Arborización de la ciudad

GRACIELA AROSEMENA DÍAZ
En The Nature of Cities

Graciela es investigadora y profesora de espacios urbanos en la Universidad de Panamá y autora de "Agricultura urbana: Espacios de Cultivo para una ciudad sostenible"

La arborización en la infraestructura verde urbana

     El impacto que están generando los problemas ambientales, locales y globales, sobre los entornos urbanos no tienen precedentes en la historia urbana. Es fundamental un nuevo planteamiento del sistema de espacios libres y verdes urbano. Es por ello que la ecología, biología y la climatología, son disciplinas que han adquirido una mayor relevencia en el paisajismo, en la planificación y diseño de espacios abiertos.

     Las funciones del verde actual están definidas principalmente por las necesidades que fueron concebidas  en el movimiento higienista vinculado a la ciudad industrial del siglo XIX. La contaminación ambiental fue el impulsor de los espacios abiertos públicos en aquel momento, y paralelamente, fue reconocida la necesidad de socialización y recreación. El espacio verde actual es heredero de la ciudad industrial, y aunque la necesidad de aire limpio e interacción social continúan vigentes, los retos ambientales -a los que se enfrentan las ciudades en el siglo XXI-, implican reformular el concepto de espacio verde. El verde urbano en la actualidad requiere ser entendido como una infraestructura ecológica, que actúa como elemento vertebrador de las funciones ecológicas necesarias en la ciudad. Es fundamental en la reproducción de muchos procesos naturales en la ciudad: constituyendo corredores de conexión con los hàbitats naturales del entorno, incrementando el grado de diversidad biológica y la capacidad auto generativa del ecosistema mismo, así como un importante papel en la prevención del efecto “isla de calor”, la resiliencia de las ciudades al cambio climático, entre otros.
     La funcionalidad del verde, en términos de infraestructura urbana, se refiere a la posibilidad de asumir el sistema verde urbano como instrumento para atenuar y orientar el desarrollo urbanístico de la ciudad, imprimiendo a este una connotación de elevada calidad ambiental, en la cual la infraestructura verde conforma la estructura.
     La realidad es que la aproximación sistémica del territorio se debe traducir en una aproximación sistémica de la ciudad, que forma parte del territorio, de tal forma que la ciudad debe ser reconectada a la matriz biofísica territorial. Por eso los espacios verdes, desempeñan un papel capital: responder a los problemas ecológicos y ambientales.
Otra de las concepciones ideales de los espacios verdes actuales es que se pretende que constituyan un sistema, esto es, que se conciban como un todo comunicado y continuo, donde el conjunto de las distintas piezas tenga más valor que la simple suma.
     La continuidad del sistema verde se opone a la cración de guetos. La ciudad debe incorporar las áreas verdes como parte de su propio tejido, y no como un bien que hay que buscar lejos de él. Cuando se configura en el tejido urbano en forma de red compleja y se relaciona al sistema de los espacios abiertos periurbanos, representa una solución eficaz para el mejoramiento del ecosistema urbano.
     En este sentido, la red verde urbana asume las connotaciones de una verdadera y propia infraestructura que, a la par de las otras, asume funciones estructurales de la organización de la ciudad.
     Así, los nuevos sistemas verdes se construyen desde la idea de recuperar las conectividades ecológicas perdidas, pero también sobre la base de cada uno de los nuevos espacios que se pueden establecer. Concepto que va de la mano de la visión integral del paisaje, ya sea natural o antropizado. Esta visión integral permite una mejor protección del paisaje a través de la introducción de corredores que vinculen el espacio urbano con el rural y forestal. Esta iniciativa se hace evidente en la planificación de ciudades como Ámsterdam, Múnich y Berlín.

