CAMBIO CLIMATICO GLOBAL Y PEDOGENESIS EN AMBIENTES ARIDOS José Enrique Novoa Jerez Resumen

Referencia: Novoa J. Cambio climático global y pedogénesis en ambientes áridos. Revista de Geografía
Estudios Socioterritoriales 2,2(2001)93-120.
CAMBIO CLIMATICO GLOBAL Y PEDOGENESIS
EN AMBIENTES ARIDOS
José Enrique Novoa Jerez
Resumen
Los estudios referidos al cambio climático global se han desarrollado desde mediados del siglo pasado,
produciéndose un vacío en el análisis de sus impactos potenciales sobre la pedogénesis en general y la de
los espacios áridos y semiáridos en particular. Los planteamientos expresados en la presente publicación,
precisamente, buscan generar un ámbito de discusión en torno a esta última situación, mediante el apoyo
de una extensa revisión bibliográfica y una aplicación teórica sobre los efectos probables en el caso de estos ecosistemas chilenos, a partir de lo cual se desprende una serie de recomendaciones de investigación
básica y aplicada que permitan comprender el impacto real de este fenómeno actual.
Summary
The studies referred to the global climatic change have been developed from half-filled of last century,
taking place a hole in the analysis of their potential impacts on the pedogenesis in general and that of the
arid and semi-arid spaces in particular. The positions expressed in the present publication, in fact, look
for to generate a discussion environment around this last situation, by means of the support of an extensive bibliographical revision and a theoretical application on the probable effects in the case of these
Chilean ecosystems, starting from that which comes off a series of recommendations of basic and applied
investigation that they allow to understand the real impact of this current phenomenon.
Palabras Claves: cambio climático (climatic change), pedogénesis (pedogenesis), ecosistemas áridos
(arid ecosystems), Chile (Chile).
Introducción
La problemática asociada al análisis de ecosistemas y medio ambiente ha venido desarrollándose en forma acelerada en los últimos años, producto de la cada vez mayor conciencia ambiental que se ha ido incorporando en la población. Tal situación queda demostrada en la aparición de nuevos medios de difusión científica a nivel mundial y nacional, a la vez que su mayor cobertura por los medios de información
general (periódicos, revistas y sistemas interconectados como INTERNET, entre otros). Tal realidad, se
ha traducido en un incremento de la conciencia internacional y nacional por el análisis integrado del medio ambiente y de las interrelaciones que posee el ecosistema con las acciones antrópicas. De ello, derivan una serie de situaciones que han puesto en vigencia los estudios referidos a las dinámicas de los ecosistemas y sus cambios futuros, en el marco de un análisis del desarrollo de las actividades humanas hacia
el futuro en un mundo con recursos agotables, frente a los cuales se plantea la necesidad de interactuar
bajo la premisa del desarrollo sustentable o sostenible en el tiempo para las generaciones venideras.
Frente a tales fundamentos, se ha pensado en la necesidad de abordar las interrelaciones asociadas entre
la Ciencia del Suelo y las problemáticas derivadas de un mundo cambiante, vale decir, entre los principios de la pedogénesis y el cambio climático global del planeta, enfatizando las repercusiones que se podrían apreciar en los ecosistemas y ambientes áridos regionales, a la luz de los estudios e interpretaciones
que se derivan de aplicaciones en otros ambientes y ecosistemas mundiales. Para alcanzar tal objetivo y,
bajo la hipótesis que el cambio climático global debería repercutir sobre las características inherentes de
los procesos pedogenéticos, se analizan las relaciones existentes a nivel ecosistémico entre el suelo y el
medio ambiente, las interrelaciones entre pedogénesis y clima, entre el cambio climático global y pedogénesis, las interpretaciones derivadas de su análisis en los ambientes áridos y semiáridos (con especial
referencia al caso del semiárido transicional de Chile) y, finalizar con el desarrollo de conclusiones específicas, recomendaciones de acción e investigación futuras y el planteamiento de una discusión general
sobre un tema escasamente abordado a nivel internacional en la Ciencia del Suelo.
Siguiendo los planteamientos de Buol et al., (1991), la génesis del suelo es aquella parte de la ciencia del
suelo (algunas veces llamada edafología) que trata de los factores y procesos de formación del suelo, incluyendo la intemperización del manto superficial de rocas y la alteración de los compuestos orgánicos
(Catt, 1990). Por tanto, es la ciencia de la evolución de los suelos, que se conciben como unidades natura-
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les (Pomerening y Knox, 1962) y, en parte, como unidades arbitrarias (Taylor y Pohlen, 1962) en el mosaico del paisaje (Demangeot, 1989; Panizza, 1990; Huggett, 1995). Este concepto ha sobrevivido a la
fragmentación tradicional de la ciencia del suelo en química, mineralogía, física y fertilidad de suelos,
asociada al desarrollo científico occidental de los últimos 30 años, durante los cuales se ha buscado la superespecialización de las ciencias, perdiéndose y dificultando el carácter interdisciplinario que requiere el
análisis de los procesos naturales que, incluso en los últimos diez años ha intentado revertir el proceso en
la supuesta búsqueda de la transdisciplinariedad, a partir de la cual, entre otras, han surgido ámbitos de
estudio como la química ambiental, ingeniería ambiental o la geología ambiental. Desconociéndose los
principios básicos que derivan desde Aristóteles (384-322 a.C.) hasta Lomonosov (1711-1765), para llegar a Dokuchaev (1846- 1903), para quienes el reconocimiento de suelos tiene una perspectiva genética,
opuesta y a la vez complementaria con las posibilidades pragmáticas de su aplicabilidad (Whithead,
1925; Jenny, 1941; Cline, 1949; Wilde, 1953; Nikoforoff, 1959; Hole e Hironaka, 1960; Bidwell y Hole,
1963 y 1964; Tricart y Kilian, 1982; Patton et al., 1983; Goudie, 1988; Demangeot, 1989; Knight, 1991;
Novoa, 1994; Huggett, 1995).
