Carátula de Trabajo

Diversidad de la macro y mesofauna y su posible

impacto en el suelo

Título del trabajo

Efecto de la fauna edáfica en la calidad del suelo

Pseudónimo de integrantes

Biología

Área

Local

Categoría

Investigación

Experimental

Modalidad

6632336

Folio de Inscripción

© 2017 Escuela Nacional Colegio de Ciencias y Humanidades | Hecho en México | Dudas e

información: feriadelasciencias@cch.unam.mx

DIVERSIDAD DE LA MACRO Y MESOFAUNA Y SU POSIBLE IMPACTO EN EL

SUELO

RESUMEN:

El humus (sustancia compuesta por ciertos productos orgánicos, que proviene de

la descomposición de los restos orgánicos por organismos y microorganismos

benéficos), su formación e incorporación, están determinados en gran medida por

el tipo de fauna presente, además de las características propias del suelo, el tipo

de vegetación, la humedad y la temperatura del medio. El suelo es un recurso

natural renovable, pero su formación tarda cientos o miles de años; uno de los

indicadores de la calidad del suelo es la macro, meso y microfauna del mismo. Así

que, gracias a esto, se reconoce que la ausencia de macro y mesofauna en un

suelo determinado, puede reducir la descomposición de la materia orgánica e

inducir una pérdida de nutrimentos, lo cual afectaría directamente a la vegetación

que los necesita para crecer y desarrollarse. Evaluamos la diversidad de especies

edáficas en la Reserva Ecológica del Pedregal de San Ángel, a través del índice

de Shannon (H´), así como la equitatividad (E); además se obtuvo el índice de

dominancia de Simpson (D) lo cual nos reveló la gran cantidad de especies de

este sitio y las condiciones en las que se encuentra. Por lo anterior, evaluamos la

diversidad de macro, meso y microfauna del suelo en La Cantera, perteneciente a

la REPSA. Encontramos que el índice de diversidad de Shannon mostró una alta

diversidad (H´ = 3.64) y una alta equitatividad (E = 0.82); de la misma manera, el

índice de dominancia de Simpson fue muy bajo (D = 0.11). Además de ello,

comparamos nuestros datos con los de un bosque de Abies de la Magdalena

Contreras, a través del índice de similitud de Sörensen, (SA/B = 0.31). Con base en

los resultados obtenidos, podemos concluir que el suelo de La Cantera es rico en

diversidad de fauna edáfica; que es similar en la composición de especies al de la

Magdalena Contreras. Asimismo, podemos considerarlo como un suelo de calidad.

MARCO TEÓRICO:

Todos los suelos, a pesar de parecer materia inerte, están llenos de vida y son,

además, el sustrato donde se desarrollan los bosques, las selvas y los cultivos;

son la parte del ecosistema en donde se lleva a cabo el reciclaje de la materia

orgánica y los nutrimentos y contienen una gran reserva de energía. Todos los

organismos vivos, tanto plantas como animales, tarde o temprano llegan al suelo,

donde permanecen desde unas horas o días hasta meses o años, dependiendo

del clima y el tipo de suelo, hasta su total degradación e integración a este medio.

La calidad del suelo se define como “la capacidad de producir alimentos seguros y

nutritivo de manera sustentable, que aumenten la salud humana, sin perjudicar los

recursos naturales ni el ambiente. Entre sus indicadores se encuentran: la

cantidad de materia orgánica, la fauna edáfica asociada a él, la producción y los

niveles de contaminantes que contenga” Como recurso natural suele ser poco

apreciado. Sin embargo, la formación de un centímetro de suelo puede tardar de

cientos a miles de años; mientras que su erosión y pérdida solo conlleva algunos

años (Solleiro, 2015), razón por la cual debemos estudiarlos y cuidarlos

La macrofauna está integrada por los animales que tienen un ancho de cuerpo

mayor a 2 mm y que pertenecen a distintos Filos, Clases y Órdenes. La

macrofauna del suelo incluye a los invertebrados visibles a simple vista que viven,

total o parcialmente, dentro del suelo o inmediatamente sobre él. Estos

invertebrados pueden incluir más de un millar de especies en un solo ecosistema y

alcanzar densidades y biomasas de más de un millón de individuos por hectárea.