Ecología urbana e infraestructura verde
     La ecología urbana plantea una forma distinta de comprender la ciudad, como un ecosistema. No es nada nueva la idea de analizar la ciudad como un sistema vivo, se tiene noción de este concepto desde Patrick Geddes, considerado el padre de la ecología urbana, en 1904 con su “City developments”. Pero no fue hasta el año 1973 cuando fue reconocida seriamente la importancia del análisis del ecosistema urbano en el programa Man and Biosphere de la UNESCO.
     Para comprender mejor el concepto, se hace referencia primeramente al ecosistema natural, el cual no es más que un conjunto de elementos bióticos y abióticos que interrelacionan entre sí, produciéndose entre ellos flujos de materia y energía. Los elementos bióticos (los seres vivos), necesitan degradar energía y materiales para mantenerse vivos, pero en los ecosistemas naturales son únicamente las plantas quienes tienen la posibilidad de regenerar esta energía, a través de la fotosíntesis.
     A continuación, se resumen brevemente cuáles son las características de la ciudad que se desprenden de la ecología urbana:
     Las ciudades no producen ninguno de los recursos que consumen y necesitan explotar otros ecosistemas para poder funcionar. Es por ello que, desde el punto de vista de la productividad ecológica, el ecosistema urbano es considerado un sistema heterótrofo (Naredo, 1997; Rueda, 1995), – que se alimenta de otros -, al depender de otros ecosistemas naturales y agrícolas que muchas veces se encuentran a grandes distancias de la ciudad.

• En la ciudad, la mayor parte del flujo de los recursos que importa para funcionar – materia, energía e información -, se realiza en sentido horizontal (a través de sistemas de transportes como el ferrocarril, autovías, redes de energía), a diferencia de los ecosistemas naturales que lo hacen, en la mayoría de los casos, de forma vertical. En otras palabras, el metabolismo de las ciudades es lineal (Rueda, 1999). Dependiente de combustible fósil y emisor de gases efecto invernadero
• Los recursos (materia, agua y energía) una vez consumidos y metabolizados en la ciudad, son devueltos al sistema ecológico en forma de contaminación sólida (residuos), líquida (aguas residuales), y gaseosa (contaminación atmosférica).
• En las zonas urbanas las condiciones “naturales” de un territorio son transformadas, desde el suelo y el subsuelo, alterando la permeabilidad hídrica, la reducción de la capa vegetal, el clima etc. Dando lugar a procesos naturales alterados, que por tanto ya no lo serán más, pasando a ser procesos ecológicos propios del sistema urbano.

     La alteración provocada por las ciudades sobre los ecosistemas naturales se pueden palpar a través modificaciones micro climáticas y de los desequilibrios en los ciclos naturales, principalmente del dióxido de carbono (CO₂ ), del nitrógeno (N),  monóxido de carbono (CO), dióxido de azufre (SO₂), ozono (O₃), el ciclo natural del agua.  Estas alteraciones ocasionadas por la ciudad son recogidas por los siguientes ámbitos de acción ambiental:

     Atmósfera. La afectación atmosférica se caracteriza principalmente por el aumento de la contaminación ambiental, polución, especialmente aumento de las emisiones de CO₂ y CO, vinculados al consumo de combustibles fósiles. Esto está estrechamente relacionado con el modelo de ciudad dependiente de redes de transportes para obtener los recursos que necesita y para funcionar internamente. Paralelamente, el dióxido de nitrógeno (NO₂), producido por la combustión en vehículos motorizados y plantas eléctricas, al reaccionar con compuestos orgánicos volátiles, como gases hidrocarburos, en presencia de abundante luz solar, genera ozono troposférico (O₃), es por esto que habrá mayores concentraciones de ozono cuando la radiación solar es más intensa, en el caso de Panamá, esto ocurriría principalmente durante la estación seca. Cabe señalar que el ozono provoca problemas para la salud desde irritaciones en los ojos, fosas nasales, hasta bronquios e infecciones pulmonares.

     Ciclo hídrico. Las ciudades inciden sobre el ciclo del agua a través de la extracción de agua en espacios naturales, y la contaminación de las aguas, provocando alteración de acuíferos naturales, y generando en el medio urbanizado inundaciones, debido la falta de cobertura vegetal en la ciudad, aumentando escorrentías superficiales.

     Ámbito energético. El alto consumo de energía en la ciudad contribuye al agotamiento de energías no renovables, que a su vez aumenta emisiones de gases efecto invernadero, contribuyendo al cambio climático.
     Paralelamente el fenómeno (efecto de ‘isla de calor’), generado por modelos urbanos de la alta densidad de construcciones y materiales acumuladores de calor (hormigón, asfalto, etc.), eleva la temperatura urbana. Por último, la combustión energética además libera otras sustancias que contribuyen a la contaminación atmosférica deteriorando la calidad del aire.