En tal sentido, han sido ampliamente reconocidas las relaciones de la génesis del suelo con los diversos
factores ambientales (Thornbury, 1966; Strahler, 1979; Tricart y Kilian, 1982; Patton et al., 1983; King,
1984; Demangeot, 1989; Buol et al., 1991; Huggett, 1995; Williams et al., 1996), respecto de los cuales
existen algunos principios básicos dignos de recordar. De esta forma, los procesos pedogenéticos actuales
operan en el espacio y en el tiempo (principio de uniformitarismo de Hutton y Playfair), en los cuales las
leyes naturales no han cambiado, sino sólo su intensidad (Simonson, 1959; Tricart y Kilian, 1982), lo que
se relaciona con el hecho que regímenes distintos en procesos de formación del suelo producen suelos diferentes. Además (Strahler, 1979; Patton et al., 1983; King, 1984; Demangeot, 1989; Huggett, 1995; Williams et al., 1996), está comprobado el principio que relaciona al suelo con su cobertura vegetacional
como agente de modificación de los procesos degradacionales de la tierra (por ejemplo, las plantas contrarrestan los procesos de lixiviación y normalmente protegen al suelo de los agentes de erosión, producto de la concentración de nutrientes y tejidos orgánicos en su superficie), actuando sobre el factor "tiempo" mediante la incorporación de la noción de "velocidad de cambio" que permite la alteración de los minerales provenientes del sustrato rocoso y, con ello, la generación de arcillas por intemperización y, de
complejos orgánicos y minerales (Jacks, 1963; King, 1984; Catt, 1990; Retallack, 1991; Phillips et al.,
1993; Favis et al., 1996).
Otro principio que muestra la interrelación entre el medio ambiente y la pedogénesis, se refiere a que en
el transcurso de ésta se produce una sucesión o secuencia de suelos con características distintivas, asociadas a cambios en los procesos dominantes y factores de influencia. Por ello, en la génesis del suelo, la
complejidad es más común que la simplicidad. Situación que queda demostrada, al datar las series mundiales de suelos, a partir de lo que se ha determinado que existen pocos resabios anteriores al Terciario,
predominando suelos de edades posteriores al Pleistoceno. Principio que se complementa con el que establece que para alcanzar una comprensión adecuada de los suelos, es requisito imprescindible el conocimiento de la climatología (Tricart y Kilian, 1982), para lo cual es fundamental el concepto de zonalidad
climático-vegetativa, desarrollado por la Escuela Rusa (Monserud et al., 1993). Situación que involucra
la necesidad de poseer un conocimiento cabal del Pleistoceno (Flint, 1947; Tricart y Kilian, 1982), cuyas
características ambientales y ecosistémicas han marcado los materiales matriciales del suelo. Producto de
ello (Buol et al.,1991), se afirma que existen puntos observables de cambio en los índices y grado de respuesta del suelo al medio.
De esta forma, para el manejo de los suelos, es fundamental el conocimiento de su génesis, ya que la influencia antrópica sobre los procesos y factores pedogenéticos puede controlarse y planificarse en forma
prospectiva, en la medida que un cuerpo de suelo sea estudiado como parte de un sistema abierto de interrelaciones (Bidwell y Hole, 1965; Tricart y Kilian, 1982).
Dado que el suelo es un cuerpo natural de materia mineral y orgánica que cambia o ha cambiado en respuesta al clima y a los organismos, algunas variaciones climáticas proporcionan evidencias de la influencia de sus elementos (precipitación y temperatura) sobre la formación de suelos (Tricart y Kilian, 1982;
Burke et al., 1989; Panizza, 1990; Retallack, 1991; Huggett, 1995; Novoa et al., 1995; Novoa y Cortés,
1997). Sin embargo, la magnitud del control del clima sobre la pedogénesis se puede apreciar mejor mediante comparaciones de alcance global, aun cuando sus interrelaciones se dan a escalas mayores de tipo
regional y local (Huggett, 1995). El clima no sólo muestra su influencia sobre la formación de suelos por
el control ejercido sobre algunas de las reacciones químicas y físicas que tienen lugar en los suelos (Retallack, 1991), sino también por su control sobre el factor orgánico, los relieves y el tiempo, mediante la
erosión y la depositación de materiales (Thornbury, 1966; Strahler, 1979; King, 1984; Buol et al., 1991;
Phillips et al., 1993; Huggett, 1995; Favis et al., 1996). A ello es menester el agregar que el clima es variable (Barring, 1993), cambian con el tiempo y aun cuando los cambios tienen lugar en períodos prolon-
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gados, se producen dentro de la edad de algunos suelos actuales. Por importantes que sean las condiciones climáticas medias para la génesis de los suelos, los extremos meteorológicos que se producen en una
determinada zona climática, pueden tener singular influencia en el desarrollo de ciertas propiedades del
suelo (Strahler, 1979; King, 1984; Buol et al., 1991; Huggett, 1995).
De esta forma, las interrelaciones entre precipitaciones y suelos, se desarrollan a partir de la capacidad de
disolución de materiales solubles, propiciando el crecimiento de plantas y otros organismos que contribuyen con materias orgánicas al suelo, transporta sedimentos y, entre otras acciones, rompe físicamente los
materiales por congelamiento. En función y dependencia relativa de la presencia de condiciones específicas de temperatura, acidez y el potencial de reducción y oxidación, todas ellas desarrolladas dentro del
perfil de suelos de acuerdo con su textura, porosidad y potencial de contracción y dilatación. Por ejemplo
(Jenny, 1941), con el aumento de las precipitaciones se incrementa la concentración de iones de hidrógeno al disminuir su pH y también se ve aumentada su profundidad hasta los carbonatos (Knight, 1991; Retallack, 1991), el contenido de nitrógeno y el contenido de arcilla; todo ello, para regiones que presentan
precipitaciones entre los 380 y 890 mm anuales. Asimismo, se han estudiado las relaciones entre precipitación y evapotranspiración (Lang, 1920; Palmer y Havens, 1958; Goudie, 1988; Henderson, 1990; Panizza, 1990; Akin, 1991).
