informe de biología experimental iii insectos en zonas de impacto humano en la unalm
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The aim of this research was study the interaction between vegetation with differents kinds of human impact and its relation with the insect's community in campus of the National Agrarian University (Lima, Peru).TRANSCRIPT
Biología Experimental – Laboratorio de Ecología de Procesos 22/12/2011 Proyecto de Investigación
___________________________ 1Laboratorio de Ecología de Procesos. Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad
Nacional Agraria La Molina. Av. La Molina s/n. Localidad: Lima 12, Perú. Correo electrónico: Rupay
[email protected] / del Castillo [email protected] / Arroyo [email protected]
ESTUDIO COMPARATIVO DE LA COMPOSICIÓN Y ABUNDANCIA DE
FAMILIAS DE LA CLASE INSECTA EN TRES ZONAS DE DISTINTO
IMPACTO HUMANO EN EL CAMPUS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL
AGRARIA LA MOLINA Juriko Rupay Valdivieso
1, Juan Diego del Castillo Ruiz
1, José Antonio Arroyo Sánchez
1
Introducción
Los insectos son los animales que
poseen mayor diversidad de especies de
todos los grupos estudiados hasta la
actualidad que han colonizado la tierra
(Bautista, 2004). La radiación adaptativa
generada por tres grandes explosiones
evolutivas derivó en la inmensa cantidad
de especies actualmente presentes en la
Tierra, por no hablar de las pasadas. En
palabras de Sánchez-Fernández son “los
señores del mundo, omnipresentes y
adaptados a todos los medios” (Sánchez-
Fernández, 2003), indica