El área de estudio se inserta en el sector altitudinal más elevado del PNSN, situado en el sector occidental de la Cordillera Bética, en la Serranía de Ronda (sur de España, Figura 1). El PNSN presenta una riqueza orográfica, geológica y climática que se traduce en una gran variedad de paisajes y sistemas naturales. Todos estos sistemas naturales han sido afectados y/o modelados por la acción humana a lo largo de siglos debido a la tala masiva para obtención de carbón vegetal y materia prima para construcción naval y por el pastoreo y el fuego. Ello introdujo cambios en la composición, fisionomía y estructura de la cubierta vegetal, en el sistema geomorfológico, especialmente, por la acción de las aguas de escorrentía superficial, y, por tanto, en los suelos que, en algunas zonas del espacio natural muestran graves procesos de degradación y desertificación (Delgado Peña et al., 2021; Gómez Zotano & Olmedo Cobos, 2021; Menjíbar-Romero et al., 2024).

El PNSN tiene un carácter eminentemente montañoso: su relieve oscila entre 1.000 y 1.919 m.s.n.m. en el pico La Torrecilla, y presenta una gran complejidad topográfica, geológica y geomorfológica. Esto que se resuelve en: profundos valles y barrancos en el sector meridional y oriental, con litologías peridotíticas y esquistosas dominantes; crestones serranos en los sectores septentrional y occidental, de roquedo básicamente calcáreo; y ambos articulados por un macizo sobreelevado y amesetado en el sector central, constituido también fundamentalmente por rocas calcáreas, afectadas por un fuerte diaclasamiento y procesos kársticos exógenos y endógenos, así como periglaciares (Delannoy, 1999; Menjíbar-Romero et al., 2024).

Es en este macizo donde se sitúa el área experimental del estudio, el cual puede considerarse un espacio de alta montaña Mediterránea pues las condiciones bio-climáticas por encima de la cota de 1.600 m así lo atestiguan (Figura 2). Olmedo-Cobo & Gómez-Zotano (2017) identifican en este espacio una variedad climática mediterránea de carácter semi-continental con ombroclima subhúmedo-húmedo, con condiciones de alta montaña en las cumbres: régimen semi-continental hiperhúmedo cacuminal, superando 1.300 mm y^-1, especialmente en las vertientes mejores expuestas a las masas de aire húmedas atlánticas, y menos de 9 °C de temperatura media anual, llegándose a registrar temperaturas mínimas absolutas por debajo de -15 °C en los meses de invierno, en los fondos de vaguada y rellanos del este macizo. De este modo, aunque la altitud puede considerarse baja para catalogar este espacio como alta montaña, la conjunción de una serie de factores geográficos lo permite: las altitudes por encima de esos 1.600 m.s.n.m. ocupan una superficie de extensión suficiente para dar entidad orográfica de altiplanicie sobreelevada, abierta a la llegada de masas de aire subpolares, tanto marítimas del atlántico, como continentales del interior europeo; a ello contribuye la existencia de relieves con suficiente altitud que la separan de la cercana costa, reduciendo la influencia suavizadora de las temperaturas que ejerce frecuentemente el mar. Además, en el paisaje eco-geomorfológico, se observan evidencias que atestiguan este carácter de alta montaña: especies vegetales adaptadas a condiciones térmicas frías y vientos intensos (arbustivas: Bupleurum spinosum Gouan, Juniperus sabina (sabina rastrera), Erinacea anthyllis L.; arbóreas: Quercus faginea subsp. alpestris Boiss.); en sectores menos expuestos el viento y con mayor espesor de suelo, crecen individuos aislados o en pequeños rodales de Abies pinsapo Clemento ex Boiss. pero sin alcanzar demasiada altura; y presencia de morfologías periglaciares, si bien en muchos casos son formas heredadas de periodos climáticos más fríos que el actual. Por ejemplo, son muy frecuentes los crecimientos de cristales e hielo entre grietas e, incluso, en superficie, en el regolito de materiales blandos.

La Tabla 1 sintetiza las fuentes de información y tipos de datos utilizados para la realización de este trabajo. Por un lado, se utilizaron geodatos disponibles para descarga gratuita en webs públicas y geovisores, caso de variables topográficas, geológicas y de usos y coberturas del suelo. Por otro lado, también se procedió a generar geodatos propios a partir de procedimientos cartográficos, de campo y de laboratorio.

En un sector de la zona de mayor elevación del parque nacional, conocida como Hoyas de Tolox, entre Puerto de Pilones y el pico Torrecilla, con una altitud que oscila entre 1.650 y 1.750 m.s.nm., se ha seleccionado una depresión, orientada y conectada con la red fluvial hacia el oeste. En esta depresión, se ha establecido un transecto longitudinal con dirección dominante NO-SE (Figura 3). A lo largo de este transecto, se han establecido 17 puntos de muestreo, en general, separados por 35 m, salvo aquéllos localizados en el fondo de la depresión. En este sector del transecto, no se respetó dicha distancia para poder obtener una información más detallada de la parte baja de la ladera, depósitos aluviales, cárcavas y cauce. A lo largo del transecto, se ha descrito la topografía (altitud, pendiente, orientación, distancia respecto a la divisoria, curvatura del terreno), cubierta vegetal (cobertura, tipo de cobertura y especies vegetales -arbustivas y arbóreas -), las condiciones superficiales de los suelos (presencia/ausencia de cubierta vegetal, pedregosidad superficial, grado de cubrimiento, encostramientos), y los procesos y geoformas actuales y heredados (tipología e intensidad).

En 15 de los 17 puntos establecidos a lo largo del transecto (los puntos 01 y 17 estaban situados sobre afloramientos rocosos), se ha realizado, cuando el espesor del perfil y la roca madre lo han permitido, un muestreo del suelo a varias profundidades: 0-10, 10-20 y 20-30 cm. En total, se han recogido 50 muestras alteradas. Posteriormente, en laboratorio, las muestras se secaron a temperatura ambiente durante 72 horas; posteriormente, se tamizaron a 2 mm para separar la fracción fina de la gruesa, la cual fue pesada para obtener el porcentaje de gravas. La fracción fina fue sometida a diferentes analíticas: color en seco y en húmedo; granulometría por difractometría láser y clasificación textural; materia orgánica por calcinación en horno mufla y cálculo del carbono aplicando coeficiente 1,74; conductividad eléctrica (método de disolución en agua destilada 1:2 y medida en conductivímetro); pH (método de disolución en agua destilada 1:2 y medida en pHmetro); carbonatos (método de calcímetro de Bertrand); contenido de nitrógeno; relación C/N; cationes (Ca, K, Mg y Na), capacidad de intercambio catiónico y saturación de bases (Bower et al, 1952); estabilidad estructural de agregados >2 mm por tamizado en húmedo; y capacidad de retención hídrica en los estados hidrológicos de punto de marchitez y de capacidad de campo en membranas de presión.

Para identificar si existían patrones espaciales de agrupación para los valores medidos de las propiedades del suelo analizadas, en relación a la posición ocupada en la ladera y la profundidad de muestreo, se ha aplicado un análisis de clúster o conglomerados. El análisis trata de agrupar la información de las 50 muestras de suelo en pequeños grupos o clúster homogéneos, para aquellos miembros de los grupos que presenten comportamientos similares (Jain, 2010). Concretamente, se utilizó el algoritmo de k-medias para el proceso de clusterización (k-means clustering) y, para determinar el número de grupos de una manera cuantitativa, se empleó el método del codo o Elbow Method (Campesato, 2020). A continuación, se describe el algoritmo de k-medias utilizado (Carrasco, 2020):

Para determinar el número óptimo de clústeres se utilizó el método Elbow, el cual consiste en la determinación de la inercia, a través de la ecuación:

Donde,

Xi: corresponde al valor de caudal de la estación i

μ: corresponde al valor del centroide del clúster perteneciente de la estación i

El transecto tiene una longitud total de 539 m, con unas altitudes máximas de 1.751 y 1.752 m.s.n.m en sus extremos y una altitud mínima de 1.683 m.s.n.m. en el fondo de la vaguada, el cual se encuentra a 267 y 272 m desde las cimas norte y sur, respectivamente. Su perfil longitudinal es de forma convexo-rectilínea en su tramo sureste y cóncavo-rectilíneo-convexo en el oeste-noreste (Figura 4 y Tabla 3). Estos cambios de forma en el perfil se corresponden con cambios en la pendiente, la cual oscila de menos del 2 % en la cima norte y en el fondo de vaguada, a algo más del 40 % en el tramo de solana a mitad de ladera (punto 04).

Desde el punto de vista geológico, el transecto recorre un espacio fundamentalmente de sustrato calizo (en concreto, calizas con sílex) en la ladera sureste hasta su pie y en el sector medio de la ladera oeste-noroeste. También, son reconocibles otras litologías: en el fondo de la vaguada, donde se observa la existencia de una formación cuaternaria, de depósito aluvial; al pie de ladera oeste-noroeste, hay una formación margoso-esquistosa pardo amarillenta; y en la cima de esta última ladera donde aflora en forma de promontorio rocosa la formación de la brecha de la Nava. El transecto se sitúa en una depresión kárstica, probablemente en el pasado endorreica (como otras similares existentes en las cercanías), pero actualmente incorporada a la red fluvial principal (río Verde, que desemboca directamente al mar de Alborán).

Sin embargo, debido a las diferentes crisis climáticas cuaternarias y cambios en la cubierta vegetal, hoy en día no queda nada de ese paisaje eco-geomorfológico. Bajo un potente perfil edáfico, debido a la corrosión de las calizas, se formaron lapiaces, los cuales afloran en las laderas del transecto, si bien se encuentran muy erosionados y desfigurados respecto a lo que debió ser su aspecto original. El fondo de la depresión aparece surcado por una cárcava de fondo de valle, con una amplitud de 8 m en el sector atravesado por el transecto. Esta cárcava, con fondo plano, está encajada en materiales aluviales depositados probablemente de modo posterior a la eliminación del potente perfil edáfico terciario, en un proceso de erosión hídrica muy acentuado. No obstante, este proceso erosivo se encuentra actualmente controlado por diques construidos en la red de cárcavas, incluida la que atraviesa el transecto; buena parte de estos diques están aún sin colmatar.

Entre el depósito aluvial y el pie de la ladera W-NW aflora la formación margoso-esquistosa antes mencionada, cuyo regolito es objeto de los procesos de meteorización que controlan las morfologías de tipo badlands a lo largo del año en alta montaña: formación de popcorn en invierno con las heladas, encostramientos en otoño y primavera por efecto del impacto de las gotas de lluvia, los cuales se ven acompañados por micro-deslizamientos (mudflows) en condiciones de saturación del regolito, y en verano, por efecto del proceso de secado, la superficie del regolito se desestructura y queda suelta en su superficie. En la zona alta de esta ladera, se desarrolla un promontorio rocoso, limitado por un cantil de elevada pendiente, a cuyo pie se acumulan bloques heterométricos caídos por gravedad. Por último, especialmente en la ladera W-NW del transecto, se observan fragmentos rocosos calizos dispuestos en superficie, que favorecidos por su propia disposición en lajas centimétricas, son fruto de procesos periglaciares de gelifracción.

La cubierta vegetal, observada a lo largo del transecto, es sobre todo de tipo matorral y pastizal, mientras que el arbolado está más presente en la ladera W-NW; en conjunto el paisaje es teselado, con alternancia espacial de teselas de vegetación y suelo desnudo o roquedo (Figura 5). El grado de cubierta vegetal está por término medio entre el 25-50 % en la ladera W-NW y del 10 al 25 % en la ladera SE. Las especies vegetales de porte arbustivo, adaptadas a las condiciones de frío y viento, son las más abundantes, destacando Bupleurum spinosum, Juniperus sabina y Lavandula lanata. Aunque hay individuos de Abies pinsapo Clemento ex Boiss. en las cercanías del transecto, a lo largo de este, el estrato arbóreo está representado por Quercus faginea subsp. alpestris. También es destacable la presencia del estrato herbáceo, con pastizales de Poa ligulata bien desarrollados, en especial en la ladera SE y en la terraza aluvial del fondo de la depresión.

Los suelos son, en general, de escaso espesor edáfico, muy limitados por la cercanía a superficie de la roca madre calcárea, con la cual suelen compartir un límite neto. Las condiciones superficiales que ofrecen denotan procesos erosivos hídricos que debieron ser más activos en el pasado reciente, en etapas con mayor presión ganadera, la cual sigue en la actualidad, pero con menor número de cabezas de ganado ovino y caprino. Así, los suelos se caracterizan por una pedregosidad superficial notable, a veces superior al 70 % y embebida en superficie formando una costra continua con la fracción fina edáfica. Tan solo los suelos del depósito aluvial del fondo de la depresión, al permitirlo la topografía, se encuentran en un estado en el que dominan los elementos bióticos (plantas anuales herbáceas y musgo).

En general, podemos apuntar que la depresión atravesada por el transecto ha pasado por diferentes estados eco-geomorfológicos. Así lo atestiguan las diferentes formas dejadas por procesos geomorfológicos hoy no activos o menos intensos, como consecuencia de cambios en las condiciones climáticas y en los usos del territorio (deforestación y presión ganadera). Actualmente, las condiciones eco-geomorfológicas atestiguan un predominio de la acción geomorfológica del agua, pero contenida, estando el sistema aparentemente en equilibrio, si bien un incremento en las presiones de tipo ganadero o de turismo de naturaleza (la depresión es atravesada por uno de los senderos oficiales más populares del Parque Nacional) puede generar un proceso de retroalimentación positiva hacia una mayor degradación de la cubierta vegetal y de las condiciones superficiales del suelo.

La Tabla 4 reúne los resultados de las analíticas llevadas a cabo con las muestras de suelo tomadas a lo largo del transecto y a diferentes profundidades, en cada uno de los puntos de muestreo. Los suelos muestran una baja variabilidad en cuanto a los colores en seco y en húmedo; tan solo en aquellos puntos donde el suelo presentaba más profundidad, con el desarrollo de horizontes, y en los dos últimos puntos del muestreo, en orientación NO. La textura es predominantemente franco-limosa, en concordancia con las litologías sobre las que se desarrollaron los suelos (calizas y margas). Como también es característica de los suelos limosos, la estabilidad estructural de los suelos queda por debajo del 50 % en la mayoría de las muestras y a pesar de que los contenidos en materia orgánica son apreciables en superficie, desciende en profundidad. Los suelos se caracterizan por muy bajos valores de conductividad eléctrica, evidenciando ausencia de sales. El pH es en general neutro a ligeramente alcalino, si bien en algunas profundidades muestreadas baja a ligeramente ácido. Por último, la capacidad de retención hídrica en capacidad de campo y en punto de marchitez ofrece valores muy variables a lo largo del transecto y en profundidad.

En este apartado, se describen los resultados de aplicar el análisis K-medias, con método del codo para identificar el número de clústeres, considerando como variables de agrupación la posición en la ladera y la profundidad de muestreo, a fin de resaltar posibles patrones espaciales de agrupación en las propiedades físicas, químicas e hidrológicas de los suelos a lo largo del transecto. La Figura 6 muestra un cambio brusco en la evolución de la inercia en torno 10 clústeres. Por tanto, se ha seleccionado para la clusterización el valor de 10 como valor K ya que, a partir del mismo, se considera que un incremento de K no mejora sustancialmente la distancia media intra-cluster.

Una vez fijado a 10 el número de clúster a utilizar, el resultado del proceso de clusterización de K-medias muestra como en ninguno de los casos, el algoritmo K-medias hace posible la clasificación multidimensional en las dos variables utilizadas (Tabla 2, Tabla 5 y Tabla 6). Esto quiere decir que los resultados no evidenciaron en ningún caso patrones de comportamiento similar para ninguna de las propiedades físico-químicas e hidrológicas relativos a su posición en la ladera o a la profundidad donde se tomó la muestra. Únicamente se observaría un ligero agrupamiento en las zonas de talweg, pero este hecho se justifica más por las pocas observaciones introducidas en el análisis de K-medias (solo 4 muestras tomadas en el talweg) que a posibles diferencias introducidas por la posición ocupada en la ladera.