     Biodiversidad.  El espacio urbanizado, usualmente ha conllevado la pérdida de una cobertura de suelo natural, en no pocos casos ello se traduce en pérdida de hábitat de fauna y flora. Además, las ciudades representan una interrupción de las conexiones ecológicas del territorio, dificultando en ambos casos la conservación de la biodiversidad.
     Las ciudades forman sistemas complejos en las cuales se producen numerosas relaciones e intercambios de materia y energía, pero a su vez son las principales explotadoras de los ecosistemas naturales y sus conexiones se extienden sobre todo el planeta, siendo responsables del crecimiento entrópico global.
     De tal forma que las ciudades se han convertido en parásitos del entorno, consumiendo recursos y a su vez contaminando los sistemas ecológicos que a su vez deterioran la habitabilidad de la propia ciudad. En este escenario, es evidente la necesidad de cambios estructurales de los espacios urbanos, en diversos ámbitos. Uno de ellos es la reconversión de la vegetación urbana de forma tal que responda, no a todos, pero a varios de los problemas ambientales urbanos y los retos futuros.

El papel de la arborización en la construcción de la infraestructura verde urbana
     ¿Cómo la vegetación y los espacios verdes pueden responder a los problemas ecológicos y ambientales de la ciudad, y dar soluciones para conseguir un planeamiento urbano ambientalmente equilibrado?.  Los nuevos planteamientos de la naturaleza en la ciudad ya no se limitan a un espacio agradable y con vegetación ornamental, ahora son prioritarios objetivos que van desde
la habitabilidad de los espacios libres para la población, la importancia de la continuidad espacial dentro de la ciudad, hábitat para la biodiversidad y el cambio climático.

Ciclo del agua
     El ciclo del agua al entrar en el sistema urbano sufre una serie de alteraciones que se traducen en impactos ambientales y en riesgos hidrológicos, que pueden ser prevenidos o mitigados con diversas estrategias de arborización. Por un lado, el consumo urbano desmedido de agua impide la protección a largo término de los recursos hídricos y, por otro lado, el régimen de precipitación pluvial se está modificando a causa del cambio climático. Los eventos extremos se van alternando, sequías y lluvias torrenciales de alta intensidad se espera que sean más frecuentes, toda vez que continúa aumentando la temperatura global. Como resultado, el riesgo de sequías y de inundaciones se incrementa.
     Esto se traduce en la promoción del consumo sostenible de agua, lo que en términos de la infraestructura verde implica el uso de vegetación adaptada al clima, de tal forma que durante la estación seca no sea requerido el riego. Paralelamente el agua lluvia en un ambiente impermeable como el urbano, entra en conflicto con la red hídrica que naturalmente atraviesa las zonas urbanas, lo que en su conjunto representa un riesgo de inundación. Por lo que una política urbana de infraestructura verde debe estar encaminada a la recuperación de las riberas de los ríos urbanos, principalmente con la siembra de vegetación arbórea de ribera, y además el aumento de la superficie vegetada dentro del tejido urbano. La creación de bosques urbanos es fundamental para controlar la erosión y proteger la red hídrica de las ciudades.
     Cada año, las inundaciones causan daños considerables en las zonas urbanas.
     La infraestructura verde puede contribuir a gestionar el agua lluvia, absorbiendo agua en un mayor porcentaje de superficie vegetada, a través de sistemas inundación temporal controlada y diseñada de plazas (United States Environmental Protection Agency, 2016), o sistemas de bio retención de agua lluvia, convirtiéndose estos en un equipamiento fundamental en el diseño de plazas, parques urbanos y periurbanos, e incluso en cordones verdes de las vías públicas. Paralelamente, la arborización además de contribuir a absorber el agua lluvia, controla la escorrentía en el origen, reduciendo erosión y contaminación en los cursos de agua (Vargas, McPherson, J, Simpson, Peper, Gardner, & Xiao, 2008).

