inselbergs of the Venezuelan Guayana. Ecol. Studies 146: 292-314.        [ Links ]

17. Gröger A, Barthlott W (1998) Biogeography and diversity of the inselberg (laja) vegetation of southern Venezuela. Biodiv. Lett. 3: 165-179.        [ Links ]

18. Guevara S, Boanergues R, Briceño C, Tovar L (1992) Proyecto de Recuperación de Áreas Degradadas del Proyecto Hidroeléctrico Caruachi. Edelca, Corporación Venezolana de Guayana. Puerto Ordaz, Venezuela. 120 pp.        [ Links ]

19. Hoyos J (1985) Flora de la isla de Margarita. Monografía 34. Sociedad Fundación la Salle de Ciencias Naturales. Caracas, Venezuela. 927 pp.        [ Links ]

20. Hoyos J (1992) Árboles tropicales ornamentales. Monografía 38. Sociedad Fundación de Ciencias Naturales La Salle. Caracas, Venezuela. 265 pp.        [ Links ]

21. Huber O (1995) Vegetation. En Berry P, Holst B, Yatskievych K (Eds.) Flora of the Venezuelan Guayana. Vol. 1. Introduction. Missouri Botanical Garden / Timber Press. Oregon. EEUU. pp. 97-160.        [ Links ]

22. Johnson MS, Bradshaw AD (1979) Ecological principles for the Restoration of Disturbed and Degraded Land. Appl. Biol. 4: 141-200.        [ Links ]

23. Kageyama P (1992) Revegetación de áreas degradadas, producción y aprovisionamiento de semillas de especies nativas. www.fao.org/docrep/x53125/x5312500.htm.        [ Links ]

24. Lovera M, Cuenca G (1996) Arbuscular mycorrhizal infection in Cyperaceae and Gramineae from natural, disturbed and restored savannas in La Gran Sabana, Venezuela. Mycorrhiza 6: 111-118.        [ Links ]

25. Maestre FT, Bautista S, Cortina J, Bellot J (2001) Potential for using facilitation grasses to establish shrubs on a semiarid degraded steppe. Ecol. Applic. 11: 1641-1655.        [ Links ]

26. Matteucci S, Colma A (1982) Metodología para el estudio de la vegetación. Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda. Coro, Venezuela. 292 pp.        [ Links ]

27. Méndez P (2004) Potencial de reabilitação do solo de uma área degradada a traves da reavegetação e do manejo microbiano. Tesis. Universidade de São Paulo, Brasil. 105 pp.        [ Links ]

28. Prasad M, Freitas H (1999) Feasible biotechnological and bioremediation strategies for serpentine soils and mine spoils. Electr. J. Biotechnol. 2(1): 35-50.        [ Links ]

29. Rosales J, Briceño E (1990) Vegetación. Estudio integrado del área de influencia inmediata al embalse de Gurí. Informe final. Tomo V. División de Cuencas e Hidrología, Edelca, Corporación Venezolana de Guayana. Puerto Ordaz, Venezuela 230 pp.        [ Links ]

30. Rosales J, Cuenca G, Ramírez N, De Andrade Z (1997) Native colonizing species and degraded land restoration in La Gran Sabana, Venezuela. Restorat. Ecol. 5: 147-155.        [ Links ]

31. Schnee L (1984) Plantas comunes de Venezuela. 3ª ed. Universidad Central de Venezuela. 807 pp.        [ Links ]

32. Stanley J, Buxton R, Alspach P, Morgan C, Martindale D, Sarosa W (2000) A Different Approach to High Altitude Revegetation: Establishing Mosses on the Grasberg Overburden, Irian Jaya. Proc. High Altitude Revegetation Workshop Nº 14: 238-242.        [ Links ]

33. Steyermark J, González A, Vera B, Guariglia M, Debrot H, Gómez R, Morillo G (1994) Flora del Parque Nacional Morrocoy. Instituto Botánico de Venezuela / Agencia Española de Cooperación Internacional (AECI). Bruno Manara. Caracas, Venezuela. 415 pp.        [ Links ]

34. Steyermark J, Berry P, Yatskievych K, Holst B (2001) Flora of the Venezuelan Guayana. Vol. 6. Missouri Botanical Garden / Timber Press. Oregon. EEUU. 803 pp.        [ Links ]

35. Tecmin (1996) Estudio de la composición florística en bosques de tierra firme del alto Orinoco, Estado Amazonas, Venezuela. Acta Bot. Venez. 23: 123-156.        [ Links ]

36. USDA (1992) Soil survey laboratory methods manual. United States Department of Agriculture. Soil Survey Investigations Reports N. 42. 400 pp.        [ Links ]

37. Vareschi V (1970) Flora de los Páramos de Venezuela. Universidad de los Andes. Mérida, Venezuela. 420 pp.        [ Links ]

38. Vázquez-Yánes C, Batis MA, Alcocer SM, Gual DM, Sánchez DC (1999) Árboles y arbustos potencialmente valiosos para la restauración ecológica y la reforestación. www.Conabio.gob. mx/arboles/introd.J084.htm.         [ Links ]