Las interrelaciones entre temperatura y suelos (Jenny, 1941; Patton et al., 1983; Goudie, 1988; Burke et
al., 1989; Knight, 1991; Novoa, 1994), se vinculan mediante la evapotranspiración potencial (Thornthwaite, 1948; Palmer y Havens, 1958; USDA, 1960; Henderson, 1990; Panizza, 1990; Akin, 1991) y las
precipitaciones. Cuando el suelo se enfría y congela el existente, cesan las reacciones químicas que en éste participan (Retallack, 1991), incide sobre el tipo y cantidad de vegetación y, por ende, sobre la cantidad y tipo de materia orgánica producida (Van`t Hoff, 1884; Geiger, 1957; Burke et al., 1989; Catt, 1990;
Tivy y O`Hare, 1991). De esta forma (Meyer, 1926; Jenny, 1941; Patton et al., 1983; Goudie, 1988; Burke et al., 1989; Knight, 1991; Novoa, 1994; Gilbertson et al., 1995), asociadas a un aumento de la temperatura, los colores del suelo tienden a hacerse menos grises y más rojizos, las bases tienen una lixiviación
más completa en las zonas cálidas, el contenido de nitrógeno y de materia orgánica disminuye y el contenido de arcilla se incrementa.
Tales relaciones también han sido estudiadas en condiciones microclimáticas (Panizza, 1990; Retallack,
1991) asociadas al emplazamiento de las laderas según su exposición a la radiación solar y, con ello sus
características de humedad y evapotranspiración, demostrándose que las laderas de solana, al presentar
menor humedad y mayor radiación solar (mayor evapotranspiración), muestran una mayor pedogénesis
(Shul`gin, 1957; Cooper, 1960; Duchaufour, 1987), caracterizándose por poseer horizontes A de color
café más ligero y horizontes B más rojizos que los suelos emplazados en laderas de umbría. Asimismo,
contienen más arcilla en el horizonte B y poseen estratos y horizontes A más profundos que los de laderas
de umbría.
En función de las secuencias climáticas, las propiedades de los suelos conforman patrones de distribución
territoriales (Panizza, 1990). De esta forma, aparecen secuencias climáticas montañosas que registran
disminuciones de 1ºC cada 1000 msnm (Petterssen, 1941) con incremento de precipitaciones, condiciones climáticas que se traducen mayor contenido de materia orgánica y nitrógeno, a la vez que una disminución del pH, calcio, magnesio y fósforo de los suelos (Martin y Fletcher, 1943; Fridland, 1959; Vologuev, 1964; Whittaker et al., 1968; Strahler, 1979; Patton et al., 1983; Duchaufour, 1987; Catt, 1990; Tivy y O`Hare, 1991), permitiendo el desarrollo de clasificaciones de suelos bajo parámetros netamente
climáticos (Huggett, 1991; Clayden, 1992; Gilbertson et al., 1995; Huggett, 1995). Contexto en el que
se ha llegado a considerar al clima del suelo como propiedad del mismo, al considerar la temperatura media y sus fluctuaciones anuales para describir suelos en el proceso de clasificación taxonómica (Catt,
1990; Panizza, 1990; Retallack, 1991). Similarmente, el contenido de agua de las raíces del suelo también
ha sido utilizado como criterio de clasificación (Smith et al., 1964; Catt, 1990).
Cambio Climático y Pedogénesis
Los procesos que operan en la interrelación entre la atmósfera y la hidrósfera del sistema climático son
complejos, motivo por el cual se dificulta visualizar una causa única del cambio climático planetario.
Asimismo, este concepto también es confuso, algunos investigadores han realizado la distinción entre variabilidad climática y cambio climático (Barring, 1993), asignando a la primera una característica de fluctuación normal de los promedios en un corto periodo de tiempo (por ejemplo, cambios estacionales, años
fríos, años cálidos, sequías), mientras que el segundo concepto se ha caracterizado mediante cambios tendenciales de largo plazo (por ejemplo, secuencias de enfriamiento o calentamiento que involucran una serie de años, centurias o milenios). Con todo, una cosa es cierta: el clima está cambiando, tanto por procesos de carácter natural, como por procesos inducidos a partir de actividades humanas (Akin, 1991). Revelle (1986) ha planteado que los cambios climáticos podrían “alterar gravemente los patrones geográficos
existentes de las temperaturas, precipitaciones y evapotranspiraciones estacionales con desastrosas conse-
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cuencias para algunas zonas agrícolas y con resultados beneficiosos para otras. Por fortuna estos cambios
climáticos serán lo suficientemente lentos como para darles tiempo a las comunidades humanas para
adaptarse a ellos, posiblemente en parte mediante las migraciones en gran escala”. Mooney y Sombroek
(1992) han relacionado el cambio climático global con los ecosistemas terrestres, al reconocer que los sistemas terrestres están siendo significativamente modificados por las adiciones y sustracciones de elementos del sistema, a lo que agregan un incremento del stress ambiental sobre las comunidades terrestres y finalmente, concluyen en la presencia de un proceso de cambio histórico más acelerado del ambiente físico.
El clima no es constante en el tiempo (Schwarzbach, 1963) y, por ende, los cambios climáticos son importantes en el desarrollo de los suelos (Strahler, 1979; King, 1984; Akin, 1991; Buol et al., 1991; Huggett, 1995), ya que éstos varían en respuesta a los cambios ambientales y ecosistémicos, de modo que sólo tienen probabilidades de permanecer las características que posean condiciones irreversibles (Nikiforoff, 1953). Al respecto (Revelle, 1986), la fertilidad del suelo en el sentido de su contenido de nutrientes
ha dejado de ser importante, producto de las tecnologías de fertilización, pero "las propiedades físicas de
los suelos -su capacidad para retener agua que pueda ser extraída por la raíces de las plantas, con el fin de
obtener calcio y otros cationes merced del intercambio de base en arcillas y mantener fertilizantes en
forma disponible para las plantas- sigue siendo de vital importancia". Sin embargo, (Huggett, 1995) el reconocimiento específico de los patrones de variabilidad que están presentando los cambios climáticos aún
no han sido completamente comprendidos (Barring, 1993) y, por tanto, sus efectos sobre los procesos pedogenéticos aún es incierto, dejando abierto un amplio campo de estudio e investigación para los análisis
a diferentes escalas espaciales y temporales (Yaalon, 1971). En respuesta a tales interrogantes han aparecido una serie de iniciativas internacionales que buscan evaluar los efectos de este cambio climático global sobre los suelos (Steffen et al., 1992; Walker, 1992), tales como la evaluación de los impactos específicos sobre la dinámica de producción y descomposición de la materia orgánica del suelo.