Mientras que la mesofauna está integrada por animales con menor longitud, ya

que incumbe a los organismos cuyo diámetro está comprendido en el rango de 0.1

a 2 mm. Incluye típicamente invertebrados, como los bivalvos, artrópodos,

insectos y anélidos.

Desde el punto de vista de la alimentación, incluyen individuos que son

herbívoros, descomponedores y depredadores. A través de sus actividades

físicas (construcción de estructuras y galerías, agregación del suelo) y metabólicas

(utilización de fuentes orgánicas disponibles, desarrollo de relaciones mutualistas

y antagonistas), participan en muchos procesos, como estimular la actividad

microbiana e intervenir en el ciclo de la materia orgánica y de nutrientes, gracias a

realizar actividades tales como la mezcla de suelo con partículas orgánicas y la

producción de pelotas fecales que causan mejoras en la agregación. También

modifican la aereación e infiltración y la textura del suelo, a través de la

construcción de galerías mencionadas anteriormente y al traer a la superficie y

mezclar las capas de tierra con otras inferiores. Como resultado de la diversidad

de estos organismos e intensidad de su actividad son afectados la distribución del

agua, el nivel de erosión, el crecimiento de las plantas y la emisión de gases a la

atmósfera

Los invertebrados terrestres juegan un papel importante en la productividad de

agroecosistemas, no sólo como plagas o vectores de patógenos, sino también

como benefactores por su capacidad de alterar el ambiente superficial y edáfico en

el cual se desarrollan las plantas. La macrofauna como plaga recibe mucha

atención, ya que representa un enorme gasto para agricultores e investigadores,

mientras que los que actúan de forma benéfica reciben relativamente poca

atención. Frecuentemente, se da por sentado que este tipo de organismos

actuarán para beneficiar a los agroecosistemas, y en muy pocas ocasiones se

hace algún cambio en el manejo del ecosistema para beneficiarlo. Sin embargo,

es probable que la degradación física y química del suelo, o bien la pérdida de su

estructura y fertilidad (materia orgánica, nutrientes), esté fuertemente relacionada

con la reducción de las poblaciones o la pérdida cuantitativa y/o cualitativa de

invertebrados clave de la macro y mesofauna edáfica que regulan el ciclo de la

materia orgánica (Brown et al, 2001)

OBJETIVO: Obtener la diversidad de la fauna edáfica de La Cantera como un

indicador de localidad del suelo; además comparar la riqueza de especies con la

registrada en la Magdalena Contreras.

PROBLEMA: ¿La fauna edáfica de La Cantera presenta alta o baja diversidad?

Con base en la diversidad registrada, ¿El suelo de La cantera, es de calidad o no?

Finalmente, ¿Cómo es la riqueza de especies con respecto a una comunidad más

conservada?

HIPÓTESIS: La vegetación de La Cantera es poco diversa, por lo que el suelo

también debe presentar poca diversidad. La riqueza de especies de La Cantera

debe presentar poca similitud con la de la Magdalena contreras.

DESARROLLO:

Obtuvimos 12 muestras de suelo de La Cantera, REPSA, UNAM, de la siguiente

forma:

Materiales:

✓ 4 cintas de 25m marcadas

cada metro

✓ 4 Estacas

✓ 2 cintas métricas.

✓ 2 reglas de 30 cm

✓ 1 pala de jardinero

✓ Bolsas de plástico.

✓ Cámara fotográfica.

✓ Libreta de campo y lupa

✓ 1 cartulina

Método:

➢ Establecer un cuadrado de observación de 25 X 25m a lo largo de su área

de estudio (que fue determinada en la reserva de manera aleatoria,

Mapa de LA CANTERA, REPSA

obtuvimos 3 números al azar para identificar las líneas a trabajar, 0, 10 y

15m)

➢ Tomar 4 puntos (en cada una de las líneas obtuvimos cuatro números al

azar entre 0 y 25 -la longitud de la línea-, los números obtenidos fueron los

puntos que utilizamos) y del lado derecho de cada punto obtenido, marcar

un cuadro de 20cm de largo por 20 cm de ancho

➢ Tomar la hojarasca y colocarla sobre la cartulina

➢ Limpiar la hojarasca con una brocha identificar y registrar a simple vista y

luego con lupa los organismos presentes; contar su número, registrando la

información.