La conservación de bosques de galería y el mantenimiento de márgenes de los ríos libres de edificación, son estrategias fundamentales en la constitución de una infraestructura verde que prevenga inundaciones. Foto: Graciela Arosemena. Antiguo Fuerte Clayton, Ex-Zona del Canal (Panamá).

Implicaciones en la mejora de la calidad del aire
     Los árboles de la ciudad pueden reducir algunos contaminantes del aire. La contaminación se reduce directamente cuando las partículas de polvo y humo quedan atrapadas en la vegetación. Además, las plantas absorben gases tóxicos, especialmente aquellos originados por la combustión de vehículos motorizados.
     Paralelamente, las altas temperaturas aceleran la formación de contaminación, como es el caso del ozono (O₃) troposférico. En ese sentido el efecto moderador de la vegetación, especialmente de la arborización puede reducir las temperaturas y a su vez reducir la formación de contaminantes. Recientemente, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA), reconoció que la arborización es una medida para reducir el O_3.
     El dióxido de carbono es otro de los compuestos contaminantes del aire que contribuye al cambio climático. La arborización urbana puede reducir los niveles de CO₂ mediante la captación del gas a través de sus hojas con la fotosíntesis, y el secuestro de CO₂ en tronco, ramas y raíces mientras está creciendo; y además la regulación del microclima urbano reduce las temperaturas extremas y se reduce el consumo energético asociado a los aires acondicionados. (Sorensen, Barzetti, Keipi, & Williams, 1998).
      Los árboles extraen contaminantes de dos formas principalmente:

• Incorporan gases y contaminantes a través de las estomas de sus hojas. Los gases ingresan al interior de las hojas, donde hay mucha agua. Muchos gases se disuelven y cambian de estado.
• Capturan partículas en la superficie de las hojas
• Lo ideal es que el árbol tenga muchas hojas y sea de gran tamaño.
• Absorben gases contaminantes (por ejemplo, NO₂, SO₂), interceptan PM₁₀ (polvo, ceniza, polvo y humo)_.

      En un estudio sobre bosques urbanos en Honolulu (Hawaii), encontró que 43,817 árboles en la ciudad remueven cerca de 9 toneladas de contaminantes atmosféricos, un servicio ambiental estimado en $47, 365.00 dólares (Vargas, McPherson, Peper, & Et. al., 2007).
     De forma tal que, en el momento de escoger las especies de árboles para ser ubicados en los espacios abiertos urbanos, deben considerarse las características morfológicas que sean más idóneas para las funciones de absorción de gases contaminantes, o para la prevención de formación de ozono. Los aspectos ornamentales quedan así en un segundo plano.

El arbolado viario es fundamental para mantener sombreado el paso de los automóviles y evitar que, por la acción de la radiación solar, los contaminantes como NO, y los hidrocarburos no metálicos, provenientes de fuentes móviles (automóviles), se transformen en ozono. Foto: Graciela Arosemena