Mooney y Sombroek (1992) han realizado una serie de experiencias, para diferentes tipos de suelos, en
función de su respuesta pedogenética frente a su velocidad de desarrollo (tiempo) y ajuste a las condiciones de un medioambiente cambiante, impulsando una serie de investigaciones encaminadas a similares
objetivos, entre las que destacan los casos planteados por Arnold et al. (1990), Scharpenseel et al.
(1990), Koster y Suárez (1994) y las del grupo liderado por Loaiciga et al. (1996). De esta forma, se ha
comprobado que varios atributos de los suelos se encuentran afectados por la vegetación, el ciclo hidrológico y el balance de energía superficial (transferencia de calor sensible, albedo), todos los que pueden
cambiar en unos pocos años. Asimismo, las condiciones de humedad, temperatura, la relación nutrientes/sales y las dinámicas asociadas a la materia orgánica de los suelos pueden ser fácilmente cambiadas.
Antecedentes que permiten elaborar interpretaciones en escalas de tiempo asociables al cambio climático
global (50 a 100 años), cuyo impacto se concentra en procesos pedológicos sensibles (McBean et al.,
1992), como los de ferralización-podsolización, iluviación-homogenización o salinización-percolación
(Goryachkin y Targulian, 1990; Sombroek, 1990).
Para alcanzar mayores extrapolaciones, aún se carece de antecedentes básicos sobre la dinámica de los
flujos biogeoquímicos que se desarrollan en el perfil de los diferentes tipos de suelos, fundamentalmente
referidos a mediciones de las condiciones de humedad y temperatura y sus variaciones estacionales y
anuales, resultados que necesitan ser extendidos, sistemáticamente comparados y relacionados con los
flujos internos del suelo, asociados a la presencia de metano, óxido nitroso y sulfúrico. Asimismo, especial atención requiere el análisis de la cantidad y calidad de las dinámicas de materia orgánica en los suelos mundiales, no sólo porque la materia orgánica se correlaciona directamente con las coberturas vegetacionales y la actividad de la microfauna del suelo, sino también porque ella representa la mayor fuente de
carbono, donde la respiración del suelo involucra cerca del 25% del total anual que se asocia al dióxido
de carbono atmosférico. De hecho, los montos de carbono acumulados en los suelos del planeta, como
materia orgánica reciente, humus estabilizado o carbonizados (leña), se han estimado en dos a tres veces
superiores al carbono acumulado en la vegetación natural y plantaciones (Goudriaan, 1990; Houghton et
al., 1990; Houghton, 1991; Suzuki et al., 1993; Goto et al., 1994).
Con todo, la falta de antecedentes es evidente. Por ello es que han aparecido una serie de organizaciones
de colaboración para la investigación científica del tema, entre las cuales destaca la Oficina de Recursos
Mundiales de Suelo (FAO) y otros organismos reconocidos a nivel internacional. Cerca del 70% del metano atmosférico proviene de fuentes terrestres (arrozales, pantanos, digestión de rumiantes y termitas),
planteando amplias incógnitas sobre los procesos de metanogénesis asociados a la actividad microbiana o
de oxidación de metano en los suelos (Melillo et al., 1989), a lo que se agregan las incertidumbres relacionadas con el balance de intercambio de óxido nitroso entre los ecosistemas y la atmósfera (cerca del
90% de las emisiones poseen origen biótico entre las cuales se encuentran los suelos de las sabanas tropicales y subtropicales), se debe recordar que la actividad microbiológica de los suelos entrega las bases
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para los procesos de nitrificación y desnitrificación que dan por resultado la producción de óxidos nitrosos, pero las actuales mediciones aún son poco representativas para alcanzar conclusiones relevantes
(Mooney y Sombroek, 1992). Por otra parte, los atributos superficiales del suelo (color, encostramiento,
porosidad) influyen en la transferencia de calor sensible y en la reflección (albedo) de la radiación solar.
De esta forma (Mooney y Sombroek, 1992), los suelos son un determinante de los flujos de vapor de
agua, el principal gas del efecto invernadero, y numerosos atributos de los suelos inciden en las dinámicas de escorrentía, almacenamiento y transmisión de agua del ciclo hidrológico (Koster y Suárez, 1994;
Loaiciga et al., 1996), de lo que se desprende la necesidad de nuevas investigaciones representativas que
relacionen la humedad del suelo con sus dinámicas térmicas, sobre la actividad y composición microbiológica del suelo y, con la cantidad y dinámica de su materia orgánica.
Pedogénesis en Ambientes Aridos
Los aridisoles, mollisoles (en regiones circundantes a los aridisoles con características más frías o húmedas), alfisoles forestales (en los sectores más húmedos semiáridos), vertisoles (asociados a aridisoles en
cuerpos de arcillas dilatables de carácter lito o edafogenéticas), inceptisoles y entisoles se asocian a climas áridos y semiáridos y, por ende, a la vegetación desértica. Sólo en Estados Unidos se han reconocido
más de 10 órdenes de suelos en sus regiones áridas y semiáridas, a los que se les han asociado aproximadamente 2150 series específicas. Tal situación plantea por sí sola la elevada heterogeneidad de los suelos
de estos ambientes y, por ende, ejemplifica las dificultades de generalización al considerar sus propiedades físicas (Singer, 1991; Novoa, 1994).