➢ Cavar un volumen de 5 cm cúbicos de profundidad y colocarlo en una bolsa

ziploc para su posterior observación en microscopio de disección (12

muestras)

➢ Verificar en la información anexa los principales taxa y morfoespecies que

podrán encontrar

➢ Registrados los datos, regresar los animales a su sitio

➢ Colocar hojarasca encima para causar la menor alteración posible

➢ Obtener los índices de riqueza de especies; de dominancia y de diversidad

Una vez en el laboratorio, se observaron durante 48 horas las muestras

colocamos la tierra recolectada en el microscopio de disección (Zeizz, STEMI

DV4) para observar a los animales, separarlos y pasarlos a un portaobjetos con la

finalidad de verlos a 4X en el microscopio fotónico (Zeizz, Primo Star) para hacer

la determinación taxonómica, basándonos en el trabajo de Palacios Vargas, J

(2014) y las fotos e identificación de la macrofauna edáfica de la Tesis de Martínez

- Rodríguez (2015)

La diversidad se obtuvo a través del índice de Shannon, que sirve para determinar

o medir la biodiversidad específica (H´), así como la equitatividad, que es el grado

de igualdad de la distribución de la abundancia de las especies (E); además se

obtuvo el índice de dominancia de Simpson, que es uno de los parámetros que

nos permiten medir la riqueza de organismos (D), según lo establecido por

Magurran, (2004).

Al obtener los resultados, comparamos la tabla obtenida y la establecida en la

tesis de Martínez Rodríguez (2015) mediante el índice de similitud de Sorensen

((𝑆𝐴/𝐵), el cual indica la similitud en cuanto a diversidad de especies entre dos

zonas.

La fórmula del índice de Shannon es la siguiente:

La fórmula para la equitatividad es:

La fórmula para el índice de Simpson es:

D=Σ(𝑝𝑖)2 Donde: pi = Abundancia Relativa de cada una de las especies

La fórmula para el índice de similitud de Sorensen es:

RESULTADOS:

CUADRO 1. FAUNA EDÁFICA EN LA CANTERA, REPSA.

ESPECIE ABUNDAN-

CIA

Acaridae 8

Larva 5

Hormiga

Formicidae

3 MESOFAUNA

Larva de

escarabajo

Staphylinidae

8

Protura 1

Trombidiidae 1

Anobiidae 2

Araña

Dictynidae

1

Araña

Mimetidae

1

Caracol 10

Catarina

Coccinellidae

2

Ciempies

Miriapodo

3

Cochinilla

Isopoda

Oniscidea

18

Cucaracha

Dictyoptera

1 MACROFAUNA

Cydinidae 1

Diplopoda 2

Lumbricidae 21

Molusco 1

Mosquito 1

Ninfa

Hemiptera

1

Scarabidae

Coleoptera

7

Tijerilla

Demaptera

1

Número de

especies: 22

Abundancia

total de

individuos:

