4.1 Integridad Ecológica

Según ^{Equihua et al (2015)}, la integridad ecológica esta entendida como un conjunto, dentro de una zona de estudio, de componentes biológicos y físicos que indican su bienestar. En este entendido, ^{Faber-Langendoen (2016)} profundiza dicho concepto como una forma de evaluar, tanto estructura, composición, función y conectividad de un ecosistema. Además, ^{Zamora, et al. (2014)} define a la integridad ecológica como una medida que indica que un ecosistema saludable es estable, sostenible y activo, manteniendo su organización y autonomía a través del tiempo, su capacidad de retomar a las condiciones anteriores a una perturbación.

Una forma de influencia de la integridad ecológica, como concepto, ha sido su papel como eje principal en la cual vincula, la ecología con el establecimiento de una serie de políticas públicas. Dicha vinculación, está relacionada a la toma de decisiones gubernamentales teniendo como enfoque principal la conducta humana para con el medio ambiente ^{(Equihua, 2015)}

Teniendo en cuenta el carácter evaluador de la integridad ecológica, hace imposible separar factores netamente referidos a las condiciones biofísicas sin considerar variables de origen antrópico que indican la capacidad del entorno para satisfacer a las necesidades humanas ^{(Kay, 1993)}. Con relación al entorno de la Cuenca, las actividades humanas cuyo efecto sobre la integridad ecológica es más notorio son los cambios en el uso de suelo, la modificación de los cauces, la contaminación, entre otras ^{(Kwak y Freeman, 2010)}.

4.2 Herramientas reactivas

Una de las características de los análisis espaciales en la última década es su incorporación en entornos dominados por los sistemas de información geográfica, este aporte ha ocasionado una contribución positiva tanto al estudio de las relaciones complejas que se dan en los entornos como a la toma de decisiones referidas a la gestión del territorio ^{(Buzzai, 1999)}. A partir de estos progresos tecnológicos, se han dado avances en la forma de generar, procesar y representar información geográfica a través de nuevas herramientas denominadas Tecnologías de la información Geográfica (TIG) o geotecnologías ^{(Rocha y Díaz, 2010)}.

Las geotecnologías, según ^{Rocha y Díaz (2010)}, están definidas por ser una serie de disciplinas con el objetivo en común de realizar la gestión de la información geográfica desde la captura, pasando por el procesamiento y terminando en la visualización por parte del usuario final. Son estas mismas capacidades cuyo potencial de las geotecnologías se traduce en herramientas importantes para los denominados Sistemas de apoyo a la Planeación (SAP) (Contreras y Villegas, 2016).

Contreras y Villegas, (2016) indican que la inserción de estas tecnologías a procesos de planificación en instituciones de orden público y privados puede generar una mejor acción en la toma de decisiones según un enfoque holístico. Dentro de las muchas formas de hacer uso de la geotecnología, es la implementación de geovisores interactivos los cuales pueden ser aprovechados para la publicación de información institucional y el aumento de volumen de datos empleados ^{(Martínez y Fernando, 2019)}.

5.1 Cálculo del Índice de Integridad Ecológica

Para el cálculo del Índice de Integridad Ecológica, se usó la ecuación propuesta por ^{Navarro et al. (2021)} donde considera una serie de factores descritas en la Figura 1. En la Figura se aprecia los factores relevantes para el cálculo del índice, además de las ponderaciones de cada factor cuyos valores oscilan entre el 1 y 5.

Para la obtención de cada uno de los indicadores, como se muestra en la Figura 2, fueron necesarias el uso de fuentes de información tanto primarias como secundarias. En dicho gráfico se aprecia que la información primaria correspondió a la digitalización de cubiertas terrestres, áreas antrópicas y estado sucesional de la vegetación; mientras que los demás indicadores corresponden a información secundaria recolectada de diversas fuentes, la misma fue validada y calibrada. Se siguió la misma metodología para los 3 casos de estudio (Misicuni, Miguillas e Ivirizu).

A continuación, se realiza una descripción de cada uno de los parámetros mencionados:

5.2 Mapa de Coberturas Terrestre

Este parámetro es importante dentro de la metodología ya que integra la información de la cobertura terrestre actual de la región de interés, para ello se descargó una imagen satelital del sensor Sentinel 2 de octubre 2022 y se digitalizaron manualmente los tipos de cobertura presentes incluyendo el área de la Hidroeléctrica. Para esto se realizó un mosaico empleando el software SAS PLANET y junto con la imagen actual de Sentinel 2 se definieron los tipos de cobertura, como se muestra en la siguiente imagen.