Regulación del clima y resiliencia al cambio climático
     Uno de los principales aspectos que deben afrontar las sociedades urbanas en el siglo XXI es cómo frenar sus emisiones de gases invernadero y adaptarse a los efectos ya presentes del cambio climático. En Panamá por ejemplo, uno de los efectos asociados al cambio climático es el incremento de la temperatura absoluta, la cual podría aumentar entre un 1º y 3 ºC, durante los meses en los cuales hay mayores temperaturas: abril y mayo (CATHALAC, 2008). Y los eventos de temperaturas máximas absolutas superiores a 38ºC serían rebasados hacia el año 2020 (CATHALAC, 2008).
     En ciudades de climas calurosos, los episodios extremos de temperatura que se prevén son de mayor gravedad debido a las condiciones adversas de base, asociadas al efecto de ‘isla de calor urbana’ (ONU-HABITAT, 2011). Un problema generado por la alta densidad de construcciones y materiales acumuladores de calor (hormigón, asfalto, etc.), por la concentración de actividades antrópicas generadoras de calor (tráfico, climatización, etc.). De hecho, según los mapas de vulnerabilidad al cambio climático de las distintas unidades ecológicas de Panamá, en lo referente a la temperatura, el Área Metropolitana Pacífica (Panamá), tiene una vulnerabilidad media alta a cambios en el incremento de la temperatura (Tremblay & Ross, 2007).
     Teniendo en cuenta que el aumento de temperatura de 1ºC supone un incremento de consumo energético en la climatización de entre 3 y 4%, y puede llegar hasta un 10%, el consumo energético podría aumentar hasta un 30% con un incremento de temperatura de 3ºC.
     Para atenuar los efectos de la isla de calor y reducir los altos consumos energéticos es esencial la planificación del arbolado como climatizador natural del microclima urbano.
     Las variables ambientales fundamentales para el confort térmico humano incluyen radiación solar, temperatura en las superficies urbanas, temperatura del aire, humedad y velocidad del viento. Se ha demostrado en diversas investigaciones que la arborización urbana puede mejorar estas variables ambientales a través de la prevención de la radiación solar y la reducción del calentamiento de las superficies de las edificaciones, que se suman el efecto reducción de la temperatura del aire a través de la evapotranspiración. (Akbari & et al., 1992) (Simpson & McPherson, 1996); (Georgi & Zafiriadis, 2006). En resumidas cuentas, el arbolado urbano interviene en la modificación del clima en zonas cálidas, principalmente en los siguientes tres efectos (Akbari H. , 2002):
Sombreado: Las copas de los árboles interceptan la radiación solar evitando el calentamiento de las edificaciones, asfalto y pavimentos.
Evapotranspiración: La transpiración de las hojas, requiere energía calorífica capturada del ambiente, produciéndose un descenso de la temperatura en su entorno.

Las copas de los árboles generan una pantalla protectora contra la radiación solar, minimizando el efecto isla de calor en las ciudades. Foto: Graciela Arosemena.

      La capacidad del arbolado para la modificación del clima urbano, sobre todo para la reducción de las altas temperaturas, depende fundamentalmente del grado de cobertura arbórea, es decir el porcentaje de superficie urbana situada bajo la proyección de la copa de los árboles, así como de la tipología y la densidad de las copas.
     Sobre el efecto refrescante de la vegetación en ambientes urbanos, se ha reportado que mediciones hechas en distintas ciudades del Norte, tal como el estudio realizado en el parque zoológico de Berlín (Hoerbert, 1982). En este estudio  las diferencias de temperatura fueron de 5-7°C y la humedad relativa variaba un 10%[1] y reporta variaciones de entre 3 y 8 ºC para distintas composiciones y especies de árboles, las mediciones se hicieron también en distintas épocas el año.
     Mediciones sobre el efecto de las sombras se han realizado en estudios en donde se valoraban diseño, tipologías de edificio, paisaje y climas, encontraron que el ahorro energético estaría alrededor del 25% al 80%[2]. Los mayores ahorros fueron asociados con la densidad y extensión de las sombras, siendo la radiación solar la mayor fuente de ganancias de calor (Simpson & McPherson, 1996).

Conservación de la biodiversidad y patrimonio natural
     Desde una óptica ambiental, los espacios abiertos urbanos, además de ejercer funciones de control climático, o de filtro para la contaminación atmosférica, entre otros, debe garantizar la conservación de la diversidad biológica, y una permeabilidad que permita las conexiones ecológicas, mantenido valores ambientales y paisajísticos.
     Las ciudades pueden jugar un papel primordial en la conservación de la biodiversidad a través de estrategias que incluyen la introducción de ecosistemas y hábitats en el tejido urbano, o la preservación de los preexistentes, además la creación de espacios verdes urbanos continuos que garantice la conectividad biológica y controlen la fragmentación territorial (Generalitat de Catalunya, 2002). Un objetivo fundamental de ello es establecer como elemento vertebrador del territorio una red continua de espacios naturales, que atraviese la ciudad y conecte los espacios naturales periurbanos con los espacios naturales urbanos.
     Es evidente la necesidad de aumentar la natura en la ciudad y fortalecer las conexiones entre la ciudad y su entorno, y una de las piezas claves para conseguirlo son las estrategias de arborización urbana, orientadas a proporcionar efectivamente hábitat a especies de aves, mamíferos principalmente. Los árboles proveen hábitat, refugio y alimento para la fauna local. Para garantizar una arborización que restaure la biodiversidad ecológica en las ciudades, debe escogerse especies vegetales nativas, las cuales son a las que la fauna está acostumbrada. De hecho, el uso de especies exóticas es una de las causas directas de amenaza de la biodiversidad y la conservación de ecosistemas, junto con la destrucción de hábitat.
     Por el contrario, las especies nativas de árboles en ambientes urbanos proveen alimento a fauna, que sería reducida o ausente en el caso de árboles exóticos. Además, árboles nativos incrementan la riqueza y diversidad de fauna, con lo cual una estrategia importante de arborización urbana es el reconocimiento cuáles especies nativas de árboles son hábitat de determinada fauna, con tal de establecer un hábitat biodiverso en el entorno urbano.

