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Ecologia de comunidades

Este documento presenta el manual de prácticas de ecología de comunidades de la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. El manual contiene 20 prácticas sobre diversos temas de ecología de comunidades como la caracterización de comunidades, delimitación de comunidades, factores abióticos en el agua, métodos de muestreo y análisis de vegetación, diversidad alfa y beta, estructura de comunidades, similitud entre comunidades, sucesión y complementariedad. El manual provee información detallada sobre los objetivos

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ INSTITUTO DE CIENCIAS BIOMÉDICAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICO-BIOLÓGICAS PROGRAMA DE BIOLOGÍA MANUAL DE PRÁCTICAS ECOLOGÍA DE COMUNIDADES
2 MANUAL DE PRÁCTICAS DE ECOLOGIA DE COMUNIDADES COMPILADORES: D. Ph. MIROSLAVA QUIÑONEZ MARTINEZ Principal: D. Ph. Miroslava Quiñonez Martinez Colaboradores: M. en C. Gabriela Mendoza Carreón Revisado por: Ciudad Juárez, Chihuahua Universidad Autónoma de Ciudad Juárez 2009 p. 136
3 M. en C. Emilio Clarke Crespo Coordinador de la Academia de Biología D. Ph. Antonio de la Mora Covarrubias Coordinador del Programa de Biología Dr. Alejandro Martínez Martínez Jefe del Departamento de Ciencias Químico-Biológicas M.C. Hugo Staines Orozco Director del Instituto de Ciencias Biomédicas Aprobados por la Academia de Biología, 2011
i INDICE PRESENTACIÓN................................................................................................ 1  PRÁCTICA 1. CARACTERIZACIÓN DE COMUNIDADES Y ECOSISTEMAS... 2  PRÁCTICA 2. DELIMITACION DE COMUNIDADES.......................................... 8  PRACTICA 3. FACTORES ABIÓTICOS EN EL AGUA..................................... 13  PRACTICA 4. DESCRIPCIÓN FISONÓMICA DE LA VEGETACIÓN MEDIANTE EL MÉTODO DE DANSERAU .......................................................................... 19  PRACTICA 5. DESCRIPCIÓN CUANTITATIVA DE UNA COMUNIDAD A TRAVES DEL ANÁLISIS DE VEGETACIÓN: EL CUADRANTE Y EL TRANSECTO COMO TECNICAS DE MUESTREO.......................................... 30  PRACTICA 6. AREA MÍNIMA Y EFICIENCIA DEL MUESTREO PARA COMUNIDADES VEGETALES......................................................................... 40  PRACTICA 7. DIVERSIDAD ALFA: INDICES DE RIQUEZA ESPECÍFICA...... 51  PRACTICA 8 FUNCIONES DE ACUMULACION ............................................. 56  PRACTICA 9. METODOS NO PARAMETRICOS PARA MEDIR DIVERSIDAD61  PRACTICA 10. ESTRUCTURA DE UNA COMUNIDAD: MODELO DE VARA QUEBRADA...................................................................................................... 66  PRACTICA 11. ESTRUCTURA DE UNA COMUNIDAD: METODOS NO PARAMETRICOS ............................................................................................. 71  PRACTICA 12. ABUNDANCIA PROPORCIONAL:INDICES DE DOMINANCIA .......................................................................................................................... 76  PRACTICA 13. ABUNDANCIA PROPORCIONAL: INDICES DE EQUIDAD.... 86  PRACTICA 14. ABUNDANCIA PROPORCIONAL: COMPARACION DE INDICES DE EQUIDAD .................................................................................... 93 
ii PRACTICA 15. SIMILITUD ENTRE COMUNIDADES: INDICES CUALITATIVOS ........................................................................................................................ 100  PRACTICA 16. SIMILITUD ENTRE COMUNIDADES: INDICES CUANTITATIVOS ........................................................................................... 107  PRACTICA 17. INDICES DE REEMPLAZO DE ESPECIES........................... 113  PRACTICA 18. SUCESION ............................................................................ 120  PRACTICA 19. COMPLEMENTARIEDAD...................................................... 125  PRACTICA 20. DIVERSIDAD GAMMA........................................................... 128  ANEXOS......................................................................................................... 136 
1 PRESENTACIÓN
2 PRÁCTICA 1. CARACTERIZACIÓN DE COMUNIDADES Y ECOSISTEMAS Introducción Cuando en un ecosistema se establecen las interacciones entre las especies de organismos que lo constituyen se entablan relaciones de alimentación entre los diferentes niveles tróficos, es decir, entre los diferentes niveles alimenticios. En el primer nivel encontraríamos a los productores ó autótrofos, responsables de la producción de alimentos a partir de CO2, agua y sales minerales. En el segundo nivel encontramos a los consumidores primarios o herbívoros quienes se alimentan directamente de las partes verdes de los vegetales, semillas tallos, etc. En el tercer nivel están los carnívoros o consumidores secundarios y existen también los consumidores terciarios, que se alimentan de los carnívoros o algunas de sus partes. Se presentan los desintegradores o reductores actúan sobre los organismos antes mencionados, liberando sales minerales a partir del proceso de mineralización de la materia orgánica. Una comunidad es un grupo de poblaciones que interaccionan localmente. Los tres tipos principales de interacción entre ellas son la competencia, depredación y simbiosis. Cuanto más parecidos son los organismos, más intensa es la competencia entre ellos. Un nicho ecológico es algo similar a la profesión que desempeña un organismo en el ecosistema, así que según la forma en que una especie utiliza los recursos se dice que ocupa un nicho ecológico específico en él Objetivos • Observar, conocer y caracterizar los diferentes tipos de comunidades presentes en un ecosistema
3 Materiales • Bitácora de campo. • Cámara fotográfica Procedimiento 1. Realice un recorrido por el área de estudio seleccionado y determine en base a la flora y fauna observada, qué tipo de comunidades se desarrollan y que factores ambientales la propician . 2. Observe y describa las especies más dominantes y menos dominantes, tanto vegetales como animales y qué tipo de relación o interacción presentan. 3. De acuerdo a las especies observadas, describa cual es su nicho ecológico y en base a esto cual sería su nivel trófico. 4. En base a la observación cualitativa, mencione si existe alguna especie que esté en peligro de extinción o bien que sea susceptible de aprovechamiento. Bibliografía Smith R.L. y T.M. Smith, 2001. ECOLOGÍA. 4º. Edición. Pearson Educación, S.A. Madrid, España. Resultados Tipo de comunidad:________________________________________ Descripción del área de estudio:_____________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
4 ESPECIES VEGETALES DE MAYOR A MENOR DOMINANCIA ESPECIE NICHO NIVEL TROFICO INTERACCIONES
5 ESPECIES ANIMALES DE MAYOR A MENOR DOMINANCIA ESPECIE NICHO NIVEL TROFICO INTERACCIONES
6 Cuestionario 1. Que características debe tener una especie para ser considerada dominante? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Cuál es la importancia de las especies dominantes en la descripción de una comunidad o un ecosistema? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 3. Cuál es la importancia de las relaciones interespecificas y los niveles tróficos en la descripción de una comunidad? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
7 4. Como describes el nicho ecológico de una especie de manera cualitativa y como lo haces de manera cuantitativa? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
8 PRÁCTICA 2. DELIMITACION DE COMUNIDADES Introducción La comunidad es un nivel de organización natural que incluye a todas las poblaciones de un área dada y en un tiempo dado. Una comunidad, junto con su medio ambiente abiótico, funcionan como un sistema ecológico o ecosistema. Las comunidades son unidades relativamente independientes, compuestas por seres vivos como plantas, animales y hongos, que viven juntos y son interdependientes, cada miembro con su nicho ecológico particular, que van desde productores, consumidores y descomponedores que se organizan en complicadas redes tróficas. Las comunidades presentan diversos tipos de especialización, distribución y estabilidad, y todas estas variables son más detalladas por diversos estudios. Las mayores comunidades terrestres y acuáticas presentan estratificación de acuerdo al lugar del biotipo en el que viven o su posición en la cadena o nivel trófico. Por lo general estas comunidades son relativamente independientes de otras, necesitando solo la energía solar para mantenerse. Una comunidad puede ser definida a cualquier nivel taxonómico o funcional y escala geográfica, pudiendo hablar de una comunidad de microorganismos del intestino de un herbívoro, los mamíferos marinos del océano atlántico o los arácnidos de la zona médanos – matorral de Samalayuca. En una escala geográfica mayor, el factor que determina un tipo de comunidad es el clima, pero en menor escala es difícil encontrar los factores que explican los agrupamientos de especies, por lo que se realizan estudios para conocer la composición y estructura de una comunidad, entendiéndola como el conjunto de relaciones entre las diferentes especies y con su medio.
9 Objetivos • Conocer el cómo delimitar una comunidad de acuerdo a los objetivos que se determinan a un estudio especifico. Materiales • Libreta de campo Procedimiento 1. Realiza un recorrido para observar las zonas de la Sierra de Juarez, la zona riparia del Rio Bravo y la zona urbana de la ciudad. 2. Define 3 escalas geográficas en las que puedes dividir las comunidades que observes. 3. En cada escala geográfica definida determina las comunidades que puedes estudiar. 4. Para cada comunidad define los objetivos y justificación por la que estudiarías esas comunidades. Bibliografía Smith R.L. y T.M. Smith, 2001. ECOLOGÍA. 4º. Edición. Pearson Educación, S.A. Madrid, España. Audesirk T. y G. Audesirk. 1997. Biología 3: Ecología. 4º. Edición. Prentice Hall. México. Resultados Delimitacion de comunidades ESCALAS → ↓ COMUNIDADES
10 1. 2. 3. 4. Determinacion de los objetivos de estudio de comunidades COMUNIDAD OBJETIVO DE ESTUDIO JUSTIFICACION 1. 2. 3. 4.
11 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Cuestionario 1. Cuáles son los factores principales que se utilizan para delimitar una comunidad para un estudio? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________
12 2. Para realizar un estudio que reglas se siguen para delimitar la comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
13 PRACTICA 3. FACTORES ABIÓTICOS EN EL AGUA Introducción El agua es una de las sustancias necesarias para el sostenimiento de la vida, y desde hace mucho tiempo se sabe que la contaminación de ésta es la fuente de muchas enfermedades humanas. No fue hasta hace unos 150 años que se comprobó definitivamente que la transmisión de algunas enfermedades es a través del agua. Durante muchos años, la consideración más importante fue la creación de suministros de agua adecuados, higiénicos y seguros. Sin embargo, las fuentes de agua (superficiales y subterráneas) se han venido contaminando cada vez más debido al aumento de la actividad industrial y agrícola. A medida que el tiempo pasa el público se ha venido haciendo más exigente en sus demandas y hoy en día se espera que los ingenieros de aguas produzcan bien acabadas, libres de color, turbiedad, sabor, olor, nitratos, iónes metálicos peligrosos y de una amplia variedad de químicos orgánicos tales como pesticidas y solventes clorados. Los problemas de salud asociados con estos químicos incluyen el cáncer, los defectos congénitos, las enfermedades del sistema nervioso central y del corazón. En el momento, hay una lista de más de 75 sustancias químicas específicas en los estándares para el agua potable de la Agencia para la Protección Ambiental de los Estados Unidos. Desde hace mucho tiempo se sabe que todos los cuerpos naturales de agua tienen la capacidad de oxidar la materia orgánica sin que se desarrollen condiciones molestas, a condición de que el oxígeno requerido para la oxidación de la carga orgánica y del nitrógeno (principalmente amoníaco) no exceda los límites de disponibilidad de oxígeno del agua. También se sabe que siempre se deben mantener ciertos niveles de oxígeno disuelto en el agua para preservar algunas formas de vida acuática. En el pasado las corrientes de agua se clasificaron en cuatro grandes categorías:
14 1. Las utilizadas para el transporte de residuos sin tener en cuenta la vida acuática, pero con mantenimiento para evitar el desarrollo de condiciones molestas. 2. Aquellas en que la carga de contaminantes es restringida para permitir la vida de los peces. 3. Las destinadas a la recreación y 4. Las utilizadas como suministros de agua. Objetivos • Conocer algunos parámetros físico-químicos y determinar la relación de éstos con el entorno. Materiales • Termómetro de mercurio. • 2 frascos • 2 vasos de precipitado de 100 ml • Estufa • Potenciómetro portátil • Oximetro. Procedimiento Seleccionar un área de estudio que presenten los dos ecosistemas principales: acuáticos y terrestre y realice las siguientes determinaciones: 1. DETERMINACIÓN DE TEMPERATURA Utilizando un termómetro de mercurio, determinar la temperatura a diferente hora, sacar una media (tanto en agua como en aire) , si existen diferencias explique el fundamento. 2. DETERMINACIÓN DE HUMEDAD EN EL SUELO (Mantillo) Tomar una muestra de agua con materia orgánica, pesar 50 y 100 gramos y dejarlo secar en una estufa.
15 3. DETERMINACIÓN DE pH; Utilizar un potenciómetro portátil y determine el pH en diferentes muestras. 4. DETERMINACION DEL OXIGENO El oxígeno es un gas indispensable para la conservación de vida de la mayoría de los seres vivos. En el agua el oxígeno ocupa el segundo lugar con el 34% de todos los gases disueltos en el agua de mar. Las fuentes principales son a través de la aereación por las olas y de las plantas a través de la liberación fotosintética de este gas. La determinación del oxígeno disuelto, se ha llevado a cabo por la Metodología de Winkler (1888), algunos autores han modificado la técnica pero no grandemente, han pasado por pruebas de repetibilidad y exactitud. Fue modificada por Carpenter (1965) y Strickland y Parsons (1968), siendo más exacta ya que corrige el factor del error que pudiera tener la solución valorada de tiosulfato. Utilizar un oxímetro para la valoración de oxígeno. Bibliografía Krebs J. Ch.1985. ECOLOGÍA. Estudio de la distribución y la Abundancia. 2ª. Edición. Harla, S.A. México. Contreras F. 1980. MANUAL DE TÉCNICAS HIDROBIOLOGICAS. Depto. De Zootecnia. Lab. De Oceanografía. Universidad Autónoma Metropolitana.
16 Resultados Muestra Temperatura Humedad Ph Oxigeno 1. 2. 3. 4. Establezca la relación de los valores encontrados en sus parámetros abióticos con el tipo de muestra de agua. ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Investiga que tipo de comunidad biótica puede vivir bajo los parámetros de las muestras que analizaste.
17 Cuestionario 1. Porque los factores ambientales como el oxigeno, temperatura, humedad y pH pueden determinar el tipo de comunidad que se encuentra en una zona? ______________________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________ 2. Que otros factores ambientales son determinantes en el tipo de seres vivos que habitan una zona? _____________________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________ Conclusiones ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
18 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
19 PRACTICA 4. DESCRIPCIÓN FISONÓMICA DE LA VEGETACIÓN MEDIANTE EL MÉTODO DE DANSERAU Introducción Una parte considerable del trabajo ecológico, tanto pasado como presente, ha sido dirigida hacia la descripción de las características de las comunidades. El objetivo de dicha descripción es proporcionar a otros investigadores una base que les permita formarse una imagen mental de un área y de su vegetación, para poder compararla con otras comunidades y crear esquemas de clasificación. Antes de comenzar el trabajo detallado en un área dada es necesario conocer las especies presentes y la distribución y la abundancia relativa de cada una de ellas: también es importante mencionar los rasgos morfológicos de las especies más importantes y las características ambientales de la zona. De acuerdo con lo anterior, cualquier trabajo ecológico relacionado con la vegetación debe cumplir las siguientes bases mínimas: Composición florística. Consiste en un inventario de las especies presentes. Composición de formas biológicas. Consiste en las distintas expresiones adaptatívas de las plantas, en respuesta a su medio ambiente. Estructura de la vegetación. Se define por el arreglo espacial de las especies y por la abundancia de cada una de ellas. Hasta fines del siglo pasado era muy común describir a la vegetación de acuerdo con las formas de crecimiento predominantes entre sus especies componentes. Se tomaban en cuenta ciertas características como ramificación, periodicidad, tipos de hojas, hábitos de las especies componentes, etc. Después de que los conceptos evolutivos de Darwin se hicieron públicos, los botánicos empezaron a hacer énfasis sólo en aquellas formas de crecimiento que podían ser interpretadas como adaptaciones: éstas llegaron a conocerse
20 como formas biológicas y su uso fue desarrollado como una manera de relacionar cuantitativamente las características de la vegetación con el clima. Entre las formas de caracterizar a la vegetación hay una que tuvo mucho auge hace varios años y que sigue utilizándose todavía, no obstante sus representaciones difíciles de interpretar, y que fue propuesta por Danserau (1957). Mediante la representación esquemática de la comunidad que se obtiene utilizando el método de Danserau, es posible hacer estimaciones de la estratificación de la comunidad, de las formas biológicas predominantes, de la abundancia relativa de las especies y de otras características comunitarias. Este método como símbolos, letras, números y dibujos de tal forma que la estructura de la comunidad queda expresada por una síntesis gráfica. Objetivo • Realizar una descripción fisonómica de la vegetación mediante el método de Danserau. Materiales • Hojas de registro datos • Cordel de 200 m, marcados cada 10 m. • 2 estacas • Cinta métrica de 50m • GPS Procedimiento 1. Realice un recorrido preliminar del área a muestrear y haga la observación de las características siguientes: Pendiente. Características observables del suelo.
21 Altitud. Estratos vegetales presentes y la altura. Tamaño, forma, disposición y textura de las hojas. Disposición, consistencia ó características especiales de los tallos. Presencia o ausencia de espinas. Cobertura total. Especies dominantes desde el punto de vista florístico (cualitativo). 2. Se elige al azar un sitio a describir, se lanza un transecto en línea recta de 200 m, y se registran todos los individuos que sean tocados por éste. Posteriormente se registrará forma de crecimiento, tamaño, función y cobertura del individuo, así como la forma, tamaño y textura de las hojas. 3. Los símbolos empleados se muestran en la figura 2. Estos pueden combinar, para representa varios atributos como altura y anchura de las formas de vida, las cuales se grafican proporcionalmente, pudiendo ser de acuerdo a una escala logarítmica (Figura 3). Los esquemas se estructuran siguiendo cuatro pasos: primero se grafica cada forma de vida, de acuerdo con la cobertura y la altura que presente; después se agrega la función. En tercer lugar, se indica el tipo de hoja para cada forma de vida y por último se representa la textura de las hojas, quedando de esta manera terminado el diagrama. La fórmula que debe acompañar el esquema se hace en el orden siguiente: Forma de vida, tamaño, función, tipo de hoja, textura y cobertura; que se escribirá al pie del esquema en l figura 4. Bibliografía Franco L.J. 1989. MANUAL DE ECOLOGÍA. 2ª. Edición. Trillas. México, D.F. 266 pp. Krebs J. Ch.1985. ECOLOGÍA. Estudio de la distribución y la Abundancia. 2ª. Edición. Harla, S.A. México.
22 Resultados Método de Danserau. Para describir el tipo de vegetación, es importante realizar uno ó varios recorridos preliminares del área a muestrear para observar las características necesarias para realizar la descripción de la vegetación existente. SUELO. Características observables; arcilloso, limoso, arenoso, pedregoso, desnudo, con mantillo, seco, húmedo, etc. COMPOSICIÓN DE FORMAS BIOLÓGICAS. Consiste en las distintas expresiones adaptativas de las plantas en respuesta a su medio ambiente. Arboles T Arbustos S Herbáceas H Musgos M Epífitas E Lianas L TAMAÑO, FORMA, FUNCION Y TEXTURA DE LAS HOJAS. Forma Función Textura Acicular Deciduo Delgada Espinosa Perenne Membranosa Graminoide Suculento Esclerófila Compuesta Sin hojas Suculenta Taloide C/S espinas TAMAÑO DE LA PLANTA Árbol m Arbusto m Hierbas m Musgos cm. T Grandes 25 2-8 2 - M Medianos 10-25 0.5-2 0.5-2 10 I Chicos 8-10 0.5 0.5 <10 COBERTURA O ESTRATOS VEGETALES PRESENTES Cobertura Símbolo Rara o dispersa b Discontinua (< 60%) I En macollo o agrupada P Continua (> 60%)
23 Figura 2. Símbolos utilizados por el método de Dansereau para la descripción fisonómica de la vegetación.
24 Figura 3. Esquema de Dansereau describiendo la fisonomía de la vegetación.
25 Figura 4. Registro de la fisonomía de la vegetación según Dansereau.
26 DESCRIPCIÓN CUALITATIVA DE UNA COMUNIDAD A TRAVES DE SU VEGETACIÓN Distancia (m ó cm) Especie Biológica Comp Biológ. Tamaño biológico Forma Función Textura Cobertura
27 CUESTIONARIO 1. Cuál es la utilidad y las desventajas de utilizar el método de Densereau? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
28 2. Con que objetivos puedes utilizar la descripción cualitativa de una comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Después de hacer la descripción cualitativa de una comunidad, cual sería tu siguiente paso a seguir y con qué objetivos lo realizarías? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
29 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________.