Una vez realizada la clasificación de los tipos de cobertura de la cuenca, se realizó una recalificación en términos de la Integridad Ecológica, en una escala de 1 a 5, como se muestra en la Figura 1 y 2, entendiendo que valores de 1, muestran poca cobertura vegetal y valores de cinco, coberturas densas respecto a la clasificación de Integridad Ecológica.

5.3 Áreas Antrópicas:

Esta información se deriva del mapa de coberturas terrestres, donde se realizó una reclasificación de las áreas antrópicas y los predios de la Hidroeléctrica, de igual manera la clasificación comprende los valores de la Figura 1 y 2, cuyo rango va desde muy escaso (1) a muy abundante (5), este valor se asignó en función de la superficie que ocupan los tipos de cobertura antrópicas y el porcentaje que representan del total del área de estudio.

5.4 Mapa de Estado Sucesional

El parámetro del estado sucesional de la vegetación también provino del mapa de cobertura terrestre digitalizado en el primer punto. Las etapas sucesionales tienen un valor indicador fundamental sobre la integridad ecológica, porque reflejan el grado de deterioro ambiental en su conjunto. La cobertura vegetal expresa de forma sintética e integrada las interacciones ecosistémicas y las estructuras vegetales, al ser fácilmente observables y medibles, pueden ayudar a cuantificar y describir la integridad ecológica de un espacio específico ^{(Navarro et al., 2021)}.

Para este proceso, se descargó una imagen satelital CBERS 4- de cinco metros de resolución para determinar con mayor precisión las regiones donde la vegetación presenta su clímax o etapas pioneras, y se digitalizaron las etapas sucesionales de la vegetación de la cuenca. En la Figura 4 se observa, de izquierda a derecha, los estados sucesionales de un ecosistema montano, donde la primera imagen representa un estado sucesional más avanzado (con estructura boscosa) y la última representa una etapa pionera de la sucesión (herbáceas y suelo desnudo) ^{(Navarro, 2018)}.

En este proceso al igual que en los anteriores se hizo una reclasificación, en términos de la integridad, donde valores de 1 corresponden a etapas pioneras de sucesión y valores de 5 a etapas avanzadas.

5.5 Estrato de Estructura Vertical

Este parámetro tiene que ver con la altura de los árboles, y su obtención es muy compleja, puesto que deriva de inventarios forestales y muchas veces estos inventarios son realizados en áreas muy pequeñas con fines de aprovechamiento o manejo forestal. Por lo mencionado se recurrió a fuentes externas, como: Altura Mundial del Dosel Forestal, 2019, este producto derivado de satélites tiene una resolución de 30 m.

El formato que se obtuvo de este recurso es de tipo raster, y se convirtió a vector para que todos los parámetros del Índice de integridad ecológica se encuentren en el mismo formato. La ponderación de este parámetro viene dada en categorías de 1 a 5, donde 1 corresponde a "Muy Mal estructurado" y 5 "Muy Bien Estructurado", esta clasificación se realizó comparando los estratos del área de estudio con los estratos de referencia de una zona bien conservada del mismo tipo de ecosistema ^{(Navarro et al., 2021)}.

5.6 Especies del Ecosistema

Este parámetro, se refiere a las especies tanto de flora como de fauna presentes dentro de un ecosistema, por ende, su obtención requiere de muestreos de campo de la biodiversidad y luego se realiza una aproximación dentro de un mapa de diversidad ya existente. Su desarrollo requiere de un equipo en campo y estos estudios se realizan en áreas pequeñas debido al costo que representan. Sin embargo, para la presente investigación, se recurrió a la base de datos de FAO del portal EarthMap ⁽https://earthmap.org/⁾, seleccionando el parámetro riesgo de extinción, esta información está basada en una colección de la cantidad de fauna que contienen determinados hábitats como se muestra en la siguiente Figura, el año de la información corresponde a 2007.

El proceso posterior consistió en realizar la clasificación en términos de integridad ecológica, para lo cual, valores de 1 indican poca abundancia de especies y valores de 5 muy alta abundancia.