De acuerdo con Duchaufour (1987), los suelos de este tipo de ambientes se podrían caracterizar como
poco evolucionados por la dinámica climática imperante, a lo que se le asocia una escasa materia orgánica y cobertura vegetal. En otros casos, estos suelos presentan un horizonte humífero superficial poco desarrollado. Si bien la alteración química no existe, la disgregación mecánica puede conducir a una división
fuerte del material de origen. Debido a la ausencia de estructura, las partículas son arrastradas y seleccionadas por el viento, dando lugar a suelos que contrastan por su textura (pedregosos, arenosos y arcillosos
con grietas poligonales) que, ante la ausencia de agua, su desarrollo se encuentra paralizado, de hecho y
aunque cronológicamente muchos desiertos son antiguos, los suelos son pedogenéticamente jóvenes
(Knight, 1991), con una elevada distribución del tamaño de sus partículas y de su composición mineralógica. Las características climáticas, la escasa cobertura vegetal y la lenta descomposición de la materia
orgánica, permiten asociarles una pobre agregación y baja estabilidad agregada, propiedades que dan por
resultado un elevado potencial de erosión hídrica y eólica (Phillips et al., 1993; Favis et al., 1996). Pero,
asimismo, se les atribuye una débil permeabilidad asociada a encostramientos que provocan un decrecimiento de su capacidad de infiltración y un incremento de la escorrentía superficial, permitiendo explicar
su baja capacidad de retención hídrica y a presentar poca agua disponible para las coberturas vegetales
(Singer, 1991).
El régimen climático en el que se forman los aridisoles posee una evapotranspiración potencial que sobrepasa a las precipitaciones la mayor parte del año y muy baja infiltración (Buol, 1964; Patton et al.,
1983; Strahler, 1979; Panizza, 1990; Akin, 1991). Se les ha atribuido procesos de lixiviación, por debajo
de la profundidad promedio de almacenamiento de agua, a paleoclimas húmedos (Smith, 1965; Catt,
1990), circunstancia que también podría ser explicada por la ocurrencia de precipitaciones extraordinarias
durante en las cuales se facilitan lixiviaciones profundas, dinámica climática que podría reflejar una elevada variabilidad de lixiviación de las sales solubles hacia el nivel freático y, de no producirse algún proceso acelerado que permita una nueva acumulación de sales, el suelo debería permanecer relativamente
libre de ellas, lo que dificulta integrar los presentes planteamientos a los medios áridos (Strahler, 1979;
Goudie, 1988; Buol et al., 1991; Miller, 1994). Situación a la que se le suman poblaciones microbianas
escasas, por lo que el contenido de materia orgánica es superficialmente bajo, asociándose a razones disminuidas de carbono a nitrógeno producto de la acción de bacterias nitrificantes y/o algas fijadoras de nitrógeno (Martin y Fletcher, 1943; Fuller et al., 1960; Catt, 1990; Suzuki et al., 1993; Goto et al., 1994).
En las áreas semidesérticas, en los escasos pero intensos momentos de precipitación, existen ciclos de vegetación muy cortos (desierto florido) que forman una pequeña cantidad de humus y permiten la conformación de horizontes "A" con poco color (por ejemplo, suelos serosems o suelos grises subdesérticos).
Estos cortos y raros períodos provocan una redistribución de sales cerca de la superficie que pueden llegar a conformar encostramientos y cementación cuando están en presencia de calizas o yeso o bien, si se
produce ante la presencia de sales de sodio (cloruros o fosfatos), cuya resultante se traduce en el desarrollo de intergrados salsódicos (Singer, 1991; Novoa, 1994) y un empardecimiento superficial relacionado
con anteriores períodos húmedos (Duchaufour, 1987). De esta forma, las reacciones fisicoquímicas son
menos intensas, por las limitadas cantidades de agua disponible (Thornbury, 1966; Patton et al., 1983;
Retallack, 1991), heredando gran parte de su morfología de los materiales originales (Buol, 1965). La falta de lixiviación, mantiene un contenido elevado de bases con perfiles oxidados (producto de su bajo con-
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tenido de materias orgánicas y falta de movimiento de óxidos de hierro libres), llegándose a plantear la
presencia de arcilla como resultado de procesos de desarrollo in situ (Nikiforoff, 1937; Rozanov, 1957) o
mediante procesos de intemperización superficial y profunda en los horizontes arcillosos (Barshad, 1955;
Smith y Buol, 1968) a través de perturbaciones edafológicas de dilatación y contracción propios de los
ciclos de desecamiento (Buol y Yesilsoy, 1964; Nettleton et al., 1968; Catt, 1990).
Por otra parte (Patton et al., 1983; Strahler, 1979; Retallack, 1991; Buol et al., 1991; Novoa, 1994), la característica más notable de muchos suelos de regiones áridas es la capa de acumulación de carbonatos,
probablemente desarrollados a partir de la presencia de bicarbonato de calcio que desciende por el perfil
y precipita carbonato de calcio, cuando se detiene la corriente de infiltración y se pierde por la transpiración o evaporación (capas no consolidadas de horizontes cálcicos que contienen más de 15% de carbonato de calcio equivalente, se encuentran a profundidades crecientes al incrementarse las precipitaciones).
La presencia de capas endurecidas o "petrocálcicas" a profundidades que no ofrecen correlación directa
con las precipitaciones, han sido explicadas por erosiones y sepultaciones sucesivas, pudiendo ser respuesta a condiciones paleoclimáticas (Catt, 1990). Finalmente, una tercera característica muy propia de
estos suelos, corresponde a la presencia de horizontes salinos y nátricos, desarrollados a partir de acumulaciones periódicas de agua en forma natural (depresiones del terreno) o artificial (mediante un mal manejo de acciones de regadío).
Cambio Climático y Pedogénesis en Ambientes Aridos
De acuerdo con Romero e Ihl (1991), los modelos insisten en que para las regiones subtropicales, a escala
planetaria se debe esperar una significativa reducción de las precipitaciones anuales como consecuencia
del incremento de temperaturas asociadas a la hipótesis de duplicación del dióxido de carbono (Parry,
1990; Suzuki et al., 1993; Goto et al., 1994)
De acuerdo a lo visto con anterioridad, las características de estos suelos de ambientes áridos, se relacionan con una serie de factores que retardan el desarrollo de su perfil (Donahue et al., 1987). De manera tal
que desde el punto de vista en que se ha abordado el problema en la actualidad, se encuentran asociados a
una escasa e irregular precipitación que se traduce en niveles de meteorización física mínimos, presencia
de una baja humedad relativa que impide el crecimiento de algas, hongos y líquenes, un alto contenido de
cal o carbonato de sodio en el material parental que en los ambientes montañosos y durante la noche por
la presencia de temperaturas frías, se traducen en una desaceleración de los procesos químicos, vientos
fuertes que erosionan el suelo y exponen nuevo material. Al respecto (Mooney y Sombroek, 1992), la
fuente de carbono superficial en forma de carbonatos pedogénicos, como las calcretas y los horizontes
petrocálcicos, ha sido estimada como la mayor acumulación de carbono orgánico en los suelos del planeta, pero para su desarrollo se ha requerido de un extenso periodo de tiempo de residencia en el suelo, de
lo que se desprende la necesidad de cuantificar el carbono de los suelos (superficial e inferior), requiriéndose conocer los actuales niveles de materia orgánica superficial y la micro-biomasa de los diversos biomas y agroecosistemas, a objeto de comprender la influencia anual del ingreso de materia orgánica en los
suelos y, de esta forma, determinar los componentes que son más estables del perfil y los procesos microbianos que incorporan la materia orgánica hacia el interior del perfil, en relación con la influencia de los
gases de tipo invernadero, planteándose la incógnita de cómo modelar las dinámicas de la materia orgánica en este ambiente pedogenético.
