Seguimiento de los cambios de usos y su influencia en las comunidades y hábitats naturales en la cuenca del Mar Menor, 1988-2009, con el uso de SIG y teledetección

Resum

RESUMEN TESIS DOCTORAL SEGUIMIENTO DE LOS CAMBIOS DE USOS Y SU INFLUENCIA EN LAS COMUNIDADES Y HÁBITATS NATURALES EN LA CUENCA DEL MAR MENOR, 1988-2009, CON EL USO DE SIG Y TELEDETECCIÓN Introducción y objetivos En los espacios mediterráneos, los patrones globales de cambio en el uso y aprovechamiento del territorio apuntan a una polarización general de los usos, con un importante avance de las superficies artificiales y del regadío en detrimento de los secanos que son abandonados tradicionalmente el análisis de la ocupación del territorio ha sido analizado a escala de municipio, comarca, comunidad autónoma, etc. En el presente trabajo se ha seleccionado la cuenca de drenaje del Mar Menor como área piloto para el estudio de los cambios de usos en cuencas agrícolas mayoritariamente en regadío de ambientes mediterráneos. Se pretende responder a las siguientes preguntas: ¿Qué metodología sería adecuada para la obtención de una serie de mapas de usos y aprovechamiento para la cuenca de drenaje del Mar Menor con el uso de imágenes históricas del satélite Landsat? ¿Cómo han afectado los cambios de uso del suelo en la cuenca a las comunidades naturales y de aves en términos de biodiversidad y valor ecológico? ¿Cómo han afectado los cambios de uso del suelo en la cuenca, en cuanto a la dinámica hídrica y los efectos de ésta sobre los espacios protegidos albergados en su cuenca, los humedales costeros? Por ello, los objetivos generales de la presente tesis son: i) Mejorar los procedimientos para la obtención de una serie de mapas de usos y coberturas fiable a partir de imágenes históricas procedentes del satélite Landsat, que nos permita analizar las tendencia a largo plazo que afectan a la biodiversidad de la cuenca del Mar Menor; ii) Generar una serie de mapas con una suficiente resolución espacial y temporal que permita un posterior análisis de los cambios de usos y del paisaje de la cuenca, así como de los propios humedales; iii) Caracterizar la implicación de los cambios de uso y de paisaje en la evolución de las comunidades vegetales y de aves, así como sus implicaciones en la conservación de las mismas; iv) Analizar los cambios en los humedales del Mar Menor y, evaluar en qué medida responden a los cambios de uso a una doble escala: la de cada humedal y el conjunto de la cuenca del Mar Menor y, valorar sus implicaciones desde la perspectiva de la Directiva Hábitat. Metodología Se ha utilizado diferentes herramientas: por un lado la teledetección que permite obtener los mapas de usos y coberturas necesarios para su posterior análisis. Hay que tener en cuenta que en la cuenca se incluyen de forma parcial diferentes municipios, lo que supone una dificultad a la hora de utilizar los datos de la estadística agraria. Los mapas existentes tales como el Corine Land Cover (resolución espacial 1:100000 m y temporal 1990, 2000 y 2006) o el Sistema de Información de Ocupación del Suelo en España - SIOSE (resolución espacial 1:25000 y temporal 2005 únicamente) poseen una resolución espacial insuficiente o la temporal no es la adecuada para este estudio. Por otro lado, se ha realizado el estudio de la serie temporal de mapas para caracterizar las tendencias de cambio en los usos y la estructura de manchas del paisaje mediante la generación de matrices de cambio y la aplicación de diferentes análisis estadísticos (clasificación, ordenación y modelos de regresión) se han estudiado las implicaciones de estos cambios en las comunidades vegetales y naturales de la cuenca del Mar Menor. Resultados y Conclusiones Entre los principales resultados que se han obtenido se incluyen el desarrollado un nuevo procedimiento de clasificación de imágenes de satélite del sensor TM y ETM+ de Landsat (para series históricas): "IE+EPM+R (randomclasiter)", con el que se han obtenido la serie fiable de mapas de usos y aprovechamiento de la cuenca del Mar Menor, 1988-2009. Una nueva metodología para el análisis de los patrones de cambio basada en ordenación y clasificación de los píxeles para mantener la dimensión espacial. La aplicación de un nuevo enfoque para el análisis de los cambios en el territorio, la