5.7 Carbono Orgánico

Este parámetro tiene que ver con las propiedades de retención de carbono en el suelo, si bien en la metodología de ^{Navarro (2021)} no se especifica a que profundidad se debe realizar la medición, se realizó la sistematización a dos metros, del portal de FAO (www.soildgrid.com), posteriormente se realizaron cálculos internos para obtener valores de carbono representados en porcentajes. Este parámetro se clasificó en valores de 1 como poco abundante y valores de 5, como muy abundante.

5.8 Cálculo del Índice de Integridad Ecológica

El cálculo del Índice de Integridad Ecológica, parte de realizar una superposición o suma de todos los parámetros descritos anteriormente, ya que cada parámetro fue clasificado en un rango de 1 a 5 utilizando sistemas de información geográfica como se explicó con anterioridad. En ese sentido, se realizó una suma total de los parámetros (de las capas de información reclasificadas) y se dividió el valor resultante por el número de parámetros estudiados, para así obtener los valores del Índice de integridad ecológica de la superficie de las cuencas de estudio, estos valores se encuentran en un intervalo de 1 (mala integridad ecológica) a 5 (muy buena integridad ecológica).

5.9 Desarrollo de la herramienta reactiva

Para el desarrollo de la Herramienta Reactiva, se trabajó con software libre RSTUDIO y su Framework Shiny, esta es una plataforma que permite integrar y programar información espacial y tabularla. El Framework Shiny, tiene dos entradas, la primera parte es la del UI (interfaz de usuario), donde se describen todas las entradas que se quiere visualizar y o generar, como se muestra en la Figura 6.

La segunda parte es el Servidor, donde están todas las operaciones matemáticas o funciones para que se conecten con las entradas descritas anteriormente, es aquí donde trabajan las funciones reactivas, como se muestra en el siguiente esquema.

Lo que se hizo en la aplicación es generar todas las entradas, es decir, todos los parámetros que intervienen en el cálculo de la Integridad Ecológica, es decir, para el mapa de cobertura (2022), Áreas Antrópicas (2022), Mapa del Estado de Sucesión (2022), Mapa de Estrato Vertical (2020), Especie del Ecosistema (2007), Mapa de Carbono (2019) y también habilitar la opción para que el usuario pueda elegir que parámetro quiere volver a clasificar. Cada parámetro está conectado a su base de datos, por lo que en la aplicación desarrollada se muestra la tabla de ponderación realizada inicialmente para las 3 cuencas estudiadas de Misicuni, Miguillas e Ivirizu.

6.1 Índice de integridad ecológica

El Índice de integridad ecológica, como se ve en la Figura 8, para la Hidroeléctrica Ivirizu corresponde a valores oscilantes de 1 (Muy mala idoneidad e integridad ecológica) a 4 correspondiente a una buena idoneidad e integridad ecológica. En la misma figura se aprecia una predominancia, en cuanto a superficie, de valores comprendidos entre 2 y 3 del Índice de integridad ecológica, los cuales corresponde a Mala y Mediana idoneidad e integridad ecológica, estos valores se representan con colores rojizos y naranjas en el Mapa.

Con relación a la extensión superficial, la cual está presente en la Tabla 1, la clase con predominancia resulta la de mala integridad ecología con una superficie de más de 47 mil hectáreas, mientras que con 24 mil hectáreas sigue la clase de mediana idoneidad ecológica.

Los resultados obtenidos para la cuenca de la Hidroeléctrica Ivirizu denotan, en general, un mal estado de la cuenca, siendo los peores resultados de esta en regiones donde la actividad antrópica es más incipiente. Con relación a lo anterior, las regiones agrícolas y la región en la cual se encuentra emplazada la infraestructura de la represa presenta las clases más bajas de integridad ecológica, denotando así la influencia humana en el estado ambiental de la cuenca.

La superficie ocupada por el proyecto hidroeléctrico Ivirizu coincide con las zonas con una Muy mala, Mala y Mediana idoneidad e integridad ecológica, corroborando el impacto ambiental que provoca el proyecto desde el inicio de su construcción, ya que el mismo incluye actividades como talas y apertura de caminos ^{(Magne, Jimenez, & Cardozo, 2023;Los Tiempos, 2023)}. Estas, a su vez, modifican el paisaje disminuyendo su cobertura vegetal, poniendo en peligro a la biodiversidad que presenta la cuenca y disminuyendo la capacidad de retención de carbono ^{(Magne, Jimenez, & Cardozo, 2023;Gonzales, 2022)}. Los factores mencionados que fueron impactados por este proyecto son parámetros evaluados para calcular el Índice de integridad ecológica, por lo tanto, la baja idoneidad ecológica de la cuenca puede deberse a la gran influencia de la hidroeléctrica sobre el medio natural.

