Aplicación de la teoría de Los sistemas jerárquicos: la edafosfera

Durante las cuatro últimas décadas se han propuesto numerosos esquemas de organización jerárquica para los más variados recursos y procesos ambientales. Obviamente, una descripción de todos ellos esta fuera del alcance de esta modesta contribución. En esta contribución nos centraremos en las jerarquías de la edafosfera. Más adelante propondremos como se puede abordar el estudio de los geo-ecosistemas bajo una óptica semejante.

Actualmente se considera al Pedión como la unidad tridimensional de menor tamaño apta para describir los rasgos de la organización de un edafotaxa. De hecho, lo que alberga es el ensamblaje de los subsistemas del nivel jerárquicamente inferior de la holarquía edafológica: horizontes y propiedades de diagnóstico de los suelos (Soil Survey Staff, 1960, 1975). Sin embargo, diferentes propiedades tienen distintos rangos de variabilidad espacio-temporal. Adicionalmente, esta variabilidad depende, en gran medida, de la distribución espacial de algunos parámetros topográficos, bióticos, etc., relevantes a una escala dada, que condicionan las transferencias de masa y energía en el sistema. Del mismo modo también influye la sensibilidad a las condiciones iniciales y de frontera del segmento edafosférico considerado, como hemos visto en otras contribuciones (ver carpeta de diversidad). Incluso a nivel del espesor de los horizontes del suelo, se detectan diferentes escalas espaciales representativas, dependiendo de si su estructura, dinámica y evolución se encuentra preferentemente controlada por procesos superficiales o subsuperficiales como acertadamente apuntó Kachanosky en 1988. Por tanto, para diversos autores la dependencia escalar es un rasgo esencial de los atributos y procesos edáficos (p. ej. Wagenet et al. 1994).  Necesitamos pues disponer de un marco jerárquico apropiado, con vistas a modelizar el continuo suelo-fisiografía, o geoderma (sistema suelo-regolito), a diferentes escalas, como ya apuntamos hace más de una década (Ibáñez, 1994 y 1995).

 

Wagenet et al. (1994), a partir de las ideas previamente expuestas por Hoosbeek y Bbryant en 1993, elaboran un esbozo de jerarquía espacial edafológica con vistas a encuadrar los procesos edafogenéticos, basado en los siguientes niveles o categorías:

 

Nivel escalar i-4: Nivel molecular (p. ej. reacciones moleculares, interacciones partícula-partícula, distribuciones de tamaños de partículas).

 

Nivel escalar i-3: Este dominio escalar es el que concierne al flujo de gases y agua en los microporos del suelo y a la ecología microbiana. A este nivel de resolución solo se estudian agregados estructurales primarios, analizando problemas tales como flujos no saturados en la matriz del suelo.

 

Nivel escalar i-2: También denominado “muestra de mano” (hand sample scale). En el se abordan las estructuras de suelo secundarias (conjunto de agregados), y los flujos de agua y gases entre las mismas (macroporosidad).

 

Nivel escalar i-1: Nivel de estudio de los horizontes individuales del suelo. La mayor parte de los conocimientos sobre taxonomía de suelos se han basado en estos y sus ensamblajes (ver i).

 

Nivel escalar i: dominio en el que se describen los pediones. Como un objeto tridimensional, el pedión está definido de tal modo que posee el tamaño mínimo para analizar la organización espacial de los horizontes y su variabilidad lateral (aunque aquí habría mucho que matizar).

 

Nivel escalar i+1: Nivel de estudio del polipedión. El polipedión es una agrupación de pediones. Por tanto se amplía la extensión lateral del dominio jerárquico anterior. En el se analiza no solo la horizonación, sino también procesos tales como la escorrentía y erosión. La variabilidad en el espacio de procesos y propiedades a esta escala es enorme, por lo que su análisis requiere de técnicas de estadística espacial (geoestadística). El concepto tradicional de cuerpo de suelo (soil body), también se circunscribe a este nivel de resolución. Las cartografías convencionales de suelos muy detalladas (menores de 1:10.000) pueden llegar a precisar la distribución de pediones en el área mapeada, como mostramos en Saldaña e Ibáñez (2006).

 

Nivel escalar  i+2: Nivel de estudio de los paisajes de suelos (p. ej. laderas, cuencas de drenaje). Se trata  también de la escala más usual para abordar numerosas investigaciones ecológicas. Sin embargo, en estas últimas, el suelo es uno de los componentes de los ecosistemas peor entendidos, cuantificados y representados: suele asimilarse a un modelo de caja negra entre otros subsistemas mejor cuantificados, tales como las biocenosis, el clima y la hidrología. No debe extrañar por tanto que, actualmente, se demande la construcción de modelos edafogenéticos cuantitativos basados en leyes físicas y, a ser posible, espacialmente distributivos. Estos deberían poderse acoplar con los modelos de otros componentes de los ecosistemas. Las cartografías tradicionales de suelos entre las escalas 1:10.000 y 1:250.000 suelen representar la asociación de edafotaxa a este nivel.