30 PRACTICA 5. DESCRIPCIÓN CUANTITATIVA DE UNA COMUNIDAD A TRAVES DEL ANÁLISIS DE VEGETACIÓN: EL CUADRANTE Y EL TRANSECTO COMO TECNICAS DE MUESTREO Introducción Un número de técnicas de muestreo están disponibles para obtener información cuantitativa acerca de la estructura y composición de poblaciones vegetales terrestres. La técnica más ampliamente utilizada, sin embargo, es la de muestrear con cuadrantes de media estándar. Las técnicas de muestreo por cuadrantes quizá deberán ser aceptadas para su uso en la mayoría de los tipos de comunidades vegetales, y también para el estudio de comunidades de animales sésiles o sedentarios. El tamaño de los cuadros varía según el tipo de comunidad a estudiar, algunos tamaños sugeridos son los siguientes: -en vegetación herbácea de 1 metro cuadrado -en arbustiva va de 10 a 20 metros cuadrado -en arbórea hasta de 100 metros cuadrado. Se puede obtener información acerca de la vegetación de un lugar a partir de datos sobre el número, extensión linear y frecuencia al interceptar series de líneas transecto a través de un área de muestreo con excepción de la densidad absoluta. Algunos estudios realizados muestran que el tamaño más adecuado de la línea es de 20 metros: aunque esto va a variar según la homogeneidad que presente la vegetación. Objetivos • Se aprenderá a usar la técnica de cuadrante, con el fin de conectarla con problemas ecológicos tales como sucesión, zonación, etc.
31 • Se compararan resultados obtenidos con otra técnica de muestreo tales como el transecto. • Se aprenderán a utilizar y a diferenciar algunos parámetros poblacionales. Materiales • Cordel de 40 o 80 m. • 4 estacas • Hojas de datos • Cinta métrica de 50 m • 2 cintas métricas de 5 m Procedimiento 1. Deberán ser elegidas sistemáticamente o aleatoriamente dentro del sitio de estudio las localidades de muestreo. 2. Establecer un cuadrante de 10 a 20 m2 , dependiendo del tipo de vegetación presente, utilizar un cordel ya marcado por metro y obtener a través conteo y la medida usando una cinta métrica, los principales parámetros ecológicos que describen a la comunidad. 3. Es necesario establecer el criterio arbitrario para incluir o excluir las plantas que ocurran sobre los extremos del cuadrante. Por ejemplo las plantas con las bases enraizadas yaciendo más de la mitad dentro del cuadrante podrían ser contabilizadas y medidas como si ellas estuvieran completamente en el interior, mientras que las plantas con más de la mitad fuera de los extremos deberán ser excluidas completamente. De igual manera, deberá definirse que constituye un solo individuo o un conjunto. Es importante llevar una prensa botánica para colectar y posteriormente determinar el material biológico no identificado. 4. Las medidas del área basal o de la cobertura de la corona podría ser tomada para las plantas en el cuadrante. Para plantas maderables grandes, el diámetro o circunferencia del tronco deberá ser medidas y el
32 área basal obtenida, para plantas pequeñas el diámetro del follaje de la corona será medido tanto como el área de cobertura de la corona. El área basal individual o valores de cobertura serán registrados de acuerdo al número de cuadrante en una hoja de datos, donde servirán para indicar tanto el número y tamaño de individuos de cada especie encontradas. 5. En resumen, los datos, densidad, dominancia y valores de frecuencia pueden ser determinados para cada especie. • La densidad se refiere al número de individuos por unidad de área. • La dominancia es el área basal o cobertura de la corona por unidad de área. • Frecuencia es la fracción de la muestra que contienen la muestra. Para una especie particular, estos valores pueden ser expresados ya sea en forma absoluta o en forma relativa, los cuales muestran el porcentaje de los valores de estas especies con relación al total de todas las especies. Los valores relativos para densidad, dominancia y frecuencia pueden estar combinados dentro de un valor de importancia, el cual refleja estas tres medidas diferentes en la importancia de las especies en una comunidad. Las medidas de la vegetación están determinadas por las fórmulas siguientes: • Densidad= Número de infividuos/Area muestreada • Densidad Relativa=(Densidad por especie/Densidad total de especie)*100 • Dominancia=Area basal Total o area de cobertura/Area Muestreada • Dominancia Relativa=(Dominancia por especie/Dominancia total de las especies)*100 • Frecuencia=Número total de cuadrantes en los que aparece la especie/Número total de cuadrantes muestreados • Frecuencua Relativa= (Valor de la frecuencia de una especie/Frecuencia total de las especies)*100
33 • Valor de Importancia= Densidad Relativa + Dominancia Relativa + FrecuenciaRelativa. Técnica de Transecto 1. Establecer una línea transecto con una cinta métrica de 25 a 50 m de longitud o en su defecto con una cuerda de cualquier material. 2. Dividir la línea en intervalos del tamaño deseado para la determinación de la frecuencia, se sugiere utilizar una técnica sistemática. 3. Se mide la intercepción de las plantas que quedan por encima o por debajo de la línea, de la misma manera se miden y anotan las áreas desprovistas de vegetación que intercepten la línea. 4. Se registran por cada especie, el total de individuos, la longitud total de la intercepción de la línea, el número de intervalos de la línea interceptada, le densidad relativa, la dominancia relativa, frecuencia absoluta y relativa. Bibliografía Mueller, D., H. Ellenberg. 1974. Aims and Methods of Vegetation Ecology. John Wiley and sons. New York Ludwig, J.A. and J.F. Reynold. 1988. STATISTICZAL ECOLOGY. John Wiley and Sons, N. York. Resultados Determinar taxonómicamente a los organismos. CUADRANTE Descripción cuantitativa de una comunidad a través del análisis de vegetación Localidad:___________________________________ fecha: ______________ Coordenadas:____________________________________________________
34 MEDIDAS ESPECIE No. De Individuos
35 Tabla de resultados ESPECIE DENSIDAD DENSIDAD RELATIVA DOMINANCIA DOMINANCIA RELATIVA FRECUENCIA FRECUENCIA RELATIVA VALORDE IMPORTANCIA
36 Transecto Descripción cuantitativa de una comunidad a través del análisis de vegetación Localidad:_____________________________________fecha: ______________ Coordenadas:_____________________________________________________ DISTANCIA ESPECIE Cobertura (cm.)
37 Tabla de resultados ESPECIE DENSIDAD DENSIDAD RELATIVA DOMINANCIA DOMINANCIA RELATIVA FRECUENCIA FRECUENCIA RELATIVA VALORDE IMPORTANCIA
38 Cuestionario 1. Cuál es la importancia ecológica y económica de las especies dentro de la zona de estudio? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. De acuerdo a tus resultados, que tipo de comunidad vegetal es la que muestreaste? ______________________________________________________________ 3. Según tus resultados, que tipo de actividades de conservación se pueden realizar en esta comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
39 4. Qué tipo de actividades económicas pueden ser realizadas exitosamente en el tipo de comunidad que muestreaste? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________.
40 PRACTICA 6. AREA MÍNIMA Y EFICIENCIA DEL MUESTREO PARA COMUNIDADES VEGETALES. Introducción Cualquier estudio detallado de vegetación está basado en su descripción y análisis cualitativo y cuantitativo de las comunidades vegetales o de segmentos de vegetación que deben ser reconocidos en el campo. Los cuales serán muestreados a través del análisis de subáreas representativas dentro de dichas comunidades. Un registro del 100% de los individuos de un segmento de vegetación o de la comunidad sería demasiado ambicioso, tanto en tiempo como en el trabajo, por tanto la descripción debe basarse en muestras, incluso se debe decidir también sobre la forma de las parcelas y el tamaño para un muestreo eficiente y representativo: a)segmentación de cobertura de la vegetación o el reconocimiento de entidades, b)selección de muestras en los segmentos reconocidos c)decisión de que tamaño y forma debe tener la muestra y d)decisión de que registrar una vez establecidas las muestras. Puesto que la única forma de estudiar las comunidades vegetales es a través de muestras adecuadas, es necesario que el muestreo nos proporcione la mayor cantidad de información útil y verídica. Para que una muestra sea representativa de una comunidad, debe obtenerse de tal forma que sus valores estadísticos sean buenos estimadores de los parámetros de la población estadística de la cual fue tomada. Para las comunidades vegetales, se acostumbra obtener el área mínima de muestreo antes de realizar cualquier estudio ecológico. El área mínima de la comunidad se define como el área más pequeña que representa adecuadamente la composición de especies de la comunidad.
41 El tamaño del área mínima depende de la comunidad que se estudia y varía entre amplios límites. Para comunidades vegetales de climas templados se han propuesto los siguientes valores empíricos (Muller-Dombois y Ellenberg, 1974): Bosque (estrato arbóreo) De 200 a 500 m2 Bosque (estrato herbáceo) De 50 a 200 m2 Pastizal seco De 30 a 100 m2 Matorral De 10 a 25 m2 Comunidades de musgo De 1 a 4 m2 Comunidades de líquenes De 0.1 a 1 m2 El método más usual para determinar el área mínima en el campo es el de los puntos anidados. En éste se recomienda considerar inicialmente una pequeña área, por ejemplo, 0.5 x 0.5 (0.25 m2 ) y anotar todas las especies presentes. El área se duplica sucesivamente y se anotan las especies adicionales que se encuentren en cada duplicación (figura 1). Una vez hecho esto, se construye una gráfica del número de especies-área (figura). El área mínima es el área muestral en la cual la curva se hace casi asintótica; como la anterior no es una definición exacta, es aconsejable escoger un área un poco mayor como tamaño adecuado de la comunidad muestral o “cuadrado”. Idealmente, el área mínima debe establecerse para la comunidad tipo (por ejemplo bosque de coníferas) y no solamente para una comunidad miembro
42 del tipo (por ejemplo bosque de Pinus de Necaxa, Pue.): esto significa que el área mínima debe determinarse en varias comunidades similares. Figura1. Tamaño de la Parcela Una vez determinada el área mínima de la comunidad, pueden efectuarse los estudios ecológicos conducentes a la caracterización de la comunidad bajo estudio. Otro problema es determinar el tamaño y número adecuado de muestras que se deben emplear, ya que pocas muestras pueden contener información debida a efectos aleatorios y por tanto las conclusiones que se obtengan serán inválidas, mientras que un número excesivo de muestras podría representar un gasto innecesario de trabajo y recursos. Objetivo • Conocer y aplicar el método de área mínima de muestreo de vegetación como un método para obtener una muestra representativa en un estudio. 1m – 2m – 4m – 8m – 16m
43 Material • 4 Estacas • 1 cinta métrica de 50 m. • 1 cinta métrica de sastre • 1 cuerda o hilo grueso • 1 libreta de campo y lápiz Procedimiento Determinación del área mínima de muestreo. Para esta primera parte de la práctica es necesario elegir un segmento de vegetación lo más homogéneo posible, cambios abruptos en ésta pueden conducir a estimaciones erróneas del tamaño de parcela. Se elige de manera arbitraria un tamaño inicial de parcela, por ejemplo 1x1 m para el caso de comunidades de arbustos o 2x2 m para el caso de árboles (Tamaño 1 o T1), anote todas las especies que queden contenidas en ella, use la tabla 1 para este fin. Posteriormente se aumenta al doble el tamaño de la parcela inicial y se registran todas las especies nuevas que no habían sido contenidas en T1. Se continua así hasta que o aparezca una especie nueva en el Tn. Utilizando el método de los cuadrados anidados, determine el área mínima de la comunidad bajo estudio, ayudándose para esto de las cintas métricas de la cuerda y utilice sus datos para llenar la tabla de trabajo 1. Con estos datos grafique los resultados de éstos registros en la figura 1 usando en el eje de las x el tamaño de la parcela anidada y en el eje de las y el número de especies nuevas para encontrar el área mínima de muestreo. Esta será aquel punto en que la curva de aparición de especies se vuelva una asíntota, la cual se proyecta perpendicularmente al eje x indicando el tamaño mínimo.
44 Después de determinar por medio de las estacas y de la cuerda, cada uno de los individuos de la muestra y su cobertura, anote sus datos en la tabla de trabajo 2. Determinación del número adecuado de muestras. Con los datos y técnica utilizada en la práctica anterior, elija cual es el atributo descriptor de la vegetación (número de individuos por especie, cobertura por especie, diámetro de la altura del pecho (dap; 1.30 m) por especie, etc). Utilice el tamaño de parcela que se determinó en la práctica anterior. Anote en la tabla 2 el valor del atributo seleccionado previamente de las dos primeras parcelas o cuadrantes. Estime su promedio y error estándar y anótelo en la tabla 3. Si decide usar el área basal o la cobertura aérea, ésta se calculará de acuerdo a la fórmula propuesta por Mueller-Dombois (1974): Cobertura= (D1 + D2)2 π 4 Ubique una tercer parcela del mismo tamaño y repita el mismo procedimiento esta vez considerando las tres parcelas. Ubique una cuarta parcela y proceda a realizar lo mismo que en las anteriores y una quinta y sexta si fuese necesario. El momento de detener el número de muestras es cuando el error estándar es menor o igual al 10% del promedio de individuos o de cobertura según sea el caso (SE≤ 10% media). Con esta información, un estudio de la vegetación con tamaño y número de muestras adecuado contendrá información representativa de la comunidad. Calcular el tamaño de muestra y discuta sus resultados Resultados Obtenga para cada especie, utilizando los datos de todo el grupo, los valores de densidad, dominancia y frecuencias absolutas y relativas así como el valor de importancia.
45 Tabla de trabajo 1-1 Submuestra Area Especies nuevas Numero acumulado
46 Tabla de trabajo 2-1 Especie Individuos Área basal Especie Individuos Área basal
47 Tabla 2-1. Formato de registro de datos en campo para determinar el número de repeticiones Parcela_______________________ Fecha ____________________________ Individuo Especie D1* D2* Cobertura* 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
48 17 18 19 20 21 TOTAL** *Estos datos se registran en caso de haber decidido cobertura como el atributo descriptor de la vegetación ** En caso de haber decidido número de individuos se anotará el total de individuos de todas las especies y en el caso que se trate de cobertura se anotará la suma de las coberturas de todas las especies Tabla 2-2. Resumen de datos derivados de la tabla 2 para la estimación del número de repeticiones. Repetición Número total de individuos Cobertura total Promedio Error estándar 1 2 3 4 5 6 7
49 8 9 10 Cuestionario 1. Compare las áreas mínimas que se obtendrían en una selva alta perennifolia y en un bosque de coníferas. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Como afecta el área mínima la heterogeneidad de una comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Con base en la gráfica especie-área obtenida ¿Cuál considera que el número total de especies de la comunidad? ______________________________________________________________ 4. Relacione el concepto de valor de importancia con la amplitud de nicho ecológico de una especie. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
50 5. Que problemas presenta el concepto de densidad en las comunidades vegetales? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
51 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ PRACTICA 7. DIVERSIDAD ALFA: INDICES DE RIQUEZA ESPECÍFICA Introducción Los estudios sobre medición de biodiversidad se han centrado en la búsqueda de parámetros para caracterizarla como una propiedad emergente de las comunidades ecológicas. Uno de los aspectos que primero impresionan a un naturista al observar las distintas comunidades naturales, es la diferencia existente entre ellas en cuanto a su riqueza específica. En general, consideramos que una comunidad es más compleja mientras mayor sea el número de especies que la compongan (más vías de flujo de energía en la cadena trófica) y mientras menos dominancia presenten una o pocas especies con respecto a las demás. A la característica de las comunidades que mide ese grado de complejidad, se le llama diversidad. Aun cuando la diversidad es un concepto que puede entenderse fácilmente en forma cualitativa, la expresión cuantitativa de ésta es aún muy confusa. La mayoría de los métodos propuestos para evaluar la diversidad de especies se refieren a la diversidad dentro de las comunidades (alfa). Para diferenciar los distintos métodos en función de las variables biológicas que miden los dividimos en dos grandes grupos: 1). Métodos basados en la cuantificación del número de especies presentes (riqueza especifica); y 2). Métodos basados en la estructura de la comunidad, es decir, la distribución proporcional del valor de importancia de cada especie (abundancia relativa de los individuos, su biomasa, cobertura, productividad, etc.). Para obtener los parámetros completos de la diversidad de especies de un hábitat es recomendable cuantificar el número de especies y su representatividad. Los índices de diversidad son parámetros que resumen
52 mucha información en un solo valor, permitiendo comparar diferentes comunidades o un mismo hábitat a través del tiempo de manera rápida y sujeta a comprobación estadística. La riqueza específica (S) es la forma más sencilla de medir la biodiversidad, ya que se basa solo en el número de especies presentes, sin tomar en cuenta el valor de importancia de las mismas. Un censo completo que nos permita conocer el número total de especies (S) solo es posible para ciertos taxa bien conocidos y de manera puntual en tiempo y espacio. Por lo general es necesario recurrir a índices de riqueza específica obtenidos a partir de un muestreo de la comunidad. El índice de Margalef transforma el número de especies por muestra a una proporción a la cual las especies son añadidas por expansión de la muestra. Supone que hay una relación funcional entre el número de especies y el número total de individuos. Si esto no se mantiene, el índice puede variar con el tamaño de la muestra de forma desconocida. Donde: S = Número total de especies. N = Número total de individuos. El índice de diversidad de Menhinick también se basa en la relación entre el número de especies y el número total de individuos observados, que aumenta al aumentar el tamaño de la muestra. Donde: S = Número total de especies.
53 N = Número total de individuos. Objetivo Conocer y aplicar diversos métodos para medir la diversidad de una comunidad. Procedimiento 1. Extrae los datos de especie y número de individuos del cuadro 1 de la practica 5. 2. Obtén los datos del mismo cuadro de un equipo que tenga una muestra diferente. 3. Saca los índices de riqueza especifica de margalef y menhinick para estas muestras. 4. Utiliza los datos del cuadro 1 de anexos para obtener los índices de diversidad para los dos ecosistemas y compáralos. Resultados Obtén los índices de riqueza especifica de Margalef y Menhinick utilizando el cuadro 1 de la practica 5 donde se obtiene la especie y el número de individuos en el cuadrante. MUESTRAS MARGALEF MENHINICK 1. 2. Obtén los índices de riqueza especifica de Margalef y Menhinick utilizando el cuadro 1 de la practica 5 donde se obtiene la especie y el número de individuos en el cuadrante. MUESTRAS MARGALEF MENHINICK MATORRAL
54 PASTIZAL Cuestionario 1. Por que se utilizan los índices de riqueza especifica en lugar de obtener la riqueza especifica de una comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Porque es importante obtener valores de riqueza cuando se estudia una comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. De que formas puedes utilizar la riqueza especifica de comunidades en un proyecto de conservación? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
55 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
56 PRACTICA 8 FUNCIONES DE ACUMULACION Introducción Las funciones de acumulación son de gran utilidad en el análisis de la riqueza especifica de muestras de diferente tamaño, pero son aun mas importantes en la realización de inventarios de diversidad biológica. Las curvas de acumulación de especies en las que se representa el numero de especies acumulado en el inventario frente al esfuerzo de muestreo empleado nos permite estandarizar la estimación de riqueza obtenidas en distintos trabajos de inventariado, además de permitir resultados más fiables en análisis posteriores y para comparar inventarios en los que se realizan diferentes metodologías y/o diferentes niveles de esfuerzo. Una ventaja muy grande de las curvas de acumulación de especies es que nos permite planificar es esfuerzo de muestreo que es necesario invertir en un trabajo, ya que nos muestra el punto en el que una muestra representa a toda la comunidad, con la totalidad o casi la totalidad de especies presentes en la comunidad que se esté muestreando, incluyendo a las especies raras. Este tipo de modelos se pueden ajustar a cualquier programa estadístico con procedimientos de regresión no lineal definida. Objetivo Utilizar un modelo para obtener curvas de acumulación de especies para comprobar que se a realizado un buen muestreo. Materiales • Computadora. • Paquetes estadisticos: Stimates, SPSS, Minitab, PAST.