Parque Natural Metropolitano, en medio de la ciudad de Panamá. Bosque húmedo a seco tropical reserva de biodiversidad que brinda servicios ambientales tales como actuar de esponja de agua lluvia y sumidero de gases contaminantes. Por todas estas funciones, debe ser considerado un equipamiento de la infraestructura verde de la ciudad. Foto: Graciela Arosemena.

Un nuevo modelo de espacios abiertos urbanos
     El impacto que están generando los problemas ambientales, locales y globales, sobre los entornos urbanos no tienen precedentes en la historia urbana, lo cual amerita no solamente repensar la forma de planificar y construir ciudades, sino además, es fundamental un nuevo planteamiento del sistema de espacios libres y verdes urbano. Es por ello que la ecología, biología y la climatología, son disciplinas que han adquirido una mayor relevencia en el paisajismo, en la planificación y diseño de espacios abiertos, para la configuración de verdaderos equipamientos urbanos.
     Ninguna ciudad puede afrontar los retos ambientales del siglo XXI, sin considerar la construcción de una infraestructura verde ecológica.

Trabajos citados
 Akbari, & et al. (1992). Cooling our communities: A Guidebook to tree planting and light colored surfacing. . U.S.A EPA, Ofice of Policy Anallysis, Climate Change Division, Washington, D.C.
CATHALAC. (2008). Potential Impacts of Climate Change and Biodiversity in Central America, Mexico and Dominican Republic.
Georgi, N., & Zafiriadis, K. (2006). The Impact of trees on microclimate in urban areas. Urban Ecosyst .
Hoerbert, M. (1982). A climatic and air hygienic aspects in planning of iner-city open spaces: Berliner Grosser Tiergartes. Energy and Buildings , 5 (1).
Naredo, J. (1997). Sobre el origen, eluso y el contenido del término sostenible. Cuadernos de Guincho .
ONU-HABITAT. (2011). Informe mundial sobre asentamientos humanos. Las ciudades y el cambio climático: Orientación para polítcas. Londres: Earthscan.
Rueda, S (1995)  Ecologia Urbana: Barcelona i la seva Regió Metropolitana com a referents. Ed. Beta Editoria
Simpson, J., & McPherson, E. (1996). Potential of tree shade for reducing residential energy use in California. Journal of Arboriculture (22).
Sorensen, M., Barzetti, V., Keipi, K., & Williams, J. (1998). Manejo de las áreas verdes urbanas. Documento de buenas prácticas. Banco Interamericano de Desarrollo. División de Medio Ambiente del Departamento de Desarrollo Sostenible., Washington, D.C.
Tremblay, L., & Ross, E. (2007). A Preliminary Assessment of Ecosystem Vulnerability to Climate Change in Panama.McGill University and Smithsonian Tropical Research Institute, Panama.
United States Environmental Protection Agency. (2016). Green Infrastructure and Climate Change. Collaborating to Improve Community Resiliency.
Vargas, K., McPherson, G., Simpson, J., Peper, P., Gardner, S., & Et al. (2008). Tropical Community Tree Guide. Benefits, Costs, and Strategic Planting. United States Department of Agriculture. Forest Service. Pacific Southwest Research Station.
Notas
[1]  Mascaró, L. R. AMBIÊNCIA URBANA = URBAN ENVIROMENT. Sagra-D. C. Luzzatto, Porto Alegre, 1996.
[2]Meier, A.K. STRATEGIC LANDSCAPING AND ARI-CONDITIONING SAVINGS: A LITERATURE REVIEW. Energy and Buildings. 1990. 

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