 

Nivel escalar i+3: Se trata de la escala a la cual se estudian las interacciones entre diferentes paisajes de suelos (p. ej. entre cuencas de drenaje contiguas). En ecología correspondería al dominio de ecología del paisaje. En estos últimos estudios, los suelos suelen tratarse de manera anacrónica. A esta resolución las unidades espaciales edafológicas son consecuencia de numerosos procesos determinados por una multiplicidad de interacciones espacio-temporales. Por lo tanto, para su análisis es preferible el uso de modelos holísticos, en lugar de los de procesos detallados (el “scaling dawn” se antepone al “scaling up“). A este nivel de esta escala jerárquica, como en el precedente, las aproximaciones empleadas corresponden con las metodologías utilizadas en la cartografías de suelos.

 

Nivel escalar i+4: Escala de regionalización edafológica.  En este nivel la atención se ha centrado tradicionalmente en áreas delimitadas por fronteras administrativas (p. ej. Estados). En los holones i+3 e i+4, se genera el conocimiento para reconocer la verdadera importancia de todos los factores formadores del suelo (clima, biocenosis, fisiografía, litología y tiempo). Con tal propósito, actualmente se hace uso de las bases de datos existentes sobre estos últimos, así como de tecnologías SIG, sensores remotos y estadística espacial.

 

Nivel escalar i+5: Se trata de la escala de los edafomas, entendiendo como tales las unidades jerárquicas que abordan el estudio del continuo edáfico a nivel continental. Cuando se estudia la edafosfera a nivel global, cabría hablar de un nivel escalar adicional: el  i+6. A esta resolución los edafotaxa más utilizados son los Órdenes y Subórdenes de la USDA-Soil Taxonomy (Soil Survey Staff, 1992) y los Major Soil Groups de las claves de la FAO (FAO, 1989 o grupos de referencia -referente groups- de la WRB). Por lo tanto, los rasgos y procesos edafogenéticos solo son descritos muy groseramente. La presencia o ausencia de horizontes y propiedades de diagnóstico indicadores de determinados materiales parentales, actividad biológica y tipos climáticos suelen ser los criterios discriminantes más utilizados. 

 

Kachanosky (1988) realiza un análisis de la influencia de la topografía sobre la distribución espacial de propiedades y procesos edáficos, abordando diversos problemas de escala. Este y otros estudios similares, como el que realizamos la Dra. Asunción Saldaña y este administrador (ver contribuciones sobre edafodiversidad), ponen en evidencia la enorme variabilidad espacial de las propiedades edáficas, hasta el punto de que, en numerosas ocasiones, no se encuentra correlación espacial alguna (determinadas propiedades variarían aleatoriamente incluso en distancias muy pequeñas (desde un punto de vista fractal podría decirse que la D de tales variables se aproxima al valor “2″). Dicho de otro modo, toda la variabilidad tendría naturaleza estocástica. Sin embargo, una cartografía a la misma escala 1:1.000, en las terrazas del Henares, nos mostró un patrón de distribución espacial de tipos de suelos bastante organizado.

 

Este último estudio, es un claro ejemplo de cómo el orden a un nivel jerárquico emerge del caos (y otro menos organizado) a un nivel jerárquico inferior. Se trata de un estudio pionero en la materia (ver contribuciones sobre edafodiversidad). Del mismo modo pudimos observar una relación inversa entre variabilidad espacial de propiedades y edafodiversidad, así como mostrar la tendencia a una evolución divergente (incremento de la complejidad) con el tiempo, debido a la sensibilidad a las condiciones iniciales y los cambios continuos de las condiciones de contorno (el ambiente en general). Sin embargo esta contribución se le atraganta a los edafometras, que al no querer reconocer los edafotaxa como una entidad propia, diluyen los niveles superiores de la jerarquía con la que trabajamos la mayoría de los edafólogos. Ya hablaremos de este caso para mostrar como el establishment zarandea las teorías noveles de la manera más procelosa que se pueda imaginar. 

 

Juan José Ibáñez

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Comentarios

quiero saber sobre la "edafosfera"

Daany ya iremos escribiendo temas relacionados con la edafosfera. Un poco de paciencia y ten en cuenta que esto es una weblog (un cuaderno de bitácora) en el que escribimos nuestras ideas. No es un foro de discusión. Paciencia. Somos pocos, trabajamos por amor al arte y quedan muchas cosas por comentar.

Un saludo

Juanjo Ibáñez

Juan Jasé

Muy interesante el articulo.

Me encuentro analizando la variabilidad espacial de la resistencia a la penetración del suelo y quisiera saber a que escala se debería tomar muestras con penetrografo para encontrar una correlación espacial.

gracias.

Willson,

El tema de la escala y la correlación especial concierne a la geoestadística. Cuanto más muestras aleatorias tomes mejor y cuando de más detalle sea la escala mejor. Si tienes que analizar un espacio geográfico determinado de fisiografía variada y tipos de suelo (varios), es mejor hacer primero una fragmentación en unidades de paisaje previa (muestreo estratificado) y luego (muestreo aleatório en cada parcela). La geoestadística requiere muestreos muy intensivos.

Juanjo Ibáñez

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