57 Procedimiento 1. Realiza el cuadro de especies encontradas por muestreo, cada columna es un muestreo y cada fila es una especie. 2. Al final de cada columna escribe el número de especies que has encontrado hasta ese muestreo. 3. En EXCEL escribe el cuadro, el primer renglón es el título, es segundo renglón es el número de especies y el numero de muestreos. En el tercer renglón empiezan la división de especies y muestreos. 4. Grábalos como texto separado por comas para utilizarlo en el programa estadístico. 5. Corre el programa estadístico y graba el cuadro de resultados como texto separado por comas y ábrelo en Excel. 6. Grafica las columnas de los análisis de Chao y Jacknife. Bibliografía Jiménez-Valverde, A., J. Hortal. 2003. Las curvas de acumulación de especies y la necesidad de evaluar la calidad de los inventarios biológicos. Revista Ibérica de Aracnología 8:31-XII. Pp: 151-161. Resultados Llena el cuadro con los datos que corresponden. M 1 M 2 M 3 M 4 M 5 M 6 M 7 M 8 M 9 M1 0 M1 1 M1 2 M1 3 M1 4 Sp. 1 Sp. 2 Sp.
58 3 Sp. 4 Sp. 5 Sp. 6 Sp. 7 Spp . Coloca aquí el cuadro obtenido del programa usado y la grafica de Excel.
59 CUESTIONARIO 1. Porque es necesario que los trabajos de inventarios de especies biológicas tengan análisis de funciones de acumulación? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Como puedes usar las funciones de acumulación en la realización de proyectos de conservación? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
60 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
61 PRACTICA 9. METODOS NO PARAMETRICOS PARA MEDIR DIVERSIDAD Introducción Otra forma de medir la diversidad de una comunidad es por medio de los métodos no paramétricos; estos son un conjunto de estimadores no paramétricos en el sentido estadístico, ya que no asumen el tipo de distribución del conjunto de datos y no los ajustan a un modelo determinado. Este tipo de métodos solo requieren dados de presencia-ausencia. CHAO 2 Donde: S = Número total de especies L = número de especies que solo ocurren en una muestra (Especies únicas) M = Numero de especies que ocurren en exactamente dos muestras. Chao 2 provee el estimador menos sesgado para muestras pequeñas. JACKNIFE DE PRIMER ORDEN Donde: S = Número total de especies; L = número de especies que solo ocurren en una muestra (Especies únicas); m = Numero de muestras. Este método se basa en el número de especies que ocurren solamente en una muestra (L). Este método reduce el sesgo de los valores estimados, en
62 este caso para reducir la subestimación del verdadero número de especies en una comunidad con base en el numero representado en una muestra, reduciendo el sesgo del orden 1/m. Es uno de los estimadores más precisos que hay. OBJETIVO • Aprender a utilizar y aplicar los estimadores no paramétricos de diversidad. MATERIALES • Datos de la practica 8. • Calculadora Procedimiento 1. Utilizando los datos de la practica 8 u obtener datos en campo, separando los datos por muestra obtenida, calcular los estimadores de Chao 2 y Jacknife 1. Bibliografía Moreno, C. E. 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol.1. Zaragoza, 84 pp.
63 Resultados Con el cuadro de muestreos de la practica 8, obtén los siguientes estimadores. Chao 2. Jack 1. CUESTIONARIO
64 1. Cuando es más conveniente usar los métodos paramétricos y cuando los métodos no paramétricos? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Que métodos para medir diversidad usarías para realizar inventarios y cual usarías para realizar proyectos de conservación? Por qué? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
65 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
66 PRACTICA 10. ESTRUCTURA DE UNA COMUNIDAD: MODELO DE VARA QUEBRADA Introducción Los primeros intentos que se hicieron para describir la estructura de una comunidad se hicieron en términos de la abundancia proporcional de cada especie, para lo cual se hicieron modelos matemáticos que describen la relación grafica entre el valor de importancia de las especies (generalmente en escala logarítmica) en función de un arreglo secuencial por intervalos de las especies de la mas a la menos importante. El ajuste de los datos empíricos a la distribución subyacente a cada modelo puede medirse mediante pruebas de bondad de ajuste como la X2 o la prueba de G. Los distintos modelos difieren en cuanto a las interpretaciones biológicas y estadísticas que asumen los datos. En el caso del modelo de la vara quebrada, biológicamente asume que un eje de recursos unidimensional se rompe simultáneamente, al azar o de forma secuencial y proporcional a la longitud del segmento, mientras que estadísticamente, los individuos se asignan al azar a las especies. Este modelo asume que los limites de los nichos ecológicos de las especies se establecen al azar, lo que al ilustrarse en una grafica puede entenderse como una vara (el espacio del nicho dentro de una comunidad) quebrada al azar y simultáneamente en ‘s’ piezas. Este modelo refleja un estado más equitativo que otros modelos paramétricos. Biológicamente, el modelo corresponde a una comunidad en la que todas las especies colonizan simultáneamente y dividen un recurso único al azar. En este modelo se organizan las especies en clases de abundancia para calcular el número de especies que se espera que tengan un individuo, 2 individuos, etc.
67 Donde S(n) es el número de especies en la clase de abundancia con individuos; S es el número total de especies muestreadas, N es en número total de individuos muestreados y n es la abundancia teórica de la especie. Objetivo • Conocer el cómo medir la diversidad tomando en cuenta no solo la riqueza de especies, si no la estructuración que tienen dentro de la comunidad. Materiales • Datos del cuadro 1 de la practica 5 • Datos del cuadro 1 de anexos • Obtener datos de campo Procedimiento 1. Obtén el cuadro de resultados de la vara quebrada para los datos de la practica 5. 2. Obtén los dos cuadros de resultados de la vara quebrada para los datos del cuadro 1 de anexos. 3. Grafica tus resultados.
68 BIBLIOGRAFIA Moreno, C. E. 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol.1. Zaragoza, 84 pp. Resultados Cuadro de vegetacion S(1) S(2) S(3) S(4) S(5) Roedores de matorral S(1) S(2) S(3) S(4) S(5)
69 Roedores de pastizal S(1) S(2) S(3) S(4) S(5) Compara los datos observados con los esperados por medio de una prueba de bondad de ajuste Cuestionario 1. Que es lo que este tipo de pruebas nos indica sobre una comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Cual es el enfoque que analiza la prueba de la vara quebrada? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Como puedes utilizar estos métodos dentro de un plan de manejo? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
70 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
71 PRACTICA 11. ESTRUCTURA DE UNA COMUNIDAD: METODOS NO PARAMETRICOS Introducción Hay diversas formas para medir la diversidad de una comunidad, aquellos métodos que solo toman en cuenta la riqueza específica para proporcionar un valor general que resuma la diversidad y hacerla comparable con la registrada en otros estudios y aquellos métodos que toman en cuenta la estructura de la comunidad, no solo cuantas especies hay sino la abundancia de cada una de ellas, la dominancia de las especies, si la distribución de abundancia es equitativa o la presencia de especies raras. Entre los modelos no paramétricos para medir biodiversidad se encuentra Chao 1, este es un estimador de el número de especies en una comunidad basándose en el número de especies raras que hay en la muestra. Donde: S = al número de especies que hay en una muestra, a = al número de especies que están representadas por un único individuo en la muestra y b = al número de especies que están representadas por exactamente dos individuos en la muestra. Objetivo Aprender a utilizar un método no paramétrico para medir y analizar la estructura de una comunidad.
72 Materiales • Datos de la practica 5. • Datos del cuadro 1 de anexos Procedimiento 1. Pasa los datos de los cuadros de las muestras de la practica 5 y del cuadro 1 de anexos. 2. Obtén el índice de chao para 2 muestras de vegetación de la practica 5 y para las dos muestras de roedores. 3. Saca los valores de S, a y b para cada una de las muestras y obtén el índice de Chao. 4. Haz una comparación de las muestras de vegetación, las muestras de roedores y el cómo difieren cuando mides vegetación y diversidad. Bibliografía Moreno, C. E. 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol. Zaragoza, 84 pp. Resultados Cuadro de vegetación. Especies Muestra 1 Muestra 2
73 Chao 1 Cuadro de Roedores Especies Pastizal Matorral Chao 1 Cuestionario 1. Cuáles son las ventajas de usar medidas de diversidad que tomen en cuenta la estructura de comunidades a diferencia de aquellas que solo toman en cuenta la riqueza?
74 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Que diferencias encuentras entre el método de la vara quebrada y Chao 1 y en qué casos utilizarías cada uno? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Como te puede ayudar este estimador en la toma de decisiones para la conservación de ecosistemas? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
75 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
76 PRACTICA 12. ABUNDANCIA PROPORCIONAL:INDICES DE DOMINANCIA Introducción Los índices de dominancia son índices de diversidad que también toman en cuenta la estructura de una comunidad de acuerdo a los individuos que cada especie tenga en una muestra. Este tipo de índices han sido clasificados en índices de equidad, que toman en cuenta el valor de importancia de las especies, y en índices de heterogeneidad, que toman en cuenta el valor de importancia de cada especie y el número total de especies en la comunidad. Estos índices enfatizan el grado de dominancia o la equidad de una comunidad, por lo que se pueden clasificar en índices de dominancia e índices de equidad. Los índices que se basan en la dominancia son parámetros que trabajan al inverso del concepto de uniformidad o equidad de la comunidad; estos toman en cuenta la representatividad de las especies con mayor valor de importancia sin evaluar la contribución del resto de las especies. El índice de Simpson manifiesta la probabilidad de que dos individuos tomados al azar de una muestra sean de la misma especie. Este índice esta fuertemente influido por la importancia de las especies mas dominantes. Como el valor del índice de Simpson es inverso a la equidad, la diversidad debe calcularse como 1 - λ Donde: pi = a la abundancia proporcional de la especie i pi = número de individuos de la especie i entre numero total de individuos de la muestra. La serie de Números de Hill es una serie de números que permiten calcular el número efectivo de especies en una muestra, es decir, una medida
77 del número de especies cuando cada especie es ponderada por su abundancia relativa. De toda la serie, los más importantes son: Los números de la serie se dan en unidades de número de especies, aunque el valor de N1 y N2 puede ser difícil de interpretar. Conforme aumenta el número de especies se da menos peso a las especies raras y se obtienen valores más bajos para N1 y N2. El Índice D de McIntosh es un índice de dominancia que resulta independiente de N Donde N es el número total de individuos de la muestra, mientras que U es la suma de los cuadrados de las abundancias de cada especie.
78 El índice de Berger-Parker solo toma en cuenta a la especie más abundante y al número total de individuos de la muestra, usando la formula: Donde Nmax es el número de individuos de la especie más abundante y N el número total de individuos de la muestra. Un aumento en el valor de este índice muestra un aumento en la equidad y una disminución en la dominancia. Objetivo • Realizar índices de abundancia que tomen en cuenta la heterogeneidad de la distribución de abundancias entre las especies de una muestra para utilizarlos cuando sea necesario tomar en cuenta la dominancia de algunas especies sobre otras. Materiales • Base de datos de practica 5 • Cuadro 1 de anexos
79 Procedimiento 1. Realiza un grafico de la curva de dominancia para los datos de 2 muestras de la practica 5. 2. Usando la base de datos de la practica 5 para dos muestras, obtén el índice de Simpson, números de Hill, el índice D de McIntosh y el índice de Berger – Parker y pon los resultados en el cuadro de resultados para vegetación. 3. Realiza un grafico de la curva de dominancia para los datos de roedores del cuadro 1 de anexos. 4. Usando la base de datos de muestreo de roedores del cuadro 1 de anexos , obtén el índice de Simpson, números de Hill, índice D de McIntosh y el índice de Berger-Parker y escribe los resultados en el cuadro de resultados para roedores. Bibliografía Moreno, C. E. 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol.1. Zaragoza, 84 pp. Resultados Curvas de Dominancia
80 Cuadro de resultados para vegetación Índices Muestra 1 Muestra 2 λ N0 N1 N2 U D d 1. Explica que indican los resultados del índice de Simpson y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Explica que indican cada uno de los números de Hill y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
81 3. Explica que indica el valor del índice D de McIntosh y compara las muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 4. Explica que indican los valores resultantes del índice de Berger-Parker y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ________________________________________________ Curvas de Dominancia de Roedores Cuadro de resultados para Roedores
82 Índices Pastizal Matorral λ N0 N1 N2 U D d 1. Explica que indican los resultados del índice de Simpson y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Explica que indican cada uno de los números de Hill y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Explica que indica el valor del índice D de McIntosh y compara las
83 muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 4. Explica que indican los valores resultantes del índice de Berger-Parker y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Cuestionario 1. Investiga los pros y contras de utilizar cada uno de los índices de dominancia. INDICES PROS CONTRAS SIMPSON
84 NUMEROS DE HILL D DE MCINTOSH BERGER – PARKER Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
85 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
86 PRACTICA 13. ABUNDANCIA PROPORCIONAL: INDICES DE EQUIDAD Introducción Los índices de equidad son índices de diversidad que consideran la estructura de una comunidad de acuerdo a los individuos que cada especie tenga en una muestra. Estos índices toman en cuenta el valor de importancia de las especies, y enfatizan el grado de equidad de una comunidad. Algunos de los índices más utilizados y reconocidos en diversidad se basan en la equidad de la distribución de abundancias de las especies presentes en una comunidad. de acuerdo con esto, un mayor número de especies incrementa la diversidad y, además, una mayor uniformidad también lo hará. La uniformidad o equitatividad de la distribución para una comunidad puede medirse comparando la diversidad observada en esta, con la diversidad máxima posible para una comunidad hipotética con el mismo número de especies. El índice de Shannon-Wiener expresa la uniformidad de los valores de importancia a través de todas las especies de la muestra; mide el grado promedio de la incertidumbre en predecir a que especie pertenecerá un individuo escogido al azar en una colección. Este índice asume que los individuos son seleccionados al azar y que todas las especies están representadas en la muestra. Los valores que produce están entre cero cuando hay una sola especie, y el logaritmo de S, cuando todas las especies están representadas por el mismo número de individuos. Donde pi = abundancia proporcional de la especie i
87 Cuando se están comparando dos muestras, para probar la hipótesis nula de que las diversidades de ambas son iguales, Hutcheson (1970) propone el siguiente procedimiento. 1. Para cada muestra se calcula el índice de diversidad ponderado (Hp) en función de la frecuencia de cada especie: 2. Para cada muestra se calcula la varianza del índice de diversidad ponderado: 3. Se calcula la diferencia de las varianzas de ambas muestras: 4. Se obtiene el valor de t 5. Calcular los grados de libertad asociados con el valor de t
88 6. Se busca en tablas estadísticas el valor de la distribución de t para los grados de libertad calculados. Si el valor de t obtenido es mayor que el valor de t en tablas, rechazamos la hipótesis nula y se concluye que las muestras tienen diversidad diferente. Objetivo • Realizar índices de abundancia que tomen en cuenta la equitatividad de la distribución de abundancias entre las especies de una muestra. Materiales • El inventario de dos comunidades, obtenerlos a partir de una práctica de campo en una zona natural. Procedimiento 1. Obtén los datos de dos muestras tomadas para la practica 5. 2. Calcula el índice de Shannon-Wiener. 3. Haz la comprobación de Hutcheson para probar la Hipotesis nula de que las muestras son iguales. 4. Repite el procedimiento para comparar la diversidad de roedores de pastizal y matorral del cuadro 1 de anexos. Bibliografíaa Moreno, C. E. 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol.1. Zaragoza, 84 pp.
89 Resultados Resultados de muestras de vegetación. Valores Muestra 1 Muestra 2 H’ Hp Var Dvar g. l. tc tt Las muestras son diferentes? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Cuál de las muestras es más diversa? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ De acuerdo a los datos, cual muestra es más equitativa y cual tiene más riqueza? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
90 El índice de diversidad concuerda con lo que observaste en los datos? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Resultados de muestras de Roedores. Valores Muestra 1 Muestra 2 H’ Hp Var Dvar g. l. tc tt Las muestras son diferentes? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Cuál de las muestras es más diversa? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ De acuerdo a los datos, cual muestra es más equitativa y cual tiene más riqueza? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
91 El índice de diversidad concuerda con lo que observaste en los datos? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Cuestionario 1. Cuál es el uso de poder comprobar si dos muestras tienen diferente diversidad o no? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____________________________________________ 2. Explica cómo puedes usar este método para identificar gradientes de vegetación? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. En este último caso como te ayuda en describir la distribución geográfica de ecosistemas dentro de una zona? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
92 Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
93 PRACTICA 14. ABUNDANCIA PROPORCIONAL: COMPARACION DE INDICES DE EQUIDAD Introducción Existen diversos métodos para medir la diversidad tomando en cuenta la estructura de la comunidad, de ellos, el índice de Shannon-Wiener que se basa en medir la equidad, es el más utilizado. No obstante, existen otros métodos para medir la diversidad basados en la equitatividad de distribución de abundancias de las especies que integran la comunidad. El índice de Pielou mide la proporción de la diversidad observada con relación a la máxima diversidad esperada. Su valor va de 0 a 1, donde 1corresponde a situaciones donde todas las especies son igualmente abundantes. Donde: H’ es el índice de diversidad de Shannon- Wiener H’max = ln(S) El índice de Brillouin es útil cuando toda la población a sido censada o cuando la aleatoriedad de la muestra no puede garantizarse, como es el caso en que las especies son atraídas diferencialmente al objeto de captura. En el caso de este índice, su valor es menor al índice de Shannon-Wiener porque no hay incertidumbre, ya que este índice describe una colección conocida. Donde:
94 N = número de individuos que hay en la muestra tomada Ni = número de individuos que se colectaros de la especie i Con el índice de Briollouin se puede obtener la Equidad de Brillouin Donde: Con [N/S] siendo la integral de N/S y r = N-S[N/S]. El índice de equidad de Bulla es el solapamiento entre la distribución observada y una distribución teórica con equidad perfecta y el mismo número de especies que la distribución observada. Este índice es duramente criticado por su ambigüedad. Donde: Hay otros índices que pueden calcularse a partir de otros. El índice de equidad de Hill puede causar malentendidos en casos particulares, ya que alcanza valores altos cuando la equidad es alta (dos o
95 más especies dominan la comunidad) o bien, cuando una especie incipiente domina la comunidad. Donde N1 y N2 son los valores de los primeros números de la serie de Hill. El índice de Equidad de Alatalo no es tan recomendable porque al utilizarse en comparaciones tiende a sobrevalorar marcadamente la equidad y tiene una relación no lineal con esta. Donde N1 y N2 son los valores de la serie de Hill. Objetivo • Conocer diferentes métodos para medir diversidad basados en la equidad, para conocer sus beneficios y saber en qué circunstancias es mejor utilizarlos. Materiales • Datos de campo de la practica 5. Procedimiento 1. Con los datos de campo de la practica 5 calcule el índice de Pielou para 2 muestras. 2. Después calcula el índice de Briollouin
96 3. Calcule la equidad de Brillouin 4. Calcule el índice de equidad de Bulla 5. Calcula el índice de equidad de Hill 6. Calcula el índice de equidad de Alatalo. Resultados Cuadro de Resultados Índices Muestra 1 Muestra 2 Shannon - Wiener Pielou HB Equidad de Brillouin Equidad de Bulla Equidad de Hill Equidad de Alatalo Escribe en el cuadro que es lo que indican los valores de cada índice Pielou Brillouin
97 Bulla Hill Alatalo Cuestionario 1. Como podría utilizarse el Índice de diversidad en relación con la contaminación? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Investigue y discuta la relación entre la diversidad y estabilidad de las comunidades.
98 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 3. Cuál es la relación entre la diversidad de una comunidad y el grado de especialización de sus integrantes? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada
99 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
100 PRACTICA 15. SIMILITUD ENTRE COMUNIDADES: INDICES CUALITATIVOS Introducción La diversidad beta o diversidad entre hábitats es el grado de reemplazamiento de especies o cambio biótico que se presenta a través de gradientes ambientales. Medir la diversidad beta difiere de medir diversidad alfa y gamma, ya que estas últimas se pueden medir en función de especies, mientras que la medición de la diversidad beta es de una dimensión diferente porque está basado en proporciones o diferencias. Las proporciones pueden evaluarse en función de índices de similitud, disimilitud o de distancia entre muestras a partir de datos cualitativos que se basan en presencia-ausencia de especies, o bien, con datos cuantitativos que consideran la abundancia proporcional de las especies por medio de número de individuos, biomasa, densidad, cobertura, etc. Los índices de similitud expresan el grado en que dos muestras son semejantes por las especies presentes en ellas, por lo que son una medida inversa de la diversidad beta, pero con valores de similitud (s) es fácil calcular la disimilitud (d) entre muestras, ya que se basan en valores de cero a uno ( d = 1 – s ). Basándose en datos cualitativos de presencia/ausencia de especies, el coeficiente de similitud de Jaccard tiene valores de 0, cuando no hay especies compartidas entre las comunidades que se comparan y 1 cuando las comunidades tienen exactamente la misma composición. Donde: a = No. de especies del sitio A
101 b = No. de especies del sitio B c = No. De especies presentes en ambos sitios El coeficiente de similitud de Sorensen relaciona el número de especies que tienen en común las muestras con la media aritmética de las especies en ambos sitios. Donde: a = No. de especies del sitio A b = No. de especies del sitio B c = No. De especies presentes en ambos sitios El índice de Sokal y Sneath separa las especies exclusivas para cada sitio y son las que usa para calcular la similitud. Donde: a = No. de especies que aparecen exclusivamente en el sitio A b = No. de especies que aparecen exclusivamente en el sitio B c = No. De especies presentes en ambos sitios El índice de Braun-Blanquet solo toma en cuenta las especies del sitio con mayor riqueza y las especies que coinciden en ambos sitios.