99

Shannon: 3.65

Equitatividad: 0.82

Simpson: 0.11

CUADRO 2. COMPARACIÓN DE LA MACROFAUNA EDÁFICA DE LA CANTERA Y

DEL RÍO MAGDALENA

Especie Cantera Abundancia Cuenca Pre - Aus

Hormiga Formicidae 1 3 1 a

Larva de escarabajo Staphylinidae 1 8 1 a

Trombidiidae 1 1 1 a

Araña Dictynidae 1 1 1 a

Araña Mimetidae 1 1 1 a

Catarina Coccinellidae 1 2 1 a

Cydnidae 1 1 1 a

Lumbricidae 1 21 1 a

Ninfa Hemiptera 1 1 1 a

Scarabidae Coleoptera 1 7 1 a

Acaridae 1 8 0 b

Larva 1 5 0 b

Protura 1 1 0 b

Anobiidae 1 2 0 b

Caracol 1 10 0 b

Ciempies Miriapodo 1 3 0 b

Cochinilla Isopoda Oniscidea 1 18 0 b

Cucaracha Dictyoptera 1 1 0 b

Diplopoda 1 2 0 b

Molusco 1 1 0 b

Mosquito 1 1 0 b

Tijerilla Demaptera 1 1 0 b

Araña Agelenidae 0 1 c

Araña Theridiidae 0 1 c

Araña Tetragnathidae 0 1 c

Araña nemesidae 0 1 c

Araña Anyphaenidae 0 1 c

Araña Lycosidae 0 1 c

Araña Linphiidae 0 1 c

Opilionidae Phalangodidae 0 1 c

Coleoptera Zopheridae 0 1 c

Larva de Scarabaeidae 0 1 c

Coleoptera Curculionidae 0 1 c

Larva de Curculionidae 0 1 c

Coleoptera Staphylinidae 0 1 c

Coleoptera Chrysomelidae 0 1 c

Coleoptera Carabidae 0 1 c

Larva de Carabidae 0 1 c

Larva de Tenebrionidae 0 1 c

Hemiptera Cicadellidae 0 1 c

Hemiptera Enicocephalidae 0 1 c

Hemiptera Lygaeidae 0 1 c

Diptera Tipulidae 0 1 c

Larva de Tipulidae 0 1 c

Larva de Muscidae 0 1 c

Larva de Mydidae 0 1 c

Hymenoptera Apidae 0 1 c

Homoptera Aphididae 0 1 c

Lepidoptera Arctiidae 0 1 c

Diplura Japygidae 0 1 c

Geophilomorpha Geophilidae 0 1 c

Lithobiomorpha Lithobiidae 0 1 c

Haplotaxida Enchytraeidae 0 1 c

índice de Sorensen SA/B = 0.317460317

a = 10 b = 12 c = 31

Abundancia: valor necesario para obtener los índices de diversidad

Pre - Aus: Presencia - Ausencia de los organismos para obtención del índice de

similitud

ANÁLISIS DE RESULTADOS:

Tanto la mesofauna como la macrofauna que albergan los suelos tienen una

Familia Trombidiidae

Familia Lumbricidae

Araña de la familia Mimetidae

Araña de la familia Dictynidae

importancia fundamental en el desarrollo, mantenimiento y nutrición de la flora.

Reconocemos así, el desempeño de los diversos organismos que interactúan de

manera conjunta (microscópicos y macroscópicos) en el mismo, ya que los

organismos macroscópicos son responsables de descomponer la hojarasca,

aumentando con ello la superficie de los restos orgánicos, favoreciendo de esta

manera el ataque de los organismos microscópicos, quienes, por su parte, son

responsables de la mayoría de los procesos de oxidación de la materia orgánica

que se incorpora al suelo y, en consecuencia, liberan los minerales necesarios

para las especies vegetales, incrementando su fertilidad general y su

productividad, por lo tanto, estos organismos resultan determinantes e

imprescindibles para el mantenimiento de los ecosistemas.

El suelo es un soporte fundamental para la vida en el planeta. El cual, tiene

complejas y variadas mezclas de componentes orgánicos e inorgánicos y sobre él

se desarrolla la vida vegetal y animal de los ecosistemas que conocemos. Aunque

tarda cientos o miles de años en formarse (dependiendo de condiciones

geoquímicas, climáticas y geográficas), es un recurso frágil que puede destruirse

relativamente fácil gracias a la erosión, en unos cuantos años. El suelo es un

recurso natural renovable a muy largo plazo, así que debemos tratarlo como si no

lo fuera, pero el ser humano ha hecho un uso intensivo, ha modificado su vocación

natural y acelerado su deterioro, lo cual trae consecuencias devastadoras para

todos los organismos que lo necesitan, incluyendo al hombre. Es por esto que es

fundamental el cuidado del suelo en todos los aspectos, para evitar por completo

la erosión del mismo y asegurar la supervivencia de distintas especies animales y

vegetales que se encuentran en él.

La calidad de la tierra se refiere a la utilidad del suelo para un propósito específico

en una escala amplia de tiempo (Carter et al., 1997). Un indicador importante de la

calidad del suelo que podemos mencionar es la cantidad de materia orgánica (N y

C total), que define la fertilidad del mismo, la cual tiene que pasar por un proceso

mediado por la micro, meso y macrofauna, la cual se encarga de que toda, o la

gran mayoría de la materia orgánica, pueda ser aprovechada por las plantas del

lugar, aportando también a la mineralización del suelo, reafirmando una vez más

la trascendencia que tienen estos organismos edáficos en la conservación de los

ecosistemas.