Frente a tales condiciones, se presentan cambios globales del clima, cuyos modelos indican tendencias
hacia un calentamiento que, en el caso generalizado de las regiones áridas, permite vislumbrar un incremento de 2 a 4 grados Celsius de temperatura (Beniston, 1994; Novoa et al., 1995; Novoa y Cortés,
1997) para la segunda década del siglo XXI. Tal situación se estaría traduciendo, de acuerdo con Halpin
(1994), en un desplazamiento altitudinal de 500 metros de los actuales pisos ecológicos, a los que se le
atribuiría un incremento de las precipitaciones cercano al 10% para el caso de estudio de las montañas
áridas de Sierra Nevada (Estados Unidos).
Goudie (1994), ha intentado correlacionar los efectos del cambio climático global con los procesos de desertificación (Hulme y Kelly, 1993). Sin embargo, las hipótesis de trabajo que han sido desarrolladas presentan un carácter más bien especulativo que real, por lo que los resultados alcanzados, actualmente sólo
muestran avances relativos que no son concluyentes. Tal situación radica en las escalas de modelación de
ambas problemáticas. Por una parte, los cambios climáticos han sido modelados a escalas planetarias y
sólo en los últimos 5 años han comenzado a elaborarse análisis de validación a escala regionales y locales. Mientras que las problemáticas asociadas a la desertificación, han sido abordadas a partir de situaciones locales para ir generándose las generalizaciones regionales. Entre ambos esquemas conceptuales, aún
no se encuentra el punto de conexión, siendo una tarea fundamental para las investigaciones futuras.
Los análisis de Schulz (1994) para las características del Sahara saheliano, le han permitido concluir que
la presente distribución de la vegetación representa una zonación que depende del clima, especialmente
de las precipitaciones efectivas, pero sólo para los límites semiáridos del desierto y para las áreas de de-
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sierto de sabana, en los cuales la vegetación está climáticamente controlada por este factor ambiental.
Mientras que la distribución del tipo y densidad florística son resultado de las antiguas prácticas silvopastoriles del área, propias de un paisaje antropizado, concluyendo que los cambios ambientales ocurridos en
estos márgenes, responden más bien a cambios en escalas de tiempo geológicos y se han mantenido en
forma permanente en una escala de análisis temporal de tipo secular, salvo situaciones que se asocian directamente con prácticas de utilización antrópica del espacio en condiciones de stress hídrico permanente.
El Caso Regional del Semiárido Chileno
Azócar et al. (1990) han planteado que el clima regional está generado por la interacción de tres factores:
la faja de altas presiones subtropicales asociadas al anticiclón del Pacífico Sur-oriental, la presencia de la
corriente oceánica fría de Humboldt y el relieve andino con sus cordones transversales interfluviales que
dificultan el desplazamiento de las masas de aire. Presenta gradientes climáticos pronunciados desde el litoral hacia el interior, frente a lo cual la aridez se encuentra suavizada en la costa, mientras se ve incrementada hacia el interior, con isoyetas que fluctúan entre los 25 y 300 mm de precipitación concentrada
predominantemente durante el invierno. El período seco dura entre 10 y 12 meses del año, traduciéndose
en un déficit hídrico que se ubica entre los 700 y 1500 mm para la costa e interior respectivamente. En la
franja costera se suma una abundante condensación que se constituye en un recurso hídrico de importancia para el desarrollo vegetacional que, excepcionalmente puede aportar más de 500 mm al año de precipitación adicional (Santibáñez, 1985). Por tanto, las características climáticas del semiárido transicional
chileno (Norte Chico), se traducen en una escasez periódica de agua producto de la variabilidad de las
precipitaciones, manifestado en largos y persistentes períodos de sequía (Santibáñez, 1985; Azócar et al.,
1990; Romero e Ihl, 1991). Las características asociables al cambio climático global han sido analizadas
en diversas investigaciones preliminares (Novoa y Cortés, 1997) que permiten determinar algunos comportamientos tendenciales de elementos climáticos como las temperaturas y humedad relativa, ambas con
una tendencia al incremento para una base de datos de 100 años ubicada en el área de La SerenaCoquimbo (30ºS). A lo que se agregan los planteamientos de Azócar et al. (1990), al mencionar una tendencia hacia la disminución de las precipitaciones, determinándose un desplazamiento de la isoyeta de
100 mm/año hacia el sur, provocando una desertificación que bordearía los -0,7 mm/año y, con ello, afectando a las formaciones vegetales. Esta dinámica tendencial ha sido parcialmente analizada mediante métodos indirectos, en los que se ha utilizado el análisis de caudales naturales para algunas cuencas cordilleranas (Novoa et al., 1995 y 1996). Los resultados alcanzados han permitido demostrar una tendencia positiva (incremento) de los caudales naturales, tanto mensual como anual, situación que se contradice con
los modelos aplicados en esta zona mediante la utilización de las precipitaciones (disminución) en función de las cuales se ha planteado una tendencia hacia la aridización del ecosistema (Santibáñez, 1985;
Romero e Ihl, 1991; Gwynne y Meneses, 1994). Ambas realidades científicamente comprobadas, plantean de hecho un marco de discusión en torno a la problemática del cambio global a escala regional y local del comportamiento futuro de este ecosistema.