102 Donde: b = Numero de especies del sitio con mayor riqueza c = número de especies que coinciden en ambos sitios. También está el índice de Ochiai-Barkman que aunque es menos usado, utiliza los mismos parámetros que Jaccard y Sorensen, que son los mas usados. Donde: a = No. de especies del sitio A b = No. de especies del sitio B c = No. De especies presentes en ambos sitios Todos estos índices utilizan características cualitativas de las comunidades, utilizando solo presencia y ausencia de especies, lo cual es muy útil cuando se hacen inventarios sin tomar en cuenta la abundancia de las especies en cada sitio de muestreo. Objetivo • Utilizar índices que comparen que tan similares, o bien diferentes son dos comunidades de acuerdo a la riqueza especifica. Materiales • Datos del muestreo de vegetación de la practica 5. • Datos de muestreo de Roedores del cuadro 1 de Anexos.
103 Procedimiento 1. Con los datos de vegetación de la practica 5 para 2 muestras obtén el coeficiente de similitud de Jaccard. 2. Compara las dos muestras por el coeficiente de Similitud de Sorensen. 3. Realiza la comparación con el índice de Sokal y Sneath. 4. Obten el índice de Braun-Blanquet y el índice de Ochiai-Barkman para los mismos datos de vegetación. 5. Repite el proceso para comparar las muestras de Roedores para los sitios de pastizal y matorral. Bibliografía Whittaker, R. H. 1972. Evolution and the mesurement od species diversity. Taxon, 21(2/3); 213-251. Resultados Cuadro de Índices de Similitud Vegetación Roedores Jaccard Sorensen Sokal y Sneath Braun-Blanket Ochiai-Barkman Según los diferentes índices de Similitud, Cuales fueron los resultados al comparar las comunidades de vegetación y las de roedores?
104 Jaccard:_________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Sorensen:________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Sokal y Sneath: ___________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Braun-Blanket: ____________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Ochiai-Barkman:___________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
105 Cuestionario 1. De acuerdo a lo observado en tus análisis, cual es el método más conveniente para comparar dos comunidades? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Si realizas una matriz de comparación de hábitats donde compares más de dos sitios, que usos le puedes dar con un diseño de muestreo sistematizado? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____________________________________________________________ 3. Diseña un análisis grafico de cómo puedes utilizar los índices de similitud para observar el gradiente de cambio de un ecotono. Explícalo. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
106 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
107 PRACTICA 16. SIMILITUD ENTRE COMUNIDADES: INDICES CUANTITATIVOS Introducción La descripción de una comunidad nos lleva necesariamente a la comparación con otra o con ella misma en distintos tiempos, mediante la evaluación de las semejanzas o diferencias de sus partes homólogas. Como consecuencia de estas comparaciones tenemos la elaboración de una clasificación, ya sea a nivel de asociación o de biocenosis. Cuando se dispone de censos, la composición de una comunidad puede expresarse mediante una lista de especies. Más aún, la composición de una muestra inventariada se puede comparar con muestras adyacentes a la misma comunidad, lo que revela, con base en las especies existentes, la similitud entre las áreas muestreadas y, por ende, la heterogeneidad ambiental en la cual se asienta la comunidad. Este aspecto puede ser representado en forma de una matriz de similitud, donde, de acuerdo con todas las combinaciones posibles entre las muestras, se indica la similitud existente entre las diferentes zonas en las que se tomo la muestra. Los datos de un inventario para una comunidad o para distintas muestras de una comunidad suelen presentarse en una tabla; cada renglón representa una especie y cada columna una muestra, figurando en las intersecciones una simple señal de presencia o ausencia o bien el resultado de un censo (abundancia o cobertura), o mejor aún, el número de individuos o biomasa de los mismos. La medición de la similitud entre dos muestras o comunidades puede ser cualitativa, tomando en cuenta solo la presencia – ausencia de especies, pero también puede ser cuantitativa, donde se toma en cuenta la abundancia de cada
108 especie que forman las comunidades a comparar y por ende, comparando su estructura. Coeficiente de similitud de sorensen para datos cuantitativos Donde: aN = número total de individuos del sitio A bN = número total de individuos del sitio B pN = sumatoria de la abundancia más baja de cada una de las especies compartidas entre ambos sitios. Indice de similitud de morisita – horn Donde: ani = número de individuos de la i-esima especie en el sitio A bnj = número de individuos de la j-esima especie del sitio B da = Σ ani 2 / aN2 db = Σ bnj 2 / bN2 aN = Total de individuos del sitio A bN = Total de individuos del sitio B
109 Este índice está fuertemente influido por la riqueza de especies y el tamaño de las muestras, y tiene la desventaja de que es altamente sensible a la abundancia de la especie más abundante. Objetivo • Utilizar índices que comparen que tan similares, o bien diferentes son dos comunidades de acuerdo a la estructura de las comunidades. Materiales • Un par de inventarios de dos comunidades o de una comunidad compuesta de varias muestras. Procedimiento De acuerdo con el inventario disponible, calcule la similitud entre las dos comunidades o entre las muestras de una comunidad mediante los dos índices anotados. En el segundo caso, elabore la matriz de similitud de acuerdo con la tabla de trabajo 2. Resultados Compare los resultados obtenidos con ambos índices. Para el segundo caso, defina las áreas con mayor similitud, auxiliándose con una escala relativa de signos convencionales y anotándolos en la otra mitad de la matriz. Tabla de trabajo 1 Especies 1 2 3 4 5 6
110 Tabla de trabado 2 S 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
111 CUESTIONARIO 1. Si se analiza un gradiente en una comunidad ¿Como es de esperarse el esquema de similitudes en los diferentes puntos del mismo? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Ante una alteración ambiental, ¿cómo es de esperarse, sucesivamente en el tiempo, la similitud para una misma comunidad. ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
112 Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
113 PRACTICA 17. INDICES DE REEMPLAZO DE ESPECIES Introducción Las comunidades no tienen límites definidos en espacio o tiempo, debido a que las distribuciones de las poblaciones de especies no coinciden unas con otras, si no que coinciden en ciertas áreas de distribución de las especies, las comunidades cambian de una a otra gradualmente, sustituyendo unas especies por otras de manera gradual, hasta tener una comunidad completamente diferente a la primera. Los índices de reemplazo de especies proporcionan un valor de diversidad beta en este sentido biológico y se basan en datos cualitativos. El índice de Whittaker, que ha probado ser el más robusto para medir el reemplazo entre comunidades, describe la diversidad gamma como la integración de las diversidades beta y alfa, por lo que la diversidad beta puede calcularse como la relación gamma/alfa: Donde: S = Numero de especies registradas en un conjunto de muestras (diversidad gamma). α = número promedio de especies en las muestras (α promedio).
114 El Índice de Cody tiene un efecto aditivo entre sus componentes pero no es independiente de la riqueza de especies. Hay dos versiones del índice de cody, la de 1975: Donde: g(H) = número de especies ganadas a través de un gradiente de comunidades. p(H) = número de especies perdidas a través del mismo gradiente. y la versión de 1993 Donde: a: número de especies del sitio A b: número de especies del sitio B c: número de especies compartidas. El índice de Routledge toma en cuenta tanto la riqueza total de especies en todas las muestras (gamma) como el grado de solapamiento entre las especies. Donde: r = numero de pares de especies con distribuciones solapadas, si son dos sitios, r es el numero de especies comunes en los dos sitios (r = c). S = número de especies encontradas en todas las muestras.
115 El índice de Wilson y Schmida se basa en los términos de especies ganadas y perdidas a lo largo de un transecto según el índice de Cody de 1975, y el valor promedio de la riqueza de las muestras (alfa promedio) del índice de Wittaker. Donde: g(H) = Especies ganadas a través de un gradiente de comunidades. p(H) = Especies perdidas a través de un gradiente de comunidades. = promedio de las diversidades de las dos muestras. Con el índice de Magurran, el valor de la diversidad beta aumenta conforme el número de especies en los dos sitios aumenta, y también cuando se vuelven más diferentes. Donde: Ij = Índice de similitud de Jaccard entre los sitios A y B a = Numero de especies del sitio A b = Numero de especies del sitio B Objetivo • Conocer índices que midan el grado en que van cambiando las comunidades, y como se pueden usar para medir gradientes de ecotono. Materiales
116 • Inventarios de las muestras tomadas por cada equipo para la practica 5. Procedimiento 1. Haz tablas de trabajo por cada par de muestras hasta que abarques todos los pares de muestras posibles. 2. Por cada par de muestras obtén los índices de reemplazo de especies de Whittaker, Cody, Routledge, Wilson & Shmida y Magurran. 3. Acomoda las muestras en un gradiente de cambio de acuerdo al reemplazo de especies y grafica como van cambiando gradualmente. Resultados M 1 2 3 4 1 2 3 4 ÍndicedeWhittaker Índice de Routledge
117 M 1 2 3 4 1 2 3 4 M 1 2 3 4 1 2 3 4 ÍndicedeCody1975 Índice de Cody 1993 ÍndicedeWilsonySHmida Índice de Magurran
118 CUESTIONARIO 1. Como puedes utilizar estos análisis para hacer planes de manejo? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. En el caso de contaminación, deforestación y fragmentación de hábitats, como te pueden ayudar los índices de reemplazo para prevenirlos? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
119 Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
120 PRACTICA 18. SUCESION Introducción La sucesión ecológica consiste en cambios que una comunidad sufre a través del tiempo. La sucesión es un fenómeno de ocupación progresiva del espacio. Las relaciones de competencia se manifiestan claramente y son características a lo largo de los procesos de sucesión. La sustitución de unas especies por otras en grupos de especies que desempeñan la misma función en el ecosistema es uno de los acontecimientos esenciales en la sucesión, y se da a través de procesos de competencia. La etapa final de una sucesión se le llama clímax, que es un estado de equilibrio hacia el que tienden los ecosistemas, que es el punto en el que están altamente organizados, muy complejos y adaptados a condiciones que varían de un punto a otro. Hay dos tipos de sucesión, la primaria es el proceso natural de cambio en los ecosistemas que va desde la roca madre hasta formar un complejo ecosistema altamente poblado como bosques y selvas. El otro tipo de sucesión es la secundaria, que se da cuando un ecosistema en un proceso de sucesión primaria o ya en el clímax es destruido, y entonces comienza un nuevo proceso de sucesión desde el punto en el que la destrucción lo dejo, pero con características bióticas y abióticas que ya habían sido influidas primero por el proceso de sucesión primaria natural, y después por el proceso de destrucción del ecosistema. Medir procesos de sucesión es un aspecto poco explorado, y se a realizado en su mayoría con plantas. Los cambios que se dan a lo largo de este proceso se pueden observar de dos formas: comparando el mismo sitio como dos comunidades diferentes a través del tiempo por medio de índices de similitud o disimilitud, o bien, observando el cambio en la composición de especies en el tiempo (diversidad beta temporal). En el primer caso, se utilizan
121 índices de similitud para confirmar si la comunidad a cambiado en el tiempo entre un muestreo y otro, y en el caso de observar el cambio de composición de especies en el tiempo se puede realizar para observar cómo va cambiando la comunidad gradualmente en el tiempo. En comunidades inestables, donde frecuentemente entran especies provenientes de comunidades cercanas, la diversidad beta temporal puede ser muy importante. Objetivo • Comprender los métodos y la importancia de medir procesos de sucesión. Materiales • Datos de muestreo de un sitio natural en dos temporadas diferentes (datos de la practica 5, repetir el muestreo en el mismo sitio en otra fecha). Procedimiento 1. Obtén los cuadros de especies de muestra 1 y 2 en diferente temporada. 2. Utiliza los índices de similitud de Jaccard y Sorensen cualitativos para observar si hay diferencia en la riqueza especifica de la comunidad en los periodos de muestreo. 3. Utiliza los índices de similitud de Jaccard y Sorensen cuantitativos para observar si hay un cambio en la estructura de la comunidad en los periodos de muestreo. 4. Obtén los índices de reemplazo de especies de Whittaker y Cody para observar cual es el grado de cambio de la comunidad en el tiempo.
122 Resultados Especie Muestra 1 Muestra 2 Cuadro de resultados de la comparación de muestras. Índice Resultados Jaccard cualitativo Sorensen cualitativo
123 Jaccard cuantitativo Sorensen cuantitativo Whittaker Cody 1975 Cody 1996 CUESTIONARIO 1. Como puedes utilizar estudios de sucesión para hacer propuestas de conservación? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. En que áreas crees que es necesario desarrollar estudios de sucesión más detallados? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
124 Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
125 PRACTICA 19. COMPLEMENTARIEDAD Introducción La complementariedad se refiere al grado de disimilitud en la composición de especies entre pares de biotas, observando el cómo dos sitios complementan la diversidad de una matriz más grande aportando diferentes especies. Para obtener el valor de complementariedad obtenemos primero dos medidas: I. La riqueza total para ambos sitios combinados: Donde a es el número de especies del sitio A, b es el número de especies del sitio b y c es el número de especies en común entre los sitios A y B. II. El número de especies únicas a cualquiera de los dos sitios: III.A partir de los valores anteriores, se calcula la complementariedad de los sitios A y B como: Los valores de complementariedad varían desde cero, cuando ambos sitios son completamente distintos, hasta uno, cuando las especies de ambos sitios son completamente distintas.
126 El valor obtenido se puede expresar como el porcentaje de especies que son complementarias entre dos sitios. Objetivo • Obtener el grado en que dos sitios se complementan para integrar la riqueza especifica de una zona particular. Materiales • Datos de dos muestras de vegetación (practica 5). • Datos de roedores del cuadro 1 de anexos. Procedimiento 1. Obtener el porcentaje de especies complementarias de las muestras de vegetación, 2. Obtener el porcentaje de especies complementarias del muestreo de roedores. Resultados Muestras CAB % de spp. complementarias Vegetación M1 M2 M3 Roedores
127 CUESTIONARIO 1. Qué papel juegan los índices de complementariedad en la definición de límites geográficos de ecosistemas y tipos de vegetación? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
128 PRACTICA 20. DIVERSIDAD GAMMA Introducción La diversidad gamma es la riqueza de especies de un grupo de hábitats, ya sea un paisaje, un area geográfica, una isla, que resulta como consecuencia de la diversidad alga de las comunidades individuales y del grado de diferenciación entre ellas. En la mayor parte de los casos, las medidas que se han realizado de diversidad de areas que incluyen mas de un tipo de comunidad se limitan a presentar listas de especies de sitios puntuales (diversidad alfa), describiendo la diversidad regional (gamma) solo en términos de números de especies, o bien, con cualquier otra medida de diversidad alfa. Schluter y Ricklefs propusieron medir la diversidad gamma en base en los componentes alfa, beta y la dimensión espacial: Diversidad γ = Diversidad α promedio * Diversidad β * Dimensión de la muestra Donde: Diversidad α promedio = número promedio de especies de las comunidades. Diversidad β = inverso de la dimensión especifica, es decir, 1/número promedio de comunidades ocupadas por una especie. Dimensión de la muestra = número total de comunidades. El valor de la diversidad gamma suele aproximarse al número total de especies registradas en todas las comunidades. Hay tres formulas derivadas para obtener la diversidad gamma propuestas por Lande, la primera basada en la riqueza de especies, la segunda en el índice de Shannon-Wiener y la tercera en el índice de Simpson. Estas fórmulas dividen el valor de la diversidad gamma en dos componentes aditivos y positivos: la diversidad dentro de las comunidades (alfa) y diversidad entre comunidades (beta):
129 En el cálculo de diversidad gamma basado en la riqueza de especies, la diversidad beta para usar la formula anterior se calcula usando la siguiente fórmula: Donde: qj = peso proporcional de la comunidad j, basado en su área o cualquier otra medida de importancia relativa. ST = número total de especies registradas en el conjunto de comunidades. Sj = número de especies registradas en la comunidad j. Para calcular la diversidad gamma basándose en el índice de Shannon, igual que en el caso anterior, la diversidad beta se calcula como: Donde: qj = peso proporcional de la comunidad j, basado en su área o cualquier otra medida de importancia relativa. H’j = Índice de Shannon de la comunidad j.
130 Pi representa la frecuencia promedio de la especie i en el conjunto de comunidades (pij) ponderada en función de la importancia de las comunidades (qj). Se obtiene la diversidad gamma de Shannon con la formula de Lande, cuyo resultado te da que la diversidad gamma es el 100% de la diversidad de tu paisaje o región, con lo que se puede calcular que porcentaje está formado por diversidad alfa, y que porcentaje de la diversidad gamma está formado por diversidad beta. Entre mayor es el porcentaje de diversidad beta, mas uniformidad hay en el paisaje. El cálculo de diversidad gamma basado en el índice de Simpson, ya que este refleja el grado de dominancia en una comunidad, la diversidad de la misma puede calcularse como D = 1 - λ. En este caso, la diversidad beta se calcula como: Donde: qj = peso proporcional de la comunidad j, basado en su área o cualquier otra medida de importancia relativa. λj = índice de diversidad de Simpson en la comunidad j. y:
131 Objetivo • Entender los métodos para medir la diversidad a nivel regional o de paisaje, incluyendo varias comunidades. Materiales Inventarios de vegetación de todos los equipos realizados para la practica 5. Procedimiento 1. Obtén la diversidad gamma de acuerdo a la propuesta inicial de Shluter y Ricklefs. 2. Se usaran los inventarios realizados para la practica 5 de cada equipo, y cada uno se tomara como una comunidad. 3. Se obtendrá la diversidad conjunta de las comunidades como si fueran una sola, obteniendo riqueza específica, el índice de Shannon-Wiener y el índice de Simpson. 4. Para cada comunidad se obtendrá la diversidad alfa, como riqueza especifica, con el índice de Shannon-Wiener y con el índice de Simpson. 5. Promediar la diversidad alfa de las comunidades (( M1+M2 + M3…+Mx)/x), de la riqueza especifica, del índice de Shannon-Wiener y del índice de Simpson. 6. Calcular la diversidad beta, primero usando riqueza de especies, después el índice de Shannon-Wiener y por último el índice de Simpson. 7. Calcular la diversidad gamma primero usando los datos calculados con riqueza especifica, con los del índice de Shannon-Wiener y por ultimo con los del índice de Simpson.
132 Resultados Diversidad gamma de acuerdo a Shluter y Ricklefs Resultados Diversidad α promedio Diversidad β Dimensión de la muestra Diversidad γ Base de datos de muestras de vegetación Especie M1 M2 M3 M4
133 Riqueza especifica Índice de Shannon Índice de Simpson Cuadro de Frecuencias de especies. Especie FM1 FM2 FM3 FM4 pM1 pM2 pM3 pM4 pprom Pi Pi lnPi
134 Cuadro de Resultados Div. β Div. γ %α %β Riqueza Shannon Simpson CUESTIONARIO 1. Como puedes aplicar el cálculo de diversidad gamma en planes de manejo para zonas de conservación y zonas perturbadas. ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
135 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Crees que sea necesario que se realicen inventarios en áreas naturales protegidas para calcular la diversidad gamma del área a proteger? Por qué? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
136 ANEXOS CUADRO 1; Muestreo de Roedores en dos ecosistemas en Mapimi. MATORRAL Ind. PASTIZAL Ind. Chaetodipus nelsoni 56 Chaetodipus penicillatus 8 Chaetodipus penicillatus 8 Dipodomys nelsonii 3 Dipodomys merriami 20 Dipodomys merriami 34 Dipodomys nelsoni 2 Neotoma albigula 37 Neotoma albigula 48 Perognatus flavus 2 Perognatus flavus 2 Peromyscus eremicus 4 Peromyscus eremicus 13 Reithrodontomis megalotis 1 Reithrodontomys megalotis 1 Spermophilus mexicanus 13 Spermophilus spilosoma 10
137

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Ecologia de comunidades

  • 1.
    UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DECIUDAD JUÁREZ INSTITUTO DE CIENCIAS BIOMÉDICAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICO-BIOLÓGICAS PROGRAMA DE BIOLOGÍA MANUAL DE PRÁCTICAS ECOLOGÍA DE COMUNIDADES
  • 2.
    2 MANUAL DE PRÁCTICASDE ECOLOGIA DE COMUNIDADES COMPILADORES: D. Ph. MIROSLAVA QUIÑONEZ MARTINEZ Principal: D. Ph. Miroslava Quiñonez Martinez Colaboradores: M. en C. Gabriela Mendoza Carreón Revisado por: Ciudad Juárez, Chihuahua Universidad Autónoma de Ciudad Juárez 2009 p. 136
  • 3.
    3 M. en C.Emilio Clarke Crespo Coordinador de la Academia de Biología D. Ph. Antonio de la Mora Covarrubias Coordinador del Programa de Biología Dr. Alejandro Martínez Martínez Jefe del Departamento de Ciencias Químico-Biológicas M.C. Hugo Staines Orozco Director del Instituto de Ciencias Biomédicas Aprobados por la Academia de Biología, 2011
  • 4.
    i INDICE PRESENTACIÓN................................................................................................ 1  PRÁCTICA 1.CARACTERIZACIÓN DE COMUNIDADES Y ECOSISTEMAS... 2  PRÁCTICA 2. DELIMITACION DE COMUNIDADES.......................................... 8  PRACTICA 3. FACTORES ABIÓTICOS EN EL AGUA..................................... 13  PRACTICA 4. DESCRIPCIÓN FISONÓMICA DE LA VEGETACIÓN MEDIANTE EL MÉTODO DE DANSERAU .......................................................................... 19  PRACTICA 5. DESCRIPCIÓN CUANTITATIVA DE UNA COMUNIDAD A TRAVES DEL ANÁLISIS DE VEGETACIÓN: EL CUADRANTE Y EL TRANSECTO COMO TECNICAS DE MUESTREO.......................................... 30  PRACTICA 6. AREA MÍNIMA Y EFICIENCIA DEL MUESTREO PARA COMUNIDADES VEGETALES......................................................................... 40  PRACTICA 7. DIVERSIDAD ALFA: INDICES DE RIQUEZA ESPECÍFICA...... 51  PRACTICA 8 FUNCIONES DE ACUMULACION ............................................. 56  PRACTICA 9. METODOS NO PARAMETRICOS PARA MEDIR DIVERSIDAD61  PRACTICA 10. ESTRUCTURA DE UNA COMUNIDAD: MODELO DE VARA QUEBRADA...................................................................................................... 66  PRACTICA 11. ESTRUCTURA DE UNA COMUNIDAD: METODOS NO PARAMETRICOS ............................................................................................. 71  PRACTICA 12. ABUNDANCIA PROPORCIONAL:INDICES DE DOMINANCIA .......................................................................................................................... 76  PRACTICA 13. ABUNDANCIA PROPORCIONAL: INDICES DE EQUIDAD.... 86  PRACTICA 14. ABUNDANCIA PROPORCIONAL: COMPARACION DE INDICES DE EQUIDAD .................................................................................... 93 
  • 5.
    ii PRACTICA 15. SIMILITUDENTRE COMUNIDADES: INDICES CUALITATIVOS ........................................................................................................................ 100  PRACTICA 16. SIMILITUD ENTRE COMUNIDADES: INDICES CUANTITATIVOS ........................................................................................... 107  PRACTICA 17. INDICES DE REEMPLAZO DE ESPECIES........................... 113  PRACTICA 18. SUCESION ............................................................................ 120  PRACTICA 19. COMPLEMENTARIEDAD...................................................... 125  PRACTICA 20. DIVERSIDAD GAMMA........................................................... 128  ANEXOS......................................................................................................... 136 
  • 6.
  • 7.
    2 PRÁCTICA 1. CARACTERIZACIÓNDE COMUNIDADES Y ECOSISTEMAS Introducción Cuando en un ecosistema se establecen las interacciones entre las especies de organismos que lo constituyen se entablan relaciones de alimentación entre los diferentes niveles tróficos, es decir, entre los diferentes niveles alimenticios. En el primer nivel encontraríamos a los productores ó autótrofos, responsables de la producción de alimentos a partir de CO2, agua y sales minerales. En el segundo nivel encontramos a los consumidores primarios o herbívoros quienes se alimentan directamente de las partes verdes de los vegetales, semillas tallos, etc. En el tercer nivel están los carnívoros o consumidores secundarios y existen también los consumidores terciarios, que se alimentan de los carnívoros o algunas de sus partes. Se presentan los desintegradores o reductores actúan sobre los organismos antes mencionados, liberando sales minerales a partir del proceso de mineralización de la materia orgánica. Una comunidad es un grupo de poblaciones que interaccionan localmente. Los tres tipos principales de interacción entre ellas son la competencia, depredación y simbiosis. Cuanto más parecidos son los organismos, más intensa es la competencia entre ellos. Un nicho ecológico es algo similar a la profesión que desempeña un organismo en el ecosistema, así que según la forma en que una especie utiliza los recursos se dice que ocupa un nicho ecológico específico en él Objetivos • Observar, conocer y caracterizar los diferentes tipos de comunidades presentes en un ecosistema
  • 8.
    3 Materiales • Bitácora decampo. • Cámara fotográfica Procedimiento 1. Realice un recorrido por el área de estudio seleccionado y determine en base a la flora y fauna observada, qué tipo de comunidades se desarrollan y que factores ambientales la propician . 2. Observe y describa las especies más dominantes y menos dominantes, tanto vegetales como animales y qué tipo de relación o interacción presentan. 3. De acuerdo a las especies observadas, describa cual es su nicho ecológico y en base a esto cual sería su nivel trófico. 4. En base a la observación cualitativa, mencione si existe alguna especie que esté en peligro de extinción o bien que sea susceptible de aprovechamiento. Bibliografía Smith R.L. y T.M. Smith, 2001. ECOLOGÍA. 4º. Edición. Pearson Educación, S.A. Madrid, España. Resultados Tipo de comunidad:________________________________________ Descripción del área de estudio:_____________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
  • 9.
    4 ESPECIES VEGETALES DEMAYOR A MENOR DOMINANCIA ESPECIE NICHO NIVEL TROFICO INTERACCIONES
  • 10.
    5 ESPECIES ANIMALES DEMAYOR A MENOR DOMINANCIA ESPECIE NICHO NIVEL TROFICO INTERACCIONES
  • 11.
    6 Cuestionario 1. Que característicasdebe tener una especie para ser considerada dominante? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Cuál es la importancia de las especies dominantes en la descripción de una comunidad o un ecosistema? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 3. Cuál es la importancia de las relaciones interespecificas y los niveles tróficos en la descripción de una comunidad? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
  • 12.
    7 4. Como describesel nicho ecológico de una especie de manera cualitativa y como lo haces de manera cuantitativa? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
  • 13.
    8 PRÁCTICA 2. DELIMITACIONDE COMUNIDADES Introducción La comunidad es un nivel de organización natural que incluye a todas las poblaciones de un área dada y en un tiempo dado. Una comunidad, junto con su medio ambiente abiótico, funcionan como un sistema ecológico o ecosistema. Las comunidades son unidades relativamente independientes, compuestas por seres vivos como plantas, animales y hongos, que viven juntos y son interdependientes, cada miembro con su nicho ecológico particular, que van desde productores, consumidores y descomponedores que se organizan en complicadas redes tróficas. Las comunidades presentan diversos tipos de especialización, distribución y estabilidad, y todas estas variables son más detalladas por diversos estudios. Las mayores comunidades terrestres y acuáticas presentan estratificación de acuerdo al lugar del biotipo en el que viven o su posición en la cadena o nivel trófico. Por lo general estas comunidades son relativamente independientes de otras, necesitando solo la energía solar para mantenerse. Una comunidad puede ser definida a cualquier nivel taxonómico o funcional y escala geográfica, pudiendo hablar de una comunidad de microorganismos del intestino de un herbívoro, los mamíferos marinos del océano atlántico o los arácnidos de la zona médanos – matorral de Samalayuca. En una escala geográfica mayor, el factor que determina un tipo de comunidad es el clima, pero en menor escala es difícil encontrar los factores que explican los agrupamientos de especies, por lo que se realizan estudios para conocer la composición y estructura de una comunidad, entendiéndola como el conjunto de relaciones entre las diferentes especies y con su medio.
  • 14.
    9 Objetivos • Conocer elcómo delimitar una comunidad de acuerdo a los objetivos que se determinan a un estudio especifico. Materiales • Libreta de campo Procedimiento 1. Realiza un recorrido para observar las zonas de la Sierra de Juarez, la zona riparia del Rio Bravo y la zona urbana de la ciudad. 2. Define 3 escalas geográficas en las que puedes dividir las comunidades que observes. 3. En cada escala geográfica definida determina las comunidades que puedes estudiar. 4. Para cada comunidad define los objetivos y justificación por la que estudiarías esas comunidades. Bibliografía Smith R.L. y T.M. Smith, 2001. ECOLOGÍA. 4º. Edición. Pearson Educación, S.A. Madrid, España. Audesirk T. y G. Audesirk. 1997. Biología 3: Ecología. 4º. Edición. Prentice Hall. México. Resultados Delimitacion de comunidades ESCALAS → ↓ COMUNIDADES
  • 15.
    10 1. 2. 3. 4. Determinacion de losobjetivos de estudio de comunidades COMUNIDAD OBJETIVO DE ESTUDIO JUSTIFICACION 1. 2. 3. 4.
  • 16.
    11 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Cuestionario 1. Cuáles sonlos factores principales que se utilizan para delimitar una comunidad para un estudio? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________
  • 17.
    12 2. Para realizarun estudio que reglas se siguen para delimitar la comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
  • 18.
    13 PRACTICA 3. FACTORESABIÓTICOS EN EL AGUA Introducción El agua es una de las sustancias necesarias para el sostenimiento de la vida, y desde hace mucho tiempo se sabe que la contaminación de ésta es la fuente de muchas enfermedades humanas. No fue hasta hace unos 150 años que se comprobó definitivamente que la transmisión de algunas enfermedades es a través del agua. Durante muchos años, la consideración más importante fue la creación de suministros de agua adecuados, higiénicos y seguros. Sin embargo, las fuentes de agua (superficiales y subterráneas) se han venido contaminando cada vez más debido al aumento de la actividad industrial y agrícola. A medida que el tiempo pasa el público se ha venido haciendo más exigente en sus demandas y hoy en día se espera que los ingenieros de aguas produzcan bien acabadas, libres de color, turbiedad, sabor, olor, nitratos, iónes metálicos peligrosos y de una amplia variedad de químicos orgánicos tales como pesticidas y solventes clorados. Los problemas de salud asociados con estos químicos incluyen el cáncer, los defectos congénitos, las enfermedades del sistema nervioso central y del corazón. En el momento, hay una lista de más de 75 sustancias químicas específicas en los estándares para el agua potable de la Agencia para la Protección Ambiental de los Estados Unidos. Desde hace mucho tiempo se sabe que todos los cuerpos naturales de agua tienen la capacidad de oxidar la materia orgánica sin que se desarrollen condiciones molestas, a condición de que el oxígeno requerido para la oxidación de la carga orgánica y del nitrógeno (principalmente amoníaco) no exceda los límites de disponibilidad de oxígeno del agua. También se sabe que siempre se deben mantener ciertos niveles de oxígeno disuelto en el agua para preservar algunas formas de vida acuática. En el pasado las corrientes de agua se clasificaron en cuatro grandes categorías:
  • 19.
    14 1. Las utilizadaspara el transporte de residuos sin tener en cuenta la vida acuática, pero con mantenimiento para evitar el desarrollo de condiciones molestas. 2. Aquellas en que la carga de contaminantes es restringida para permitir la vida de los peces. 3. Las destinadas a la recreación y 4. Las utilizadas como suministros de agua. Objetivos • Conocer algunos parámetros físico-químicos y determinar la relación de éstos con el entorno. Materiales • Termómetro de mercurio. • 2 frascos • 2 vasos de precipitado de 100 ml • Estufa • Potenciómetro portátil • Oximetro. Procedimiento Seleccionar un área de estudio que presenten los dos ecosistemas principales: acuáticos y terrestre y realice las siguientes determinaciones: 1. DETERMINACIÓN DE TEMPERATURA Utilizando un termómetro de mercurio, determinar la temperatura a diferente hora, sacar una media (tanto en agua como en aire) , si existen diferencias explique el fundamento. 2. DETERMINACIÓN DE HUMEDAD EN EL SUELO (Mantillo) Tomar una muestra de agua con materia orgánica, pesar 50 y 100 gramos y dejarlo secar en una estufa.
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    15 3. DETERMINACIÓN DEpH; Utilizar un potenciómetro portátil y determine el pH en diferentes muestras. 4. DETERMINACION DEL OXIGENO El oxígeno es un gas indispensable para la conservación de vida de la mayoría de los seres vivos. En el agua el oxígeno ocupa el segundo lugar con el 34% de todos los gases disueltos en el agua de mar. Las fuentes principales son a través de la aereación por las olas y de las plantas a través de la liberación fotosintética de este gas. La determinación del oxígeno disuelto, se ha llevado a cabo por la Metodología de Winkler (1888), algunos autores han modificado la técnica pero no grandemente, han pasado por pruebas de repetibilidad y exactitud. Fue modificada por Carpenter (1965) y Strickland y Parsons (1968), siendo más exacta ya que corrige el factor del error que pudiera tener la solución valorada de tiosulfato. Utilizar un oxímetro para la valoración de oxígeno. Bibliografía Krebs J. Ch.1985. ECOLOGÍA. Estudio de la distribución y la Abundancia. 2ª. Edición. Harla, S.A. México. Contreras F. 1980. MANUAL DE TÉCNICAS HIDROBIOLOGICAS. Depto. De Zootecnia. Lab. De Oceanografía. Universidad Autónoma Metropolitana.
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    16 Resultados Muestra Temperatura HumedadPh Oxigeno 1. 2. 3. 4. Establezca la relación de los valores encontrados en sus parámetros abióticos con el tipo de muestra de agua. ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Investiga que tipo de comunidad biótica puede vivir bajo los parámetros de las muestras que analizaste.
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    17 Cuestionario 1. Porque losfactores ambientales como el oxigeno, temperatura, humedad y pH pueden determinar el tipo de comunidad que se encuentra en una zona? ______________________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________ 2. Que otros factores ambientales son determinantes en el tipo de seres vivos que habitan una zona? _____________________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________ Conclusiones ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    19 PRACTICA 4. DESCRIPCIÓNFISONÓMICA DE LA VEGETACIÓN MEDIANTE EL MÉTODO DE DANSERAU Introducción Una parte considerable del trabajo ecológico, tanto pasado como presente, ha sido dirigida hacia la descripción de las características de las comunidades. El objetivo de dicha descripción es proporcionar a otros investigadores una base que les permita formarse una imagen mental de un área y de su vegetación, para poder compararla con otras comunidades y crear esquemas de clasificación. Antes de comenzar el trabajo detallado en un área dada es necesario conocer las especies presentes y la distribución y la abundancia relativa de cada una de ellas: también es importante mencionar los rasgos morfológicos de las especies más importantes y las características ambientales de la zona. De acuerdo con lo anterior, cualquier trabajo ecológico relacionado con la vegetación debe cumplir las siguientes bases mínimas: Composición florística. Consiste en un inventario de las especies presentes. Composición de formas biológicas. Consiste en las distintas expresiones adaptatívas de las plantas, en respuesta a su medio ambiente. Estructura de la vegetación. Se define por el arreglo espacial de las especies y por la abundancia de cada una de ellas. Hasta fines del siglo pasado era muy común describir a la vegetación de acuerdo con las formas de crecimiento predominantes entre sus especies componentes. Se tomaban en cuenta ciertas características como ramificación, periodicidad, tipos de hojas, hábitos de las especies componentes, etc. Después de que los conceptos evolutivos de Darwin se hicieron públicos, los botánicos empezaron a hacer énfasis sólo en aquellas formas de crecimiento que podían ser interpretadas como adaptaciones: éstas llegaron a conocerse
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    20 como formas biológicasy su uso fue desarrollado como una manera de relacionar cuantitativamente las características de la vegetación con el clima. Entre las formas de caracterizar a la vegetación hay una que tuvo mucho auge hace varios años y que sigue utilizándose todavía, no obstante sus representaciones difíciles de interpretar, y que fue propuesta por Danserau (1957). Mediante la representación esquemática de la comunidad que se obtiene utilizando el método de Danserau, es posible hacer estimaciones de la estratificación de la comunidad, de las formas biológicas predominantes, de la abundancia relativa de las especies y de otras características comunitarias. Este método como símbolos, letras, números y dibujos de tal forma que la estructura de la comunidad queda expresada por una síntesis gráfica. Objetivo • Realizar una descripción fisonómica de la vegetación mediante el método de Danserau. Materiales • Hojas de registro datos • Cordel de 200 m, marcados cada 10 m. • 2 estacas • Cinta métrica de 50m • GPS Procedimiento 1. Realice un recorrido preliminar del área a muestrear y haga la observación de las características siguientes: Pendiente. Características observables del suelo.
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    21 Altitud. Estratos vegetales presentesy la altura. Tamaño, forma, disposición y textura de las hojas. Disposición, consistencia ó características especiales de los tallos. Presencia o ausencia de espinas. Cobertura total. Especies dominantes desde el punto de vista florístico (cualitativo). 2. Se elige al azar un sitio a describir, se lanza un transecto en línea recta de 200 m, y se registran todos los individuos que sean tocados por éste. Posteriormente se registrará forma de crecimiento, tamaño, función y cobertura del individuo, así como la forma, tamaño y textura de las hojas. 3. Los símbolos empleados se muestran en la figura 2. Estos pueden combinar, para representa varios atributos como altura y anchura de las formas de vida, las cuales se grafican proporcionalmente, pudiendo ser de acuerdo a una escala logarítmica (Figura 3). Los esquemas se estructuran siguiendo cuatro pasos: primero se grafica cada forma de vida, de acuerdo con la cobertura y la altura que presente; después se agrega la función. En tercer lugar, se indica el tipo de hoja para cada forma de vida y por último se representa la textura de las hojas, quedando de esta manera terminado el diagrama. La fórmula que debe acompañar el esquema se hace en el orden siguiente: Forma de vida, tamaño, función, tipo de hoja, textura y cobertura; que se escribirá al pie del esquema en l figura 4. Bibliografía Franco L.J. 1989. MANUAL DE ECOLOGÍA. 2ª. Edición. Trillas. México, D.F. 266 pp. Krebs J. Ch.1985. ECOLOGÍA. Estudio de la distribución y la Abundancia. 2ª. Edición. Harla, S.A. México.
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    22 Resultados Método de Danserau. Paradescribir el tipo de vegetación, es importante realizar uno ó varios recorridos preliminares del área a muestrear para observar las características necesarias para realizar la descripción de la vegetación existente. SUELO. Características observables; arcilloso, limoso, arenoso, pedregoso, desnudo, con mantillo, seco, húmedo, etc. COMPOSICIÓN DE FORMAS BIOLÓGICAS. Consiste en las distintas expresiones adaptativas de las plantas en respuesta a su medio ambiente. Arboles T Arbustos S Herbáceas H Musgos M Epífitas E Lianas L TAMAÑO, FORMA, FUNCION Y TEXTURA DE LAS HOJAS. Forma Función Textura Acicular Deciduo Delgada Espinosa Perenne Membranosa Graminoide Suculento Esclerófila Compuesta Sin hojas Suculenta Taloide C/S espinas TAMAÑO DE LA PLANTA Árbol m Arbusto m Hierbas m Musgos cm. T Grandes 25 2-8 2 - M Medianos 10-25 0.5-2 0.5-2 10 I Chicos 8-10 0.5 0.5 <10 COBERTURA O ESTRATOS VEGETALES PRESENTES Cobertura Símbolo Rara o dispersa b Discontinua (< 60%) I En macollo o agrupada P Continua (> 60%)
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    23 Figura 2. Símbolosutilizados por el método de Dansereau para la descripción fisonómica de la vegetación.
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    24 Figura 3. Esquemade Dansereau describiendo la fisonomía de la vegetación.
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    25 Figura 4. Registrode la fisonomía de la vegetación según Dansereau.