De acuerdo con los resultados obtenidos de la práctica de campo, la diversidad

que se encuentra en esa zona es muy alta. Ya que, según el índice de Shannon,

los valores de 1.5 hacia abajo son de baja diversidad y de 3.5 hacia arriba reflejan

una gran diversidad, el valor que obtuvimos nosotros fue de 3.6. Lo que nos indica

que el suelo de la Reserva ecológica tiene una gran diversidad, entonces

podríamos decir que tiene una gran calidad y fertilidad. Agregando la respuesta a

la dominancia Simpson, que habla que entre más cercano a cero sea el resultado,

mayor será la diversidad y riqueza de los organismos, fue positiva para nosotros,

ya que al obtener un índice de 0.1 nos habla de la gran riqueza de fauna edáfica

con la que cuenta este sitio.

Entonces, es correcto decir que se ha refutado nuestra hipótesis, ya que

establecimos que debido a la poca vegetación existente en la cantera, debe de

haber poca diversidad de fauna edáfica en este sitio, pero los resultados arrojaron

lo contrario. Esto puede ser gracias a que la cantera ha sido manipulada

artificialmente, no es la vegetación típica con la que debería contar. Es decir, que

el hecho de que sea una comunidad artificial contribuyó en la refutación de la

hipótesis, revelando un alto índice de diversidad de fauna edáfica inclusive cuando

existe poca diversidad en la vegetación del lugar.

El resultado del índice de Sorensen que obtuvimos fue de 0.31, que indica que el

índice de similitud entre ambas zonas es bajo, y quiere decir que realmente no

comparten un gran número de especies con el que cuentan. El porqué de este

producto puede deberse a distintos factores, como lo es el ambiente del lugar, ya

que en la cuenca la temperatura es más baja que en la cantera, además, de nuevo

podrían intervenir aspectos tales como que la cuenca es un lugar más conservado

y que no ha sido modificado por el hombre. Recordemos que la cantera fue

reorganizada y el hombre creó comunidades artificiales de vegetación (la cual es

totalmente diferente en ambos sitios) y lagos, lo que es un factor importante que

influye en los resultados. Por lo que habría que repetir el procedimiento de la

práctica en distintos sitios y analizar los resultados que podría arrojar, tanto en

zonas modificadas con comunidades artificiales, como las más conservadas que

no han sufrido intervenciones.

Este es un trabajo que apenas se ha realizado, es debido a esto que no se cuenta

con la clasificación taxonómica completa y en algunas partes únicamente se ha

dejado con familia u orden.

CONCLUSIONES:

Toda la fauna edáfica regula las dinámicas de la materia orgánica del suelo, la

fijación del carbono del mismo, y las emisiones de gases invernadero; modifican la

estructura física del suelo y los regímenes del agua; aumentando la cantidad y la

eficiencia en la absorción de nutrientes por la vegetación; y mejorando la salud de

las plantas. Los organismos edáficos son de suma importancia para el

funcionamiento sostenible de todos los ecosistemas, incluso los artificiales

desarrollados por los hombres como los jardines y sembradíos.

Retomando la calidad del suelo, esta se relaciona con la composición florística,

faunística (que es lo que analizamos a lo largo del trabajo) y de minerales, que

pueden considerarse con niveles óptimos gracias a la acción de varios de los

organismos que vimos y clasificamos en las tablas anteriores. Lo que trae consigo

fertilidad y riqueza de nutrientes, que es muy importante en todo sentido para los

distintos organismos que residen en dicho suelo.

Resaltamos que todos los datos recolectados en nuestra práctica arrojaron

resultados positivos, indicando que el suelo en la Reserva Ecológica de San Ángel

contiene una gran variedad de organismos edáficos, y por lo tanto, cuenta con

tierra fértil, de gran calidad y llena de nutrientes. Lo cual indica que la relación

entre la diversidad vegetal y diversidad de la fauna del suelo no se cumplió según

lo que establecimos, debido a distintos factores, como que la cantera ha sido

manipulada artificialmente.

Al realizar la comparación de Sorensen, el valor que nos dio fue bajo, indicando

que las especies que habitan en la cantera y la cuenca no son prácticamente

compartidas. Lo que puede deberse a factores climáticos o incluso podría

intervenir el hecho de que una de las zonas haya sido modificada. Proponemos

que la práctica de campo sea repetida en distintas zonas con diferentes climas,

incluyendo tanto a los que han sido modificados como los que se han conservado,

para poder llegar a conclusiones más concretas acerca de la relación entre la

diversidad de la vegetación y la diversidad de la fauna edáfica.