En el caso de la integridad ecológica en la Hidroeléctrica Misicuni, como se muestra en la Figura 9, esta presenta valores oscilantes entre 1 (muy mala idoneidad e integridad ecológica) y 3 correspondiente a una clase de mediana idoneidad e integridad ecológica. Cabe destacar una predominancia de la clase 2 cuya descripción resulta en una Mala idoneidad e integridad ecológica.

Según la Tabla 2, con relación a la superficie, la clase de Mala idoneidad presenta la mayoría de la extensión territorial de la cuenca con más de 17 mil hectáreas lo cual corresponde a un valor cercano al 51% de la superficie de la Cuenca. La segunda clase predominante corresponde a la de mediana idoneidad e integridad ecológica con un poco más de 14 mil hectáreas correspondientes al 44 % de la Cuenca.

Con relación a los valores obtenidos para la cuenca Misicuni, al igual que en la cuenca Ivirizu, las regiones cuya clase corresponde a los valores Malo y Muy Malo en cuanto a integridad ecológica, corresponde a zonas donde la actividad antrópica es muy relevante como en las regiones agrícolas. No obstante, cabe destacar, las características biofísicas de la cuenca juegan un rol muy importante, esto debido a la escasa cobertura vegetal o demás de factores como la baja estratificación de la vegetación ^{(Navarro, 2011)}, el bajo contenido de carbono orgánico en el suelo lo cual incide de manera negativa a la clasificación por clases de integridad ecológica ^{(Navarro, 2018)}.

Con relación a la Hidroeléctrica Miguillas, según lo observado en la Figura 10, los rangos de valores para el Índice de integridad ecológica se encuentran dentro de 1 a 4 lo cual corresponde a Muy mala idoneidad e integridad ecológica a muy buena idoneidad e integridad ecológica. Existe, en la cuenca, la predominancia de la clase 2 y 3 cuyos valores corresponden a una Mala y Mediana integridad ecológica.

Al igual que en las cuencas de Ivirizu y Misicuni, gracias a la Tabla 3, se puede observar la predominancia en cuestión de superficie de la clase 2, con más de 26 mil hectáreas (46.7%) la cual define una Mala idoneidad ecológica. En segundo lugar, la clase 3 con más de 22 mil hectáreas correspondientes al 39.8 % de la Cuenca.

Con respecto a la cuenca Miguillas y los resultados de las clases de integridad ecológica, estos de igual manera presentan los valores o clases más bajas en regiones donde existe una influencia de las actividades humanas, pero también de las condiciones biofísicas del lugar ^{(Magne, Jimenez, & Cardozo, 2023)}. En relación sus factores biofísicos, al igual que en la cuenca Misicuni, en la parte alta de la cuenca, se presentan valores bajos de estratificación de la vegetación ^{(Navarro, Clasificación de la Vegetación de Bolivia, 2011)}, cobertura vegetal y bajos contenidos de carbono orgánico en el suelo lo cual desemboca en una baja calificación del valor del Índice de integridad ecológica ^{(Navarro, Clasificación de la Vegetación de Bolivia, 2011)}.

6.2 Elaboración de herramientas reactivas

Como resultado de la Herramienta Reactiva explicada en la metodología, se integraron todos los parámetros descritos anteriormente, como se observa en la Figura 11, 12 y 13. Con los mismos se desarrolló una plataforma para visualizar los resultados del cálculo del Índice de integridad ecológica de las cuencas analizadas.

En el lado derecho se observa una tabla para cada parámetro donde se despliega los valores de ponderación inicial de los parámetros evaluados (Figura 12). El usuario puede interactuar con estos valores y una vez que está conforme con la ponderación asignada, el sistema automáticamente recalcula todos los parámetros y hace una sumatoria y división para el cálculo del índice y genera un mapa actual de Integridad Ecológica.

La herramienta en principio permite que el usuario pueda evaluar todos los parámetros que desea, si fuera el caso, y que se tenga una valoración acorde a la realidad según la experiencia del usuario, ya que la valoración de algunos parámetros puede cambiar en función del tiempo y de los nuevos impactos ambientales que se tengan en la zona. Cabe resaltar que variables como la Cobertura de Suelo, son variables dinámicas por lo tanto requiere una actualización, si no es mensual, anual, con el objetivo de evaluar los cambios en el paisaje.