cuenca de drenaje como unidad funcional territorial e hidrológica, la necesidad de gestionar los impactos de la agricultura a escala de cuenca surge aquí como una cuestión fundamental para el mantenimiento de la biodiversidad. PhD THESIS ABSTRACT MONITORING LAND-USE CHANGES AND THEIR INFLUENCE IN NATURAL COMMUNITIES AND HABITATS IN THE MAR MENOR WATERSHED, 1988-2009, WHITH APPLICATION TO GIS AND REMOTE SENSING TECHNIQUES Introduction and objectives In Mediterranean landscapes, the global patterns of change in the use and exploitation of the territory aimed at a general polarization of uses, with an important progress of artificial surfaces and irrigation to the detriment of the dry lands, which are traditionally abandoned. The analysis of the occupation of the territory has been analyzed at the level of municipality, region, etc. In the present study, the Mar Menor drainage watershed has been selected as a pilot area for the study of changes of use in agricultural watersheds, mostly in irrigation, in Mediterranean environments. It aims to answer the following questions: Which methodology would be suitable for obtaining a series of maps of uses and exploitation for the Mar Menor drainage watershed by means of historical Landsat satellite images? How the land-use changes in the watershed have affected to natural and bird communities in terms of biodiversity and ecological value? Hoe the land-use changes in the watershed have affected to water dynamics and its effects on protected areas housed in its watershed, the coastal wetlands? Therefore, the general objectives of this thesis are: i) Improve procedures for obtaining a series of reliable land use and land cover mapping by means of historical images from the Landsat satellite, which allows us to analyze the long-term trend that affects biodiversity in the Mar Menor watershed; ii) Generate a combination of maps with appropriate spatial and temporal resolution that allows further analysis of the land-use and landscape changes of the watershed, as well as its wetlands; iii) Characterize the implication of land-use and landscape changes on the evolution of plant and bird communities, as well as the implications for their conservation; iv) Analyze the changes in the Mar Menor wetlands and assess its response in relation to land-use changes at two spatial scales: wetland and the whole of Mar Menor watershed. These results are assessed from the perspective of Directive Habitat. Methods We used different tools: on the one hand, remote sensing that allows us to obtain land uses and land cover maps necessary for further analyses. It is important to consider that there are different municipalities included partially in the watershed, which is a difficulty when agricultural statistics data are used. Existing maps such as Corine Land Cover (spatial resolution 1: 100000 m and for the years 1990, 2000 and 2006) or the Information System for the Occupancy of Land in Spain - SIOSE (spatial resolution of 1: 25000 and from 2005) have an insufficient spatial resolution, or temporal resolution is not adequate for this study. On the other hand, it has been updated the study of temporal series of maps in order to characterize the changing trends in the uses and fragmented landscape by generating matrixes and the application of different statistical analyses (classification, ordination and regression models). The implications of these changes have been studied in plant and natural communities in the Mar Menor watershed. Results and Conclusions Among the main results that have been obtained from this study, it is important to highlight the development of a new process of classifying Landsat satellite images of sensors TM and ETM+ (for historical series): "IE + EPM + R (randomclasiter)", whereby an appropriate series of land uses and exploitation maps have been obtained for the Mar Menor watershed, 1988-2009. A new methodology for analyses patterns of change based on ordination and classification of the pixels to maintain spatial dimension. The application of a new approach to the analysis of changes in the territory, the drainage watershed as a functional, territorial and hydrological unit, the need of managing the impacts of agriculture at a watershed scale emerges here as a key issue for maintaining the biodiversity.