Es necesario hacer hincapié en que el informe no cuenta con la clasificación

taxonómica completa, debido a que es un trabajo que apenas se ha realizado, es

por esto que algunos organismos se han quedado únicamente en familia, o en

dado caso, orden.

En términos generales, el suelo es un recurso muy importante, tomando en cuenta

que todos los organismos que habitan en él tienen un papel importante para la

circulación de nutrientes y minerales, donde el suelo sea pobre en diversidad

taxonómica tanto de micro como mesofauna, su fertilidad será baja, lo que nos

indica que es un suelo poco productivo. Por lo tanto, la diversidad de taxones y de

número de organismos encontrados en suelos fértiles, nos habla de la importancia

del cuidado de estos organismos para el futuro. La pérdida de especies de la

macro y mesofauna, no solamente implica una disminución en la fertilidad del

suelo, también implica una pérdida de biodiversidad, y por lo tanto, organismos

que no seríamos capaces de volver a ver.

FUENTES DE CONSULTA:

Brown, G. G., Fragoso, C., Barois, I., Rojas, P., Patrón, J. C., Bueno, J.,

Moreno, A. G., Lavelle, P., Ordaz, V. y Rodríguez, C. 2001. Diversidad y rol

funcional de la macrofauna edáfica en los ecosistemas tropicales

Mexicanos. En:

https://www.uaeh.edu.mx/investigacion/icbi/LI_SistFiloBioDiverAntrop/julian

_bueno/Brown2001.pdf (02/02/2017)

Carter, M.R., Gregorich, E.G., Anderson, D.W., Doran, J.W., Janzen, H.H. y

Pierce, F.J. 1997. Soil quality for crop production and ecosystem health

(eds. Gregorich, E.G. y Carter, M.). Elsevier Science Publishers,

Amsterdam, Netherlands.

Global decomposition experiment shows soil animal impacts on

decomposition are climate-dependent. 2008. Journal compilation Blackwell

Publishing Ltd, Global Change Biology, 14, 2661–2677.

Lavelle, P. 2002. Functional domains in soils. Ecological Research 17, 441–

450.

Mac A. Callaham, Jr. Charles C. Rhoades, y Liam Heneghan. A Striking

Profile: Soil Ecological Knowledge in Restoration Management and Science.

Restoration Ecology Vol. 16, No. 4, pp. 604–607

Madrid 2007. El Universo escondido bajo nuestros pies. Clasificación de los

Organismos del Suelo por Tamaños. En:.

http://www.madrimasd.org/blogs/universo/2007/06/04/67011 (05/03/2017)

Magurran, A. E. 2004. Measuring Biological Diversity.Blackwell Publishing

Company. Oxford, U. K. Pp:72-130

Martínez - Rodríguez, A. F. 2015. Variación espacio - temporal de la

macrofauna edáfica en el bosque de Abies religiosa en la Cuenca del Río

Magdalena, D. F. México. Tesis para obtener el título de biólogo. En:

http://132.248.9.195/ptd2015/mayo/304262076/Index.html (09/02/2017)

Palacios Vargas, J. (2014). Guía ilustrada para los artrópodos edáficos.

México, Distrito Federal: las prensas de ciencias.

Solleiro Rebollo, E. 2015. El suelo tarda cientos o miles de años en

formarse y se destruye en una generación humana. Boletín UNAM-DGCS-

751. En: http://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2015_751.html

(08/03/2017)

SQI-Soil Quality Institute. 1996. Indicators for Soil Quality Evaluation. USDA

Natural Resources Conservation Service. Prepared by the National Soil

Survey Center in cooperation with The Soil Quality Institute, NRCS, USDA,

and the National Soil Tilth Laboratory, Agricultural Research Service. USA.

Zerbino Bardier, M. S. Evaluación de la densidad, biomasa y diversidad de

macrofauna del suelo en diferentes sistemas de producción.

En. http://ambiente.fcien.edu.uy/tesis/Tesis_Stella_Zerbino.pdf

(02/02/2017)