De acuerdo con Honorato (1993), los suelos de Chile son extremadamente variados, en función de las características del paisaje y del clima. Este autor plantea una caracterización zonal, en la que los suelos de
ambientes áridos son clasificados en "zona norte", delimitando su extensión territorial desde el extremo
norte del país (17ºS) hasta Aconcagua (33ºS). La particularidad de esta zona se asocia a la aridez imperante en el clima, "que favorece el desarrollo de procesos genéticos de poca intensidad en relación con
translocaciones y transformaciones de los constituyentes. Son frecuentes así, procesos de acumulación de
sales y el desarrollo de horizontes endurecidos o cementados por carbonatos. La mayoría de los suelos se
clasifican en los órdenes Entisol, Inceptisol e Histosoles...” (Honorato, 1993:49), cuyas características de
pH permiten catalogarlos como alcalinos. El trabajo más completo que ha abordado la pedogénesis de estos suelos regionales, corresponde al elaborado por Luzio (1985) quien, plantea una clasificación en función de una serie de parámetros de relevancia para los fines del presente análisis. Comienza por caracterizar los regímenes de humedad y temperatura, estableciendo el límite entre el régimen arídico y xérico entre las localidades de Los Vilos y Cabildo (31o50` y 32o20`S), a partir de lo cual se desprende una dominancia del régimen arídico para el contexto regional, con características isotérmicas (isothermic) y condiciones de humedad de tipo secas para 360 días del año en los suelos del sistema costero (del orden de 15
kms de ancho desde la costa al interior), a partir del cual se desarrollan características de régimen térmico
(thermic) hasta cotas cercanas a los 3000 msnm, cota a partir de la cual se reconocería potencialmente un
régimen de temperatura de tipo críico (cryic), aunque este autor reconoce la inexistencia de estaciones
meteorológicas suficientes como para acotar en forma precisa estos límites específicos. A partir de tales
planteamientos básicos de correlación entre la temperatura y la humedad de los suelos, Luzio (1985)
plantea una serie de tipologías pedogenéticas, diferenciando los suelos del sector costero, de los suelos
emplazados en el interior. De esta forma, los suelos del sector costero se subdividen en suelos localizados
en terrazas marinas (caracterizados como (a) suelos débilmente desarrollados, (b) suelos con horizonte
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argílico y, (c) suelos con horizonte nátrico) y suelos "in situ" a partir de rocas ígneas. Por su parte, los
suelos del interior, se subdividen en suelos de valles intermontanos (caracterizados por la presencia de (a)
suelos sobre caliza, (b) suelos de materiales graníticos y, (c) suelos de sedimentos aluviales) y suelos en
posición de cerro.
La pedogénesis de los suelos costeros (Luzio, 1985), emplazados en terrazas marinas, ha permitido caracterizar al nivel inferior (sedimentos holocénicos y presencia de dunas) con falta de desarrollo asociado a
sedimentos gruesos recientes, superficies inestables y falta de agua (Torripsamments), la terraza siguiente
(130 a 160 msnm) muestra suelos tipo Torriorthents de diferente naturaleza a partir de la meteorización
directa del granito, los que se acompañan por horizontes nátricos (Natrargids) asociados a la impronta
marina e intergrados a Mollisols debido al mayor contenido de materia orgánica en el epipedón. Sobre estas terrazas marinas aparecerían en forma secuenciada suelos de tipo Paleorthids (160 a 200 msnm), Paleargids (200 a 250 msnm) y, Torriorthents hacia los 300 msnm. En este mismo ambiente de los suelos
costeros, se encuentran los relacionados con procesos de meteorización in situ a partir de rocas ígneas
graníticas y andesíticas, los cuales no presentan evolución, salvo la presencia de un horizonte ócrico,
permitiendo su clasificación en Lithic Torriorthent o como Typic Torriorthent cuando el sustrato rocoso
se encuentra a mayor profundidad (60 a 70 cms), caracterizándose por los bajos contenidos de arcillas y
elevado contenido de materia orgánica en el epipedón.
Pedogenéticamente, los suelos del interior (Luzio, 1985) se han desarrollado a partir del granito, las calizas y los sedimentos aluviales. Los suelos de los valles intermontanos en materiales graníticos poseen un
escaso desarrollo que es asociable a Torriorthents probablemente del grupo Tipic, los suelos sobre caliza
muestran horizontes cálcicos a través de todo el perfil (Calciorthids) pero se carece de mayores datos analíticos, los suelos de sedimentos aluviales abarcan las principales terrazas aluviales de la región. Los suelos en posición de cerro se han formado a partir de materiales graníticos, con características de desarrollo
delgado a moderadamente profundos, sin llegar a sobrepasar los 70 cms, elevado contenido de arcillas
procedentes de la descomposición del sustrato granítico y dominancia de caolinita (en la fracción arcilla)
asociable a paleoclimas más húmedos que el actual, además se caracterizan por su elevada lixiviación que
se relaciona sólo con el desarrollo de horizontes cámbicos y elevado contenido de materia orgánica del
epipedón. Todos estos suelos del interior son intergrados hacia los Mollisoles permitiendo ser clasificados como Xerollic Camborthids.
Desde el punto de vista del cambio climático global, esta zona presenta tendencias hacia un calentamiento
que se traduciría en un incremento de 2 a 4 grados Celsius de temperatura (Beniston, 1994; Novoa y Cortés, 1997) para la segunda década del siglo XXI, situación que se debería traducir en un desplazamiento
altitudinal de ascenso en 500 metros de los actuales pisos ecológicos cordilleranos y en un incremento de
un 10% de las precipitaciones precordilleranas y cordilleranas (Halpin, 1994), a la vez que una disminución de los promedios anuales de precipitación líquida (Azócar et al., 1990).
Conclusiones y Recomendaciones
Las características de cambio climático global del ecosistema semiárido transicional de Chile, al igual que
para gran parte del mundo, aún son desconocidas a cabalidad, ya que existen antecedentes contradictorios. Por una parte, se plantea una tendencia hacia la aridización del ecosistema y, por otra, tendencias de
incremento de los caudales naturales a nivel mensual y anual. Situaciones a primera vista contradictorias.
Los antecedentes sobre pedogénesis de estos ecosistemas también son extremadamente escasos en términos biogeoquímicos, por lo que salvo situaciones puntuales, los resultados alcanzados a la fecha impiden
interpolar y extrapolar conclusiones al resto del ecosistema regional, nacional o hemisférico. Aún cuando
los antecedentes son exiguos, se estima que existe un cúmulo de precedentes internacionales que justifican el desarrollo de investigaciones teóricas sobre la pedogénesis de los suelos áridos y semiáridos, a la
vez que sobre el comportamiento futuro del ecosistema en términos climáticos, antecedentes sin los cuales se hace imposible determinar correlaciones entre ambas variables ecosistémicas, a objeto de alcanzar
resultantes de aplicabilidad local.
Cabe rescatar las recomendaciones planteadas por Mooney y Sombroek (1992), en torno a las necesidades de investigación, referidas al desarrollo de nuevos métodos que permitan estudiar las respuestas de
los ecosistemas a las condiciones de cambio que se están presentando en diferentes escalas espaciotemporales. Así como el desarrollo de técnicas que permitan la reestructuración o recuperación sostenible
de los sistemas naturales, en la medida que su tendencia de variación posea connotaciones asociables a
condiciones de degradación. Y finalmente, el desarrollo de capacidades (conceptos, modelos, información básica) que permitan realizar predicciones frente a las respuestas de los sistemas naturales terrestres
(distribución de especies, procesos pedogenéticos) en condiciones de perturbación a corto y largo plazo.
En tal sentido (Mooney y Sombroek, 1992), se plantean recomendaciones de acción inmediata por parte
de la comunidad científica internacional, referidas al apoyo de las iniciativas que persiguen la comprensión de las dinámicas de los sistemas naturales terrestres y que permitan predecir sus respuestas al cam-
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bio, particularmente en relación con la cuantificación de las modificaciones que se están introduciendo en
los ciclos de carbono y nitrógeno, sostenedores de la capacidad de productividad primaria del planeta.
Una segunda acción inmediata, se refiere a la identificación y análisis de los agroecosistemas en torno a
sus condiciones de sustentabilidad inherentes y adaptabilidad al cambio climático global. A lo que se
agrega la identificación y análisis de áreas ambientalmente críticas, en las cuales se esperan impactos elevados del cambio climático, diversidades inusuales, fragilidad inherente y alto impacto sobre las comunidades humanas. Finalmente, el desarrollo de bases de datos digitales para todos los componentes del sistema terrestre que sean compatibles y de fácil lectura, a objeto de facilitar el desarrollo de programas de
monitoreo de los estados de cambio asociados a un sistema de observación global.
Discusión
Una primera discusión se relaciona con el desconocimiento real del comportamiento futuro de los ecosistemas semiáridos, en términos de los efectos del cambio climático global a escala regional y local, antecedente básico para poder extrapolar interpretaciones concretas hacia las potenciales respuestas de los
cambios pedogenéticos de esta zona. Situación que fundamenta la búsqueda de una comprensión de la dinámica atmosférica y su incidencia en los ciclos hidrológicos regionales. Ya que los antecedentes existentes sustentarían interpretaciones de tendencias hacia una verdadera desertificación en términos biológicos
al aumentar el stress natural del ecosistema, manteniendo sus condiciones actuales o, por el contrario,
tendiendo hacia condiciones de mayor biodiversidad asociables a incrementos de materia orgánica disponible.
Con todo, de acuerdo a los resultados alcanzados por Novoa et al. (1996), se estaría demostrando que no
existiría una tendencia a la disminución de las precipitaciones líquidas, por lo que el impacto asociable a
un cambio climático podría verse explicado y caracterizado mediante un aumento de las precipitaciones
líquidas y sólidas, con una predominancia de estas últimas. Esto redundaría en un cambio climático hacia
la presencia de inviernos más fríos y húmedos en términos de precipitaciones líquidas y sólidas y, en la
ocurrencia de veranos más cálidos que fundamentarían el incremento de los deshielos. Por lo que a una
escala regional y local (cordillera y precordillera del ecosistema semiárido transicional chileno), debería
radicar en mecanimos que permiten el incremento de los montos de precipitación sólida y presencia de
precipitación líquida a cotas superiores a lo habitualmente registrado, único proceso que podría explicar
el incremento de los caudales proyectados.
Así, este aumento de caudales se asocia a un incremento de las precipitaciones (líquidas y sólidas), mediante una relación directamente proporcional con la presencia de masas de aire húmedo y, por ende, de
tasas más elevadas de evaporación y evapotranspiración. Se estima que la única forma que ocurra esta situación, radicaría en un incremento de las temperaturas locales y del contenido de humedad relativa de la
atmósfera, confirmándose las apreciaciones planteadas por Brubaker et al. (1994) y por Brubaker y Entekhabi (1996), al considerar la dinámica de transporte del vapor de agua atmosférico en relación con la
hidrología y de Savenije (1996) en relación con el ciclo de la humedad del suelo como coeficiente de análisis de la escorrentía.
Agradecimientos
Por el aporte de antecedentes específicos, se desea expresar los más sinceros agradecimientos a los siguientes investigadores: Lars Barring (Universidad de Lund, Suecia), Kaye Brubaker (MIT, Estados Unidos), David Favis (Universidad de Oxford, Gran Bretaña), Naohiro Goto (Universidad de Tokyo, Japón),
A. Henderson (Universidad MacQuarie, Australia), Michael Hulme (Universidad de East Anglia, Gran
Bretaña), William Knight (Universidad Estatal de Colorado, Estados Unidos), Randal Koster (NASA,
Centro Goddard, Estados Unidos), Mario Loaiciga (Universidad de California, Estados Unidos), Mario
Panizza (Universidad de Módena, Italia), D.L. Phillips (Agencia de Protección Ambiental, Estados Unidos), Hubert Savenije (Instituto de Recursos Hídricos, Holanda), Michael Singer (Universidad de California, Estados Unidos), Nadja Tchebakova (Academia de Ciencias Rusa, Rusia) y, J. Williams (Estación
Experimental Agronómica, Texas, Estados Unidos).
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