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    26 DESCRIPCIÓN CUALITATIVA DEUNA COMUNIDAD A TRAVES DE SU VEGETACIÓN Distancia (m ó cm) Especie Biológica Comp Biológ. Tamaño biológico Forma Función Textura Cobertura
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    27 CUESTIONARIO 1. Cuál esla utilidad y las desventajas de utilizar el método de Densereau? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    28 2. Con queobjetivos puedes utilizar la descripción cualitativa de una comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Después de hacer la descripción cualitativa de una comunidad, cual sería tu siguiente paso a seguir y con qué objetivos lo realizarías? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    29 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________.
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    30 PRACTICA 5. DESCRIPCIÓNCUANTITATIVA DE UNA COMUNIDAD A TRAVES DEL ANÁLISIS DE VEGETACIÓN: EL CUADRANTE Y EL TRANSECTO COMO TECNICAS DE MUESTREO Introducción Un número de técnicas de muestreo están disponibles para obtener información cuantitativa acerca de la estructura y composición de poblaciones vegetales terrestres. La técnica más ampliamente utilizada, sin embargo, es la de muestrear con cuadrantes de media estándar. Las técnicas de muestreo por cuadrantes quizá deberán ser aceptadas para su uso en la mayoría de los tipos de comunidades vegetales, y también para el estudio de comunidades de animales sésiles o sedentarios. El tamaño de los cuadros varía según el tipo de comunidad a estudiar, algunos tamaños sugeridos son los siguientes: -en vegetación herbácea de 1 metro cuadrado -en arbustiva va de 10 a 20 metros cuadrado -en arbórea hasta de 100 metros cuadrado. Se puede obtener información acerca de la vegetación de un lugar a partir de datos sobre el número, extensión linear y frecuencia al interceptar series de líneas transecto a través de un área de muestreo con excepción de la densidad absoluta. Algunos estudios realizados muestran que el tamaño más adecuado de la línea es de 20 metros: aunque esto va a variar según la homogeneidad que presente la vegetación. Objetivos • Se aprenderá a usar la técnica de cuadrante, con el fin de conectarla con problemas ecológicos tales como sucesión, zonación, etc.
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    31 • Se compararanresultados obtenidos con otra técnica de muestreo tales como el transecto. • Se aprenderán a utilizar y a diferenciar algunos parámetros poblacionales. Materiales • Cordel de 40 o 80 m. • 4 estacas • Hojas de datos • Cinta métrica de 50 m • 2 cintas métricas de 5 m Procedimiento 1. Deberán ser elegidas sistemáticamente o aleatoriamente dentro del sitio de estudio las localidades de muestreo. 2. Establecer un cuadrante de 10 a 20 m2 , dependiendo del tipo de vegetación presente, utilizar un cordel ya marcado por metro y obtener a través conteo y la medida usando una cinta métrica, los principales parámetros ecológicos que describen a la comunidad. 3. Es necesario establecer el criterio arbitrario para incluir o excluir las plantas que ocurran sobre los extremos del cuadrante. Por ejemplo las plantas con las bases enraizadas yaciendo más de la mitad dentro del cuadrante podrían ser contabilizadas y medidas como si ellas estuvieran completamente en el interior, mientras que las plantas con más de la mitad fuera de los extremos deberán ser excluidas completamente. De igual manera, deberá definirse que constituye un solo individuo o un conjunto. Es importante llevar una prensa botánica para colectar y posteriormente determinar el material biológico no identificado. 4. Las medidas del área basal o de la cobertura de la corona podría ser tomada para las plantas en el cuadrante. Para plantas maderables grandes, el diámetro o circunferencia del tronco deberá ser medidas y el
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    32 área basal obtenida,para plantas pequeñas el diámetro del follaje de la corona será medido tanto como el área de cobertura de la corona. El área basal individual o valores de cobertura serán registrados de acuerdo al número de cuadrante en una hoja de datos, donde servirán para indicar tanto el número y tamaño de individuos de cada especie encontradas. 5. En resumen, los datos, densidad, dominancia y valores de frecuencia pueden ser determinados para cada especie. • La densidad se refiere al número de individuos por unidad de área. • La dominancia es el área basal o cobertura de la corona por unidad de área. • Frecuencia es la fracción de la muestra que contienen la muestra. Para una especie particular, estos valores pueden ser expresados ya sea en forma absoluta o en forma relativa, los cuales muestran el porcentaje de los valores de estas especies con relación al total de todas las especies. Los valores relativos para densidad, dominancia y frecuencia pueden estar combinados dentro de un valor de importancia, el cual refleja estas tres medidas diferentes en la importancia de las especies en una comunidad. Las medidas de la vegetación están determinadas por las fórmulas siguientes: • Densidad= Número de infividuos/Area muestreada • Densidad Relativa=(Densidad por especie/Densidad total de especie)*100 • Dominancia=Area basal Total o area de cobertura/Area Muestreada • Dominancia Relativa=(Dominancia por especie/Dominancia total de las especies)*100 • Frecuencia=Número total de cuadrantes en los que aparece la especie/Número total de cuadrantes muestreados • Frecuencua Relativa= (Valor de la frecuencia de una especie/Frecuencia total de las especies)*100
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    33 • Valor deImportancia= Densidad Relativa + Dominancia Relativa + FrecuenciaRelativa. Técnica de Transecto 1. Establecer una línea transecto con una cinta métrica de 25 a 50 m de longitud o en su defecto con una cuerda de cualquier material. 2. Dividir la línea en intervalos del tamaño deseado para la determinación de la frecuencia, se sugiere utilizar una técnica sistemática. 3. Se mide la intercepción de las plantas que quedan por encima o por debajo de la línea, de la misma manera se miden y anotan las áreas desprovistas de vegetación que intercepten la línea. 4. Se registran por cada especie, el total de individuos, la longitud total de la intercepción de la línea, el número de intervalos de la línea interceptada, le densidad relativa, la dominancia relativa, frecuencia absoluta y relativa. Bibliografía Mueller, D., H. Ellenberg. 1974. Aims and Methods of Vegetation Ecology. John Wiley and sons. New York Ludwig, J.A. and J.F. Reynold. 1988. STATISTICZAL ECOLOGY. John Wiley and Sons, N. York. Resultados Determinar taxonómicamente a los organismos. CUADRANTE Descripción cuantitativa de una comunidad a través del análisis de vegetación Localidad:___________________________________ fecha: ______________ Coordenadas:____________________________________________________
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    36 Transecto Descripción cuantitativa deuna comunidad a través del análisis de vegetación Localidad:_____________________________________fecha: ______________ Coordenadas:_____________________________________________________ DISTANCIA ESPECIE Cobertura (cm.)
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    38 Cuestionario 1. Cuál esla importancia ecológica y económica de las especies dentro de la zona de estudio? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. De acuerdo a tus resultados, que tipo de comunidad vegetal es la que muestreaste? ______________________________________________________________ 3. Según tus resultados, que tipo de actividades de conservación se pueden realizar en esta comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    39 4. Qué tipode actividades económicas pueden ser realizadas exitosamente en el tipo de comunidad que muestreaste? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________.
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    40 PRACTICA 6. AREAMÍNIMA Y EFICIENCIA DEL MUESTREO PARA COMUNIDADES VEGETALES. Introducción Cualquier estudio detallado de vegetación está basado en su descripción y análisis cualitativo y cuantitativo de las comunidades vegetales o de segmentos de vegetación que deben ser reconocidos en el campo. Los cuales serán muestreados a través del análisis de subáreas representativas dentro de dichas comunidades. Un registro del 100% de los individuos de un segmento de vegetación o de la comunidad sería demasiado ambicioso, tanto en tiempo como en el trabajo, por tanto la descripción debe basarse en muestras, incluso se debe decidir también sobre la forma de las parcelas y el tamaño para un muestreo eficiente y representativo: a)segmentación de cobertura de la vegetación o el reconocimiento de entidades, b)selección de muestras en los segmentos reconocidos c)decisión de que tamaño y forma debe tener la muestra y d)decisión de que registrar una vez establecidas las muestras. Puesto que la única forma de estudiar las comunidades vegetales es a través de muestras adecuadas, es necesario que el muestreo nos proporcione la mayor cantidad de información útil y verídica. Para que una muestra sea representativa de una comunidad, debe obtenerse de tal forma que sus valores estadísticos sean buenos estimadores de los parámetros de la población estadística de la cual fue tomada. Para las comunidades vegetales, se acostumbra obtener el área mínima de muestreo antes de realizar cualquier estudio ecológico. El área mínima de la comunidad se define como el área más pequeña que representa adecuadamente la composición de especies de la comunidad.
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    41 El tamaño delárea mínima depende de la comunidad que se estudia y varía entre amplios límites. Para comunidades vegetales de climas templados se han propuesto los siguientes valores empíricos (Muller-Dombois y Ellenberg, 1974): Bosque (estrato arbóreo) De 200 a 500 m2 Bosque (estrato herbáceo) De 50 a 200 m2 Pastizal seco De 30 a 100 m2 Matorral De 10 a 25 m2 Comunidades de musgo De 1 a 4 m2 Comunidades de líquenes De 0.1 a 1 m2 El método más usual para determinar el área mínima en el campo es el de los puntos anidados. En éste se recomienda considerar inicialmente una pequeña área, por ejemplo, 0.5 x 0.5 (0.25 m2 ) y anotar todas las especies presentes. El área se duplica sucesivamente y se anotan las especies adicionales que se encuentren en cada duplicación (figura 1). Una vez hecho esto, se construye una gráfica del número de especies-área (figura). El área mínima es el área muestral en la cual la curva se hace casi asintótica; como la anterior no es una definición exacta, es aconsejable escoger un área un poco mayor como tamaño adecuado de la comunidad muestral o “cuadrado”. Idealmente, el área mínima debe establecerse para la comunidad tipo (por ejemplo bosque de coníferas) y no solamente para una comunidad miembro
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    42 del tipo (porejemplo bosque de Pinus de Necaxa, Pue.): esto significa que el área mínima debe determinarse en varias comunidades similares. Figura1. Tamaño de la Parcela Una vez determinada el área mínima de la comunidad, pueden efectuarse los estudios ecológicos conducentes a la caracterización de la comunidad bajo estudio. Otro problema es determinar el tamaño y número adecuado de muestras que se deben emplear, ya que pocas muestras pueden contener información debida a efectos aleatorios y por tanto las conclusiones que se obtengan serán inválidas, mientras que un número excesivo de muestras podría representar un gasto innecesario de trabajo y recursos. Objetivo • Conocer y aplicar el método de área mínima de muestreo de vegetación como un método para obtener una muestra representativa en un estudio. 1m – 2m – 4m – 8m – 16m
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    43 Material • 4 Estacas •1 cinta métrica de 50 m. • 1 cinta métrica de sastre • 1 cuerda o hilo grueso • 1 libreta de campo y lápiz Procedimiento Determinación del área mínima de muestreo. Para esta primera parte de la práctica es necesario elegir un segmento de vegetación lo más homogéneo posible, cambios abruptos en ésta pueden conducir a estimaciones erróneas del tamaño de parcela. Se elige de manera arbitraria un tamaño inicial de parcela, por ejemplo 1x1 m para el caso de comunidades de arbustos o 2x2 m para el caso de árboles (Tamaño 1 o T1), anote todas las especies que queden contenidas en ella, use la tabla 1 para este fin. Posteriormente se aumenta al doble el tamaño de la parcela inicial y se registran todas las especies nuevas que no habían sido contenidas en T1. Se continua así hasta que o aparezca una especie nueva en el Tn. Utilizando el método de los cuadrados anidados, determine el área mínima de la comunidad bajo estudio, ayudándose para esto de las cintas métricas de la cuerda y utilice sus datos para llenar la tabla de trabajo 1. Con estos datos grafique los resultados de éstos registros en la figura 1 usando en el eje de las x el tamaño de la parcela anidada y en el eje de las y el número de especies nuevas para encontrar el área mínima de muestreo. Esta será aquel punto en que la curva de aparición de especies se vuelva una asíntota, la cual se proyecta perpendicularmente al eje x indicando el tamaño mínimo.
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    44 Después de determinarpor medio de las estacas y de la cuerda, cada uno de los individuos de la muestra y su cobertura, anote sus datos en la tabla de trabajo 2. Determinación del número adecuado de muestras. Con los datos y técnica utilizada en la práctica anterior, elija cual es el atributo descriptor de la vegetación (número de individuos por especie, cobertura por especie, diámetro de la altura del pecho (dap; 1.30 m) por especie, etc). Utilice el tamaño de parcela que se determinó en la práctica anterior. Anote en la tabla 2 el valor del atributo seleccionado previamente de las dos primeras parcelas o cuadrantes. Estime su promedio y error estándar y anótelo en la tabla 3. Si decide usar el área basal o la cobertura aérea, ésta se calculará de acuerdo a la fórmula propuesta por Mueller-Dombois (1974): Cobertura= (D1 + D2)2 π 4 Ubique una tercer parcela del mismo tamaño y repita el mismo procedimiento esta vez considerando las tres parcelas. Ubique una cuarta parcela y proceda a realizar lo mismo que en las anteriores y una quinta y sexta si fuese necesario. El momento de detener el número de muestras es cuando el error estándar es menor o igual al 10% del promedio de individuos o de cobertura según sea el caso (SE≤ 10% media). Con esta información, un estudio de la vegetación con tamaño y número de muestras adecuado contendrá información representativa de la comunidad. Calcular el tamaño de muestra y discuta sus resultados Resultados Obtenga para cada especie, utilizando los datos de todo el grupo, los valores de densidad, dominancia y frecuencias absolutas y relativas así como el valor de importancia.
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    45 Tabla de trabajo1-1 Submuestra Area Especies nuevas Numero acumulado
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    46 Tabla de trabajo2-1 Especie Individuos Área basal Especie Individuos Área basal
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    47 Tabla 2-1. Formatode registro de datos en campo para determinar el número de repeticiones Parcela_______________________ Fecha ____________________________ Individuo Especie D1* D2* Cobertura* 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
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    48 17 18 19 20 21 TOTAL** *Estos datos seregistran en caso de haber decidido cobertura como el atributo descriptor de la vegetación ** En caso de haber decidido número de individuos se anotará el total de individuos de todas las especies y en el caso que se trate de cobertura se anotará la suma de las coberturas de todas las especies Tabla 2-2. Resumen de datos derivados de la tabla 2 para la estimación del número de repeticiones. Repetición Número total de individuos Cobertura total Promedio Error estándar 1 2 3 4 5 6 7
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    49 8 9 10 Cuestionario 1. Compare lasáreas mínimas que se obtendrían en una selva alta perennifolia y en un bosque de coníferas. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Como afecta el área mínima la heterogeneidad de una comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Con base en la gráfica especie-área obtenida ¿Cuál considera que el número total de especies de la comunidad? ______________________________________________________________ 4. Relacione el concepto de valor de importancia con la amplitud de nicho ecológico de una especie. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    50 5. Que problemaspresenta el concepto de densidad en las comunidades vegetales? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    51 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ PRACTICA 7. DIVERSIDADALFA: INDICES DE RIQUEZA ESPECÍFICA Introducción Los estudios sobre medición de biodiversidad se han centrado en la búsqueda de parámetros para caracterizarla como una propiedad emergente de las comunidades ecológicas. Uno de los aspectos que primero impresionan a un naturista al observar las distintas comunidades naturales, es la diferencia existente entre ellas en cuanto a su riqueza específica. En general, consideramos que una comunidad es más compleja mientras mayor sea el número de especies que la compongan (más vías de flujo de energía en la cadena trófica) y mientras menos dominancia presenten una o pocas especies con respecto a las demás. A la característica de las comunidades que mide ese grado de complejidad, se le llama diversidad. Aun cuando la diversidad es un concepto que puede entenderse fácilmente en forma cualitativa, la expresión cuantitativa de ésta es aún muy confusa. La mayoría de los métodos propuestos para evaluar la diversidad de especies se refieren a la diversidad dentro de las comunidades (alfa). Para diferenciar los distintos métodos en función de las variables biológicas que miden los dividimos en dos grandes grupos: 1). Métodos basados en la cuantificación del número de especies presentes (riqueza especifica); y 2). Métodos basados en la estructura de la comunidad, es decir, la distribución proporcional del valor de importancia de cada especie (abundancia relativa de los individuos, su biomasa, cobertura, productividad, etc.). Para obtener los parámetros completos de la diversidad de especies de un hábitat es recomendable cuantificar el número de especies y su representatividad. Los índices de diversidad son parámetros que resumen
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    52 mucha información enun solo valor, permitiendo comparar diferentes comunidades o un mismo hábitat a través del tiempo de manera rápida y sujeta a comprobación estadística. La riqueza específica (S) es la forma más sencilla de medir la biodiversidad, ya que se basa solo en el número de especies presentes, sin tomar en cuenta el valor de importancia de las mismas. Un censo completo que nos permita conocer el número total de especies (S) solo es posible para ciertos taxa bien conocidos y de manera puntual en tiempo y espacio. Por lo general es necesario recurrir a índices de riqueza específica obtenidos a partir de un muestreo de la comunidad. El índice de Margalef transforma el número de especies por muestra a una proporción a la cual las especies son añadidas por expansión de la muestra. Supone que hay una relación funcional entre el número de especies y el número total de individuos. Si esto no se mantiene, el índice puede variar con el tamaño de la muestra de forma desconocida. Donde: S = Número total de especies. N = Número total de individuos. El índice de diversidad de Menhinick también se basa en la relación entre el número de especies y el número total de individuos observados, que aumenta al aumentar el tamaño de la muestra. Donde: S = Número total de especies.
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    53 N = Númerototal de individuos. Objetivo Conocer y aplicar diversos métodos para medir la diversidad de una comunidad. Procedimiento 1. Extrae los datos de especie y número de individuos del cuadro 1 de la practica 5. 2. Obtén los datos del mismo cuadro de un equipo que tenga una muestra diferente. 3. Saca los índices de riqueza especifica de margalef y menhinick para estas muestras. 4. Utiliza los datos del cuadro 1 de anexos para obtener los índices de diversidad para los dos ecosistemas y compáralos. Resultados Obtén los índices de riqueza especifica de Margalef y Menhinick utilizando el cuadro 1 de la practica 5 donde se obtiene la especie y el número de individuos en el cuadrante. MUESTRAS MARGALEF MENHINICK 1. 2. Obtén los índices de riqueza especifica de Margalef y Menhinick utilizando el cuadro 1 de la practica 5 donde se obtiene la especie y el número de individuos en el cuadrante. MUESTRAS MARGALEF MENHINICK MATORRAL
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    54 PASTIZAL Cuestionario 1. Por quese utilizan los índices de riqueza especifica en lugar de obtener la riqueza especifica de una comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Porque es importante obtener valores de riqueza cuando se estudia una comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. De que formas puedes utilizar la riqueza especifica de comunidades en un proyecto de conservación? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    55 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    56 PRACTICA 8 FUNCIONESDE ACUMULACION Introducción Las funciones de acumulación son de gran utilidad en el análisis de la riqueza especifica de muestras de diferente tamaño, pero son aun mas importantes en la realización de inventarios de diversidad biológica. Las curvas de acumulación de especies en las que se representa el numero de especies acumulado en el inventario frente al esfuerzo de muestreo empleado nos permite estandarizar la estimación de riqueza obtenidas en distintos trabajos de inventariado, además de permitir resultados más fiables en análisis posteriores y para comparar inventarios en los que se realizan diferentes metodologías y/o diferentes niveles de esfuerzo. Una ventaja muy grande de las curvas de acumulación de especies es que nos permite planificar es esfuerzo de muestreo que es necesario invertir en un trabajo, ya que nos muestra el punto en el que una muestra representa a toda la comunidad, con la totalidad o casi la totalidad de especies presentes en la comunidad que se esté muestreando, incluyendo a las especies raras. Este tipo de modelos se pueden ajustar a cualquier programa estadístico con procedimientos de regresión no lineal definida. Objetivo Utilizar un modelo para obtener curvas de acumulación de especies para comprobar que se a realizado un buen muestreo. Materiales • Computadora. • Paquetes estadisticos: Stimates, SPSS, Minitab, PAST.
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    57 Procedimiento 1. Realiza elcuadro de especies encontradas por muestreo, cada columna es un muestreo y cada fila es una especie. 2. Al final de cada columna escribe el número de especies que has encontrado hasta ese muestreo. 3. En EXCEL escribe el cuadro, el primer renglón es el título, es segundo renglón es el número de especies y el numero de muestreos. En el tercer renglón empiezan la división de especies y muestreos. 4. Grábalos como texto separado por comas para utilizarlo en el programa estadístico. 5. Corre el programa estadístico y graba el cuadro de resultados como texto separado por comas y ábrelo en Excel. 6. Grafica las columnas de los análisis de Chao y Jacknife. Bibliografía Jiménez-Valverde, A., J. Hortal. 2003. Las curvas de acumulación de especies y la necesidad de evaluar la calidad de los inventarios biológicos. Revista Ibérica de Aracnología 8:31-XII. Pp: 151-161. Resultados Llena el cuadro con los datos que corresponden. M 1 M 2 M 3 M 4 M 5 M 6 M 7 M 8 M 9 M1 0 M1 1 M1 2 M1 3 M1 4 Sp. 1 Sp. 2 Sp.
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    58 3 Sp. 4 Sp. 5 Sp. 6 Sp. 7 Spp . Coloca aquí elcuadro obtenido del programa usado y la grafica de Excel.
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    59 CUESTIONARIO 1. Porque esnecesario que los trabajos de inventarios de especies biológicas tengan análisis de funciones de acumulación? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Como puedes usar las funciones de acumulación en la realización de proyectos de conservación? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    61 PRACTICA 9. METODOSNO PARAMETRICOS PARA MEDIR DIVERSIDAD Introducción Otra forma de medir la diversidad de una comunidad es por medio de los métodos no paramétricos; estos son un conjunto de estimadores no paramétricos en el sentido estadístico, ya que no asumen el tipo de distribución del conjunto de datos y no los ajustan a un modelo determinado. Este tipo de métodos solo requieren dados de presencia-ausencia. CHAO 2 Donde: S = Número total de especies L = número de especies que solo ocurren en una muestra (Especies únicas) M = Numero de especies que ocurren en exactamente dos muestras. Chao 2 provee el estimador menos sesgado para muestras pequeñas. JACKNIFE DE PRIMER ORDEN Donde: S = Número total de especies; L = número de especies que solo ocurren en una muestra (Especies únicas); m = Numero de muestras. Este método se basa en el número de especies que ocurren solamente en una muestra (L). Este método reduce el sesgo de los valores estimados, en
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    62 este caso parareducir la subestimación del verdadero número de especies en una comunidad con base en el numero representado en una muestra, reduciendo el sesgo del orden 1/m. Es uno de los estimadores más precisos que hay. OBJETIVO • Aprender a utilizar y aplicar los estimadores no paramétricos de diversidad. MATERIALES • Datos de la practica 8. • Calculadora Procedimiento 1. Utilizando los datos de la practica 8 u obtener datos en campo, separando los datos por muestra obtenida, calcular los estimadores de Chao 2 y Jacknife 1. Bibliografía Moreno, C. E. 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol.1. Zaragoza, 84 pp.
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    63 Resultados Con el cuadrode muestreos de la practica 8, obtén los siguientes estimadores. Chao 2. Jack 1. CUESTIONARIO
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    64 1. Cuando esmás conveniente usar los métodos paramétricos y cuando los métodos no paramétricos? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Que métodos para medir diversidad usarías para realizar inventarios y cual usarías para realizar proyectos de conservación? Por qué? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    66 PRACTICA 10. ESTRUCTURADE UNA COMUNIDAD: MODELO DE VARA QUEBRADA Introducción Los primeros intentos que se hicieron para describir la estructura de una comunidad se hicieron en términos de la abundancia proporcional de cada especie, para lo cual se hicieron modelos matemáticos que describen la relación grafica entre el valor de importancia de las especies (generalmente en escala logarítmica) en función de un arreglo secuencial por intervalos de las especies de la mas a la menos importante. El ajuste de los datos empíricos a la distribución subyacente a cada modelo puede medirse mediante pruebas de bondad de ajuste como la X2 o la prueba de G. Los distintos modelos difieren en cuanto a las interpretaciones biológicas y estadísticas que asumen los datos. En el caso del modelo de la vara quebrada, biológicamente asume que un eje de recursos unidimensional se rompe simultáneamente, al azar o de forma secuencial y proporcional a la longitud del segmento, mientras que estadísticamente, los individuos se asignan al azar a las especies. Este modelo asume que los limites de los nichos ecológicos de las especies se establecen al azar, lo que al ilustrarse en una grafica puede entenderse como una vara (el espacio del nicho dentro de una comunidad) quebrada al azar y simultáneamente en ‘s’ piezas. Este modelo refleja un estado más equitativo que otros modelos paramétricos. Biológicamente, el modelo corresponde a una comunidad en la que todas las especies colonizan simultáneamente y dividen un recurso único al azar. En este modelo se organizan las especies en clases de abundancia para calcular el número de especies que se espera que tengan un individuo, 2 individuos, etc.
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    67 Donde S(n) esel número de especies en la clase de abundancia con individuos; S es el número total de especies muestreadas, N es en número total de individuos muestreados y n es la abundancia teórica de la especie. Objetivo • Conocer el cómo medir la diversidad tomando en cuenta no solo la riqueza de especies, si no la estructuración que tienen dentro de la comunidad. Materiales • Datos del cuadro 1 de la practica 5 • Datos del cuadro 1 de anexos • Obtener datos de campo Procedimiento 1. Obtén el cuadro de resultados de la vara quebrada para los datos de la practica 5. 2. Obtén los dos cuadros de resultados de la vara quebrada para los datos del cuadro 1 de anexos. 3. Grafica tus resultados.
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    68 BIBLIOGRAFIA Moreno, C. E.2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol.1. Zaragoza, 84 pp. Resultados Cuadro de vegetacion S(1) S(2) S(3) S(4) S(5) Roedores de matorral S(1) S(2) S(3) S(4) S(5)
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    69 Roedores de pastizal S(1) S(2) S(3) S(4) S(5) Comparalos datos observados con los esperados por medio de una prueba de bondad de ajuste Cuestionario 1. Que es lo que este tipo de pruebas nos indica sobre una comunidad? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Cual es el enfoque que analiza la prueba de la vara quebrada? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Como puedes utilizar estos métodos dentro de un plan de manejo? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    70 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    71 PRACTICA 11. ESTRUCTURADE UNA COMUNIDAD: METODOS NO PARAMETRICOS Introducción Hay diversas formas para medir la diversidad de una comunidad, aquellos métodos que solo toman en cuenta la riqueza específica para proporcionar un valor general que resuma la diversidad y hacerla comparable con la registrada en otros estudios y aquellos métodos que toman en cuenta la estructura de la comunidad, no solo cuantas especies hay sino la abundancia de cada una de ellas, la dominancia de las especies, si la distribución de abundancia es equitativa o la presencia de especies raras. Entre los modelos no paramétricos para medir biodiversidad se encuentra Chao 1, este es un estimador de el número de especies en una comunidad basándose en el número de especies raras que hay en la muestra. Donde: S = al número de especies que hay en una muestra, a = al número de especies que están representadas por un único individuo en la muestra y b = al número de especies que están representadas por exactamente dos individuos en la muestra. Objetivo Aprender a utilizar un método no paramétrico para medir y analizar la estructura de una comunidad.
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    72 Materiales • Datos dela practica 5. • Datos del cuadro 1 de anexos Procedimiento 1. Pasa los datos de los cuadros de las muestras de la practica 5 y del cuadro 1 de anexos. 2. Obtén el índice de chao para 2 muestras de vegetación de la practica 5 y para las dos muestras de roedores. 3. Saca los valores de S, a y b para cada una de las muestras y obtén el índice de Chao. 4. Haz una comparación de las muestras de vegetación, las muestras de roedores y el cómo difieren cuando mides vegetación y diversidad. Bibliografía Moreno, C. E. 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol. Zaragoza, 84 pp. Resultados Cuadro de vegetación. Especies Muestra 1 Muestra 2
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    73 Chao 1 Cuadro deRoedores Especies Pastizal Matorral Chao 1 Cuestionario 1. Cuáles son las ventajas de usar medidas de diversidad que tomen en cuenta la estructura de comunidades a diferencia de aquellas que solo toman en cuenta la riqueza?
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    74 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Que diferenciasencuentras entre el método de la vara quebrada y Chao 1 y en qué casos utilizarías cada uno? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Como te puede ayudar este estimador en la toma de decisiones para la conservación de ecosistemas? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    76 PRACTICA 12. ABUNDANCIAPROPORCIONAL:INDICES DE DOMINANCIA Introducción Los índices de dominancia son índices de diversidad que también toman en cuenta la estructura de una comunidad de acuerdo a los individuos que cada especie tenga en una muestra. Este tipo de índices han sido clasificados en índices de equidad, que toman en cuenta el valor de importancia de las especies, y en índices de heterogeneidad, que toman en cuenta el valor de importancia de cada especie y el número total de especies en la comunidad. Estos índices enfatizan el grado de dominancia o la equidad de una comunidad, por lo que se pueden clasificar en índices de dominancia e índices de equidad. Los índices que se basan en la dominancia son parámetros que trabajan al inverso del concepto de uniformidad o equidad de la comunidad; estos toman en cuenta la representatividad de las especies con mayor valor de importancia sin evaluar la contribución del resto de las especies. El índice de Simpson manifiesta la probabilidad de que dos individuos tomados al azar de una muestra sean de la misma especie. Este índice esta fuertemente influido por la importancia de las especies mas dominantes. Como el valor del índice de Simpson es inverso a la equidad, la diversidad debe calcularse como 1 - λ Donde: pi = a la abundancia proporcional de la especie i pi = número de individuos de la especie i entre numero total de individuos de la muestra. La serie de Números de Hill es una serie de números que permiten calcular el número efectivo de especies en una muestra, es decir, una medida
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    77 del número deespecies cuando cada especie es ponderada por su abundancia relativa. De toda la serie, los más importantes son: Los números de la serie se dan en unidades de número de especies, aunque el valor de N1 y N2 puede ser difícil de interpretar. Conforme aumenta el número de especies se da menos peso a las especies raras y se obtienen valores más bajos para N1 y N2. El Índice D de McIntosh es un índice de dominancia que resulta independiente de N Donde N es el número total de individuos de la muestra, mientras que U es la suma de los cuadrados de las abundancias de cada especie.
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    78 El índice deBerger-Parker solo toma en cuenta a la especie más abundante y al número total de individuos de la muestra, usando la formula: Donde Nmax es el número de individuos de la especie más abundante y N el número total de individuos de la muestra. Un aumento en el valor de este índice muestra un aumento en la equidad y una disminución en la dominancia. Objetivo • Realizar índices de abundancia que tomen en cuenta la heterogeneidad de la distribución de abundancias entre las especies de una muestra para utilizarlos cuando sea necesario tomar en cuenta la dominancia de algunas especies sobre otras. Materiales • Base de datos de practica 5 • Cuadro 1 de anexos
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    79 Procedimiento 1. Realiza ungrafico de la curva de dominancia para los datos de 2 muestras de la practica 5. 2. Usando la base de datos de la practica 5 para dos muestras, obtén el índice de Simpson, números de Hill, el índice D de McIntosh y el índice de Berger – Parker y pon los resultados en el cuadro de resultados para vegetación. 3. Realiza un grafico de la curva de dominancia para los datos de roedores del cuadro 1 de anexos. 4. Usando la base de datos de muestreo de roedores del cuadro 1 de anexos , obtén el índice de Simpson, números de Hill, índice D de McIntosh y el índice de Berger-Parker y escribe los resultados en el cuadro de resultados para roedores. Bibliografía Moreno, C. E. 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol.1. Zaragoza, 84 pp. Resultados Curvas de Dominancia
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    80 Cuadro de resultadospara vegetación Índices Muestra 1 Muestra 2 λ N0 N1 N2 U D d 1. Explica que indican los resultados del índice de Simpson y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Explica que indican cada uno de los números de Hill y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    81 3. Explica queindica el valor del índice D de McIntosh y compara las muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 4. Explica que indican los valores resultantes del índice de Berger-Parker y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ________________________________________________ Curvas de Dominancia de Roedores Cuadro de resultados para Roedores
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    82 Índices Pastizal Matorral λ N0 N1 N2 U D d 1.Explica que indican los resultados del índice de Simpson y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Explica que indican cada uno de los números de Hill y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Explica que indica el valor del índice D de McIntosh y compara las
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    83 muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 4. Explica queindican los valores resultantes del índice de Berger-Parker y compara las dos muestras. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Cuestionario 1. Investiga los pros y contras de utilizar cada uno de los índices de dominancia. INDICES PROS CONTRAS SIMPSON
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    84 NUMEROS DE HILL DDE MCINTOSH BERGER – PARKER Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    85 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    86 PRACTICA 13. ABUNDANCIAPROPORCIONAL: INDICES DE EQUIDAD Introducción Los índices de equidad son índices de diversidad que consideran la estructura de una comunidad de acuerdo a los individuos que cada especie tenga en una muestra. Estos índices toman en cuenta el valor de importancia de las especies, y enfatizan el grado de equidad de una comunidad. Algunos de los índices más utilizados y reconocidos en diversidad se basan en la equidad de la distribución de abundancias de las especies presentes en una comunidad. de acuerdo con esto, un mayor número de especies incrementa la diversidad y, además, una mayor uniformidad también lo hará. La uniformidad o equitatividad de la distribución para una comunidad puede medirse comparando la diversidad observada en esta, con la diversidad máxima posible para una comunidad hipotética con el mismo número de especies. El índice de Shannon-Wiener expresa la uniformidad de los valores de importancia a través de todas las especies de la muestra; mide el grado promedio de la incertidumbre en predecir a que especie pertenecerá un individuo escogido al azar en una colección. Este índice asume que los individuos son seleccionados al azar y que todas las especies están representadas en la muestra. Los valores que produce están entre cero cuando hay una sola especie, y el logaritmo de S, cuando todas las especies están representadas por el mismo número de individuos. Donde pi = abundancia proporcional de la especie i
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    87 Cuando se estáncomparando dos muestras, para probar la hipótesis nula de que las diversidades de ambas son iguales, Hutcheson (1970) propone el siguiente procedimiento. 1. Para cada muestra se calcula el índice de diversidad ponderado (Hp) en función de la frecuencia de cada especie: 2. Para cada muestra se calcula la varianza del índice de diversidad ponderado: 3. Se calcula la diferencia de las varianzas de ambas muestras: 4. Se obtiene el valor de t 5. Calcular los grados de libertad asociados con el valor de t
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    88 6. Se buscaen tablas estadísticas el valor de la distribución de t para los grados de libertad calculados. Si el valor de t obtenido es mayor que el valor de t en tablas, rechazamos la hipótesis nula y se concluye que las muestras tienen diversidad diferente. Objetivo • Realizar índices de abundancia que tomen en cuenta la equitatividad de la distribución de abundancias entre las especies de una muestra. Materiales • El inventario de dos comunidades, obtenerlos a partir de una práctica de campo en una zona natural. Procedimiento 1. Obtén los datos de dos muestras tomadas para la practica 5. 2. Calcula el índice de Shannon-Wiener. 3. Haz la comprobación de Hutcheson para probar la Hipotesis nula de que las muestras son iguales. 4. Repite el procedimiento para comparar la diversidad de roedores de pastizal y matorral del cuadro 1 de anexos. Bibliografíaa Moreno, C. E. 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol.1. Zaragoza, 84 pp.
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    89 Resultados Resultados de muestrasde vegetación. Valores Muestra 1 Muestra 2 H’ Hp Var Dvar g. l. tc tt Las muestras son diferentes? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Cuál de las muestras es más diversa? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ De acuerdo a los datos, cual muestra es más equitativa y cual tiene más riqueza? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    90 El índice dediversidad concuerda con lo que observaste en los datos? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Resultados de muestras de Roedores. Valores Muestra 1 Muestra 2 H’ Hp Var Dvar g. l. tc tt Las muestras son diferentes? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Cuál de las muestras es más diversa? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ De acuerdo a los datos, cual muestra es más equitativa y cual tiene más riqueza? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    91 El índice dediversidad concuerda con lo que observaste en los datos? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Cuestionario 1. Cuál es el uso de poder comprobar si dos muestras tienen diferente diversidad o no? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____________________________________________ 2. Explica cómo puedes usar este método para identificar gradientes de vegetación? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. En este último caso como te ayuda en describir la distribución geográfica de ecosistemas dentro de una zona? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    92 Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
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    93 PRACTICA 14. ABUNDANCIAPROPORCIONAL: COMPARACION DE INDICES DE EQUIDAD Introducción Existen diversos métodos para medir la diversidad tomando en cuenta la estructura de la comunidad, de ellos, el índice de Shannon-Wiener que se basa en medir la equidad, es el más utilizado. No obstante, existen otros métodos para medir la diversidad basados en la equitatividad de distribución de abundancias de las especies que integran la comunidad. El índice de Pielou mide la proporción de la diversidad observada con relación a la máxima diversidad esperada. Su valor va de 0 a 1, donde 1corresponde a situaciones donde todas las especies son igualmente abundantes. Donde: H’ es el índice de diversidad de Shannon- Wiener H’max = ln(S) El índice de Brillouin es útil cuando toda la población a sido censada o cuando la aleatoriedad de la muestra no puede garantizarse, como es el caso en que las especies son atraídas diferencialmente al objeto de captura. En el caso de este índice, su valor es menor al índice de Shannon-Wiener porque no hay incertidumbre, ya que este índice describe una colección conocida. Donde:
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    94 N = númerode individuos que hay en la muestra tomada Ni = número de individuos que se colectaros de la especie i Con el índice de Briollouin se puede obtener la Equidad de Brillouin Donde: Con [N/S] siendo la integral de N/S y r = N-S[N/S]. El índice de equidad de Bulla es el solapamiento entre la distribución observada y una distribución teórica con equidad perfecta y el mismo número de especies que la distribución observada. Este índice es duramente criticado por su ambigüedad. Donde: Hay otros índices que pueden calcularse a partir de otros. El índice de equidad de Hill puede causar malentendidos en casos particulares, ya que alcanza valores altos cuando la equidad es alta (dos o
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    95 más especies dominanla comunidad) o bien, cuando una especie incipiente domina la comunidad. Donde N1 y N2 son los valores de los primeros números de la serie de Hill. El índice de Equidad de Alatalo no es tan recomendable porque al utilizarse en comparaciones tiende a sobrevalorar marcadamente la equidad y tiene una relación no lineal con esta. Donde N1 y N2 son los valores de la serie de Hill. Objetivo • Conocer diferentes métodos para medir diversidad basados en la equidad, para conocer sus beneficios y saber en qué circunstancias es mejor utilizarlos. Materiales • Datos de campo de la practica 5. Procedimiento 1. Con los datos de campo de la practica 5 calcule el índice de Pielou para 2 muestras. 2. Después calcula el índice de Briollouin
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    96 3. Calcule laequidad de Brillouin 4. Calcule el índice de equidad de Bulla 5. Calcula el índice de equidad de Hill 6. Calcula el índice de equidad de Alatalo. Resultados Cuadro de Resultados Índices Muestra 1 Muestra 2 Shannon - Wiener Pielou HB Equidad de Brillouin Equidad de Bulla Equidad de Hill Equidad de Alatalo Escribe en el cuadro que es lo que indican los valores de cada índice Pielou Brillouin
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    97 Bulla Hill Alatalo Cuestionario 1. Como podríautilizarse el Índice de diversidad en relación con la contaminación? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Investigue y discuta la relación entre la diversidad y estabilidad de las comunidades.
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    98 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 3. Cuál esla relación entre la diversidad de una comunidad y el grado de especialización de sus integrantes? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada
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    100 PRACTICA 15. SIMILITUDENTRE COMUNIDADES: INDICES CUALITATIVOS Introducción La diversidad beta o diversidad entre hábitats es el grado de reemplazamiento de especies o cambio biótico que se presenta a través de gradientes ambientales. Medir la diversidad beta difiere de medir diversidad alfa y gamma, ya que estas últimas se pueden medir en función de especies, mientras que la medición de la diversidad beta es de una dimensión diferente porque está basado en proporciones o diferencias. Las proporciones pueden evaluarse en función de índices de similitud, disimilitud o de distancia entre muestras a partir de datos cualitativos que se basan en presencia-ausencia de especies, o bien, con datos cuantitativos que consideran la abundancia proporcional de las especies por medio de número de individuos, biomasa, densidad, cobertura, etc. Los índices de similitud expresan el grado en que dos muestras son semejantes por las especies presentes en ellas, por lo que son una medida inversa de la diversidad beta, pero con valores de similitud (s) es fácil calcular la disimilitud (d) entre muestras, ya que se basan en valores de cero a uno ( d = 1 – s ). Basándose en datos cualitativos de presencia/ausencia de especies, el coeficiente de similitud de Jaccard tiene valores de 0, cuando no hay especies compartidas entre las comunidades que se comparan y 1 cuando las comunidades tienen exactamente la misma composición. Donde: a = No. de especies del sitio A
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    101 b = No.de especies del sitio B c = No. De especies presentes en ambos sitios El coeficiente de similitud de Sorensen relaciona el número de especies que tienen en común las muestras con la media aritmética de las especies en ambos sitios. Donde: a = No. de especies del sitio A b = No. de especies del sitio B c = No. De especies presentes en ambos sitios El índice de Sokal y Sneath separa las especies exclusivas para cada sitio y son las que usa para calcular la similitud. Donde: a = No. de especies que aparecen exclusivamente en el sitio A b = No. de especies que aparecen exclusivamente en el sitio B c = No. De especies presentes en ambos sitios El índice de Braun-Blanquet solo toma en cuenta las especies del sitio con mayor riqueza y las especies que coinciden en ambos sitios.
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    102 Donde: b = Numerode especies del sitio con mayor riqueza c = número de especies que coinciden en ambos sitios. También está el índice de Ochiai-Barkman que aunque es menos usado, utiliza los mismos parámetros que Jaccard y Sorensen, que son los mas usados. Donde: a = No. de especies del sitio A b = No. de especies del sitio B c = No. De especies presentes en ambos sitios Todos estos índices utilizan características cualitativas de las comunidades, utilizando solo presencia y ausencia de especies, lo cual es muy útil cuando se hacen inventarios sin tomar en cuenta la abundancia de las especies en cada sitio de muestreo. Objetivo • Utilizar índices que comparen que tan similares, o bien diferentes son dos comunidades de acuerdo a la riqueza especifica. Materiales • Datos del muestreo de vegetación de la practica 5. • Datos de muestreo de Roedores del cuadro 1 de Anexos.
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    103 Procedimiento 1. Con losdatos de vegetación de la practica 5 para 2 muestras obtén el coeficiente de similitud de Jaccard. 2. Compara las dos muestras por el coeficiente de Similitud de Sorensen. 3. Realiza la comparación con el índice de Sokal y Sneath. 4. Obten el índice de Braun-Blanquet y el índice de Ochiai-Barkman para los mismos datos de vegetación. 5. Repite el proceso para comparar las muestras de Roedores para los sitios de pastizal y matorral. Bibliografía Whittaker, R. H. 1972. Evolution and the mesurement od species diversity. Taxon, 21(2/3); 213-251. Resultados Cuadro de Índices de Similitud Vegetación Roedores Jaccard Sorensen Sokal y Sneath Braun-Blanket Ochiai-Barkman Según los diferentes índices de Similitud, Cuales fueron los resultados al comparar las comunidades de vegetación y las de roedores?
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    104 Jaccard:_________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Sorensen:________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Sokal y Sneath:___________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Braun-Blanket: ____________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Ochiai-Barkman:___________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    105 Cuestionario 1. De acuerdoa lo observado en tus análisis, cual es el método más conveniente para comparar dos comunidades? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Si realizas una matriz de comparación de hábitats donde compares más de dos sitios, que usos le puedes dar con un diseño de muestreo sistematizado? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____________________________________________________________ 3. Diseña un análisis grafico de cómo puedes utilizar los índices de similitud para observar el gradiente de cambio de un ecotono. Explícalo. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    107 PRACTICA 16. SIMILITUDENTRE COMUNIDADES: INDICES CUANTITATIVOS Introducción La descripción de una comunidad nos lleva necesariamente a la comparación con otra o con ella misma en distintos tiempos, mediante la evaluación de las semejanzas o diferencias de sus partes homólogas. Como consecuencia de estas comparaciones tenemos la elaboración de una clasificación, ya sea a nivel de asociación o de biocenosis. Cuando se dispone de censos, la composición de una comunidad puede expresarse mediante una lista de especies. Más aún, la composición de una muestra inventariada se puede comparar con muestras adyacentes a la misma comunidad, lo que revela, con base en las especies existentes, la similitud entre las áreas muestreadas y, por ende, la heterogeneidad ambiental en la cual se asienta la comunidad. Este aspecto puede ser representado en forma de una matriz de similitud, donde, de acuerdo con todas las combinaciones posibles entre las muestras, se indica la similitud existente entre las diferentes zonas en las que se tomo la muestra. Los datos de un inventario para una comunidad o para distintas muestras de una comunidad suelen presentarse en una tabla; cada renglón representa una especie y cada columna una muestra, figurando en las intersecciones una simple señal de presencia o ausencia o bien el resultado de un censo (abundancia o cobertura), o mejor aún, el número de individuos o biomasa de los mismos. La medición de la similitud entre dos muestras o comunidades puede ser cualitativa, tomando en cuenta solo la presencia – ausencia de especies, pero también puede ser cuantitativa, donde se toma en cuenta la abundancia de cada
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    108 especie que formanlas comunidades a comparar y por ende, comparando su estructura. Coeficiente de similitud de sorensen para datos cuantitativos Donde: aN = número total de individuos del sitio A bN = número total de individuos del sitio B pN = sumatoria de la abundancia más baja de cada una de las especies compartidas entre ambos sitios. Indice de similitud de morisita – horn Donde: ani = número de individuos de la i-esima especie en el sitio A bnj = número de individuos de la j-esima especie del sitio B da = Σ ani 2 / aN2 db = Σ bnj 2 / bN2 aN = Total de individuos del sitio A bN = Total de individuos del sitio B
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    109 Este índice estáfuertemente influido por la riqueza de especies y el tamaño de las muestras, y tiene la desventaja de que es altamente sensible a la abundancia de la especie más abundante. Objetivo • Utilizar índices que comparen que tan similares, o bien diferentes son dos comunidades de acuerdo a la estructura de las comunidades. Materiales • Un par de inventarios de dos comunidades o de una comunidad compuesta de varias muestras. Procedimiento De acuerdo con el inventario disponible, calcule la similitud entre las dos comunidades o entre las muestras de una comunidad mediante los dos índices anotados. En el segundo caso, elabore la matriz de similitud de acuerdo con la tabla de trabajo 2. Resultados Compare los resultados obtenidos con ambos índices. Para el segundo caso, defina las áreas con mayor similitud, auxiliándose con una escala relativa de signos convencionales y anotándolos en la otra mitad de la matriz. Tabla de trabajo 1 Especies 1 2 3 4 5 6
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    110 Tabla de trabado2 S 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
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    111 CUESTIONARIO 1. Si seanaliza un gradiente en una comunidad ¿Como es de esperarse el esquema de similitudes en los diferentes puntos del mismo? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Ante una alteración ambiental, ¿cómo es de esperarse, sucesivamente en el tiempo, la similitud para una misma comunidad. ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    113 PRACTICA 17. INDICESDE REEMPLAZO DE ESPECIES Introducción Las comunidades no tienen límites definidos en espacio o tiempo, debido a que las distribuciones de las poblaciones de especies no coinciden unas con otras, si no que coinciden en ciertas áreas de distribución de las especies, las comunidades cambian de una a otra gradualmente, sustituyendo unas especies por otras de manera gradual, hasta tener una comunidad completamente diferente a la primera. Los índices de reemplazo de especies proporcionan un valor de diversidad beta en este sentido biológico y se basan en datos cualitativos. El índice de Whittaker, que ha probado ser el más robusto para medir el reemplazo entre comunidades, describe la diversidad gamma como la integración de las diversidades beta y alfa, por lo que la diversidad beta puede calcularse como la relación gamma/alfa: Donde: S = Numero de especies registradas en un conjunto de muestras (diversidad gamma). α = número promedio de especies en las muestras (α promedio).
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    114 El Índice deCody tiene un efecto aditivo entre sus componentes pero no es independiente de la riqueza de especies. Hay dos versiones del índice de cody, la de 1975: Donde: g(H) = número de especies ganadas a través de un gradiente de comunidades. p(H) = número de especies perdidas a través del mismo gradiente. y la versión de 1993 Donde: a: número de especies del sitio A b: número de especies del sitio B c: número de especies compartidas. El índice de Routledge toma en cuenta tanto la riqueza total de especies en todas las muestras (gamma) como el grado de solapamiento entre las especies. Donde: r = numero de pares de especies con distribuciones solapadas, si son dos sitios, r es el numero de especies comunes en los dos sitios (r = c). S = número de especies encontradas en todas las muestras.
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    115 El índice deWilson y Schmida se basa en los términos de especies ganadas y perdidas a lo largo de un transecto según el índice de Cody de 1975, y el valor promedio de la riqueza de las muestras (alfa promedio) del índice de Wittaker. Donde: g(H) = Especies ganadas a través de un gradiente de comunidades. p(H) = Especies perdidas a través de un gradiente de comunidades. = promedio de las diversidades de las dos muestras. Con el índice de Magurran, el valor de la diversidad beta aumenta conforme el número de especies en los dos sitios aumenta, y también cuando se vuelven más diferentes. Donde: Ij = Índice de similitud de Jaccard entre los sitios A y B a = Numero de especies del sitio A b = Numero de especies del sitio B Objetivo • Conocer índices que midan el grado en que van cambiando las comunidades, y como se pueden usar para medir gradientes de ecotono. Materiales
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    116 • Inventarios delas muestras tomadas por cada equipo para la practica 5. Procedimiento 1. Haz tablas de trabajo por cada par de muestras hasta que abarques todos los pares de muestras posibles. 2. Por cada par de muestras obtén los índices de reemplazo de especies de Whittaker, Cody, Routledge, Wilson & Shmida y Magurran. 3. Acomoda las muestras en un gradiente de cambio de acuerdo al reemplazo de especies y grafica como van cambiando gradualmente. Resultados M 1 2 3 4 1 2 3 4 ÍndicedeWhittaker Índice de Routledge
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    117 M 1 23 4 1 2 3 4 M 1 2 3 4 1 2 3 4 ÍndicedeCody1975 Índice de Cody 1993 ÍndicedeWilsonySHmida Índice de Magurran
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    118 CUESTIONARIO 1. Como puedesutilizar estos análisis para hacer planes de manejo? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. En el caso de contaminación, deforestación y fragmentación de hábitats, como te pueden ayudar los índices de reemplazo para prevenirlos? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    120 PRACTICA 18. SUCESION Introducción Lasucesión ecológica consiste en cambios que una comunidad sufre a través del tiempo. La sucesión es un fenómeno de ocupación progresiva del espacio. Las relaciones de competencia se manifiestan claramente y son características a lo largo de los procesos de sucesión. La sustitución de unas especies por otras en grupos de especies que desempeñan la misma función en el ecosistema es uno de los acontecimientos esenciales en la sucesión, y se da a través de procesos de competencia. La etapa final de una sucesión se le llama clímax, que es un estado de equilibrio hacia el que tienden los ecosistemas, que es el punto en el que están altamente organizados, muy complejos y adaptados a condiciones que varían de un punto a otro. Hay dos tipos de sucesión, la primaria es el proceso natural de cambio en los ecosistemas que va desde la roca madre hasta formar un complejo ecosistema altamente poblado como bosques y selvas. El otro tipo de sucesión es la secundaria, que se da cuando un ecosistema en un proceso de sucesión primaria o ya en el clímax es destruido, y entonces comienza un nuevo proceso de sucesión desde el punto en el que la destrucción lo dejo, pero con características bióticas y abióticas que ya habían sido influidas primero por el proceso de sucesión primaria natural, y después por el proceso de destrucción del ecosistema. Medir procesos de sucesión es un aspecto poco explorado, y se a realizado en su mayoría con plantas. Los cambios que se dan a lo largo de este proceso se pueden observar de dos formas: comparando el mismo sitio como dos comunidades diferentes a través del tiempo por medio de índices de similitud o disimilitud, o bien, observando el cambio en la composición de especies en el tiempo (diversidad beta temporal). En el primer caso, se utilizan
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    121 índices de similitudpara confirmar si la comunidad a cambiado en el tiempo entre un muestreo y otro, y en el caso de observar el cambio de composición de especies en el tiempo se puede realizar para observar cómo va cambiando la comunidad gradualmente en el tiempo. En comunidades inestables, donde frecuentemente entran especies provenientes de comunidades cercanas, la diversidad beta temporal puede ser muy importante. Objetivo • Comprender los métodos y la importancia de medir procesos de sucesión. Materiales • Datos de muestreo de un sitio natural en dos temporadas diferentes (datos de la practica 5, repetir el muestreo en el mismo sitio en otra fecha). Procedimiento 1. Obtén los cuadros de especies de muestra 1 y 2 en diferente temporada. 2. Utiliza los índices de similitud de Jaccard y Sorensen cualitativos para observar si hay diferencia en la riqueza especifica de la comunidad en los periodos de muestreo. 3. Utiliza los índices de similitud de Jaccard y Sorensen cuantitativos para observar si hay un cambio en la estructura de la comunidad en los periodos de muestreo. 4. Obtén los índices de reemplazo de especies de Whittaker y Cody para observar cual es el grado de cambio de la comunidad en el tiempo.
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    122 Resultados Especie Muestra 1Muestra 2 Cuadro de resultados de la comparación de muestras. Índice Resultados Jaccard cualitativo Sorensen cualitativo
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    123 Jaccard cuantitativo Sorensen cuantitativo Whittaker Cody1975 Cody 1996 CUESTIONARIO 1. Como puedes utilizar estudios de sucesión para hacer propuestas de conservación? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. En que áreas crees que es necesario desarrollar estudios de sucesión más detallados? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    124 Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    125 PRACTICA 19. COMPLEMENTARIEDAD Introducción Lacomplementariedad se refiere al grado de disimilitud en la composición de especies entre pares de biotas, observando el cómo dos sitios complementan la diversidad de una matriz más grande aportando diferentes especies. Para obtener el valor de complementariedad obtenemos primero dos medidas: I. La riqueza total para ambos sitios combinados: Donde a es el número de especies del sitio A, b es el número de especies del sitio b y c es el número de especies en común entre los sitios A y B. II. El número de especies únicas a cualquiera de los dos sitios: III.A partir de los valores anteriores, se calcula la complementariedad de los sitios A y B como: Los valores de complementariedad varían desde cero, cuando ambos sitios son completamente distintos, hasta uno, cuando las especies de ambos sitios son completamente distintas.
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    126 El valor obtenidose puede expresar como el porcentaje de especies que son complementarias entre dos sitios. Objetivo • Obtener el grado en que dos sitios se complementan para integrar la riqueza especifica de una zona particular. Materiales • Datos de dos muestras de vegetación (practica 5). • Datos de roedores del cuadro 1 de anexos. Procedimiento 1. Obtener el porcentaje de especies complementarias de las muestras de vegetación, 2. Obtener el porcentaje de especies complementarias del muestreo de roedores. Resultados Muestras CAB % de spp. complementarias Vegetación M1 M2 M3 Roedores
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    127 CUESTIONARIO 1. Qué papeljuegan los índices de complementariedad en la definición de límites geográficos de ecosistemas y tipos de vegetación? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    128 PRACTICA 20. DIVERSIDADGAMMA Introducción La diversidad gamma es la riqueza de especies de un grupo de hábitats, ya sea un paisaje, un area geográfica, una isla, que resulta como consecuencia de la diversidad alga de las comunidades individuales y del grado de diferenciación entre ellas. En la mayor parte de los casos, las medidas que se han realizado de diversidad de areas que incluyen mas de un tipo de comunidad se limitan a presentar listas de especies de sitios puntuales (diversidad alfa), describiendo la diversidad regional (gamma) solo en términos de números de especies, o bien, con cualquier otra medida de diversidad alfa. Schluter y Ricklefs propusieron medir la diversidad gamma en base en los componentes alfa, beta y la dimensión espacial: Diversidad γ = Diversidad α promedio * Diversidad β * Dimensión de la muestra Donde: Diversidad α promedio = número promedio de especies de las comunidades. Diversidad β = inverso de la dimensión especifica, es decir, 1/número promedio de comunidades ocupadas por una especie. Dimensión de la muestra = número total de comunidades. El valor de la diversidad gamma suele aproximarse al número total de especies registradas en todas las comunidades. Hay tres formulas derivadas para obtener la diversidad gamma propuestas por Lande, la primera basada en la riqueza de especies, la segunda en el índice de Shannon-Wiener y la tercera en el índice de Simpson. Estas fórmulas dividen el valor de la diversidad gamma en dos componentes aditivos y positivos: la diversidad dentro de las comunidades (alfa) y diversidad entre comunidades (beta):
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    129 En el cálculode diversidad gamma basado en la riqueza de especies, la diversidad beta para usar la formula anterior se calcula usando la siguiente fórmula: Donde: qj = peso proporcional de la comunidad j, basado en su área o cualquier otra medida de importancia relativa. ST = número total de especies registradas en el conjunto de comunidades. Sj = número de especies registradas en la comunidad j. Para calcular la diversidad gamma basándose en el índice de Shannon, igual que en el caso anterior, la diversidad beta se calcula como: Donde: qj = peso proporcional de la comunidad j, basado en su área o cualquier otra medida de importancia relativa. H’j = Índice de Shannon de la comunidad j.
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    130 Pi representa lafrecuencia promedio de la especie i en el conjunto de comunidades (pij) ponderada en función de la importancia de las comunidades (qj). Se obtiene la diversidad gamma de Shannon con la formula de Lande, cuyo resultado te da que la diversidad gamma es el 100% de la diversidad de tu paisaje o región, con lo que se puede calcular que porcentaje está formado por diversidad alfa, y que porcentaje de la diversidad gamma está formado por diversidad beta. Entre mayor es el porcentaje de diversidad beta, mas uniformidad hay en el paisaje. El cálculo de diversidad gamma basado en el índice de Simpson, ya que este refleja el grado de dominancia en una comunidad, la diversidad de la misma puede calcularse como D = 1 - λ. En este caso, la diversidad beta se calcula como: Donde: qj = peso proporcional de la comunidad j, basado en su área o cualquier otra medida de importancia relativa. λj = índice de diversidad de Simpson en la comunidad j. y:
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    131 Objetivo • Entender losmétodos para medir la diversidad a nivel regional o de paisaje, incluyendo varias comunidades. Materiales Inventarios de vegetación de todos los equipos realizados para la practica 5. Procedimiento 1. Obtén la diversidad gamma de acuerdo a la propuesta inicial de Shluter y Ricklefs. 2. Se usaran los inventarios realizados para la practica 5 de cada equipo, y cada uno se tomara como una comunidad. 3. Se obtendrá la diversidad conjunta de las comunidades como si fueran una sola, obteniendo riqueza específica, el índice de Shannon-Wiener y el índice de Simpson. 4. Para cada comunidad se obtendrá la diversidad alfa, como riqueza especifica, con el índice de Shannon-Wiener y con el índice de Simpson. 5. Promediar la diversidad alfa de las comunidades (( M1+M2 + M3…+Mx)/x), de la riqueza especifica, del índice de Shannon-Wiener y del índice de Simpson. 6. Calcular la diversidad beta, primero usando riqueza de especies, después el índice de Shannon-Wiener y por último el índice de Simpson. 7. Calcular la diversidad gamma primero usando los datos calculados con riqueza especifica, con los del índice de Shannon-Wiener y por ultimo con los del índice de Simpson.
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    132 Resultados Diversidad gamma deacuerdo a Shluter y Ricklefs Resultados Diversidad α promedio Diversidad β Dimensión de la muestra Diversidad γ Base de datos de muestras de vegetación Especie M1 M2 M3 M4
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    133 Riqueza especifica Índice deShannon Índice de Simpson Cuadro de Frecuencias de especies. Especie FM1 FM2 FM3 FM4 pM1 pM2 pM3 pM4 pprom Pi Pi lnPi
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    134 Cuadro de Resultados Div.β Div. γ %α %β Riqueza Shannon Simpson CUESTIONARIO 1. Como puedes aplicar el cálculo de diversidad gamma en planes de manejo para zonas de conservación y zonas perturbadas. ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    135 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Crees quesea necesario que se realicen inventarios en áreas naturales protegidas para calcular la diversidad gamma del área a proteger? Por qué? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Conclusiones ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Bibliografía consultada ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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    136 ANEXOS CUADRO 1; Muestreode Roedores en dos ecosistemas en Mapimi. MATORRAL Ind. PASTIZAL Ind. Chaetodipus nelsoni 56 Chaetodipus penicillatus 8 Chaetodipus penicillatus 8 Dipodomys nelsonii 3 Dipodomys merriami 20 Dipodomys merriami 34 Dipodomys nelsoni 2 Neotoma albigula 37 Neotoma albigula 48 Perognatus flavus 2 Perognatus flavus 2 Peromyscus eremicus 4 Peromyscus eremicus 13 Reithrodontomis megalotis 1 Reithrodontomys megalotis 1 Spermophilus mexicanus 13 Spermophilus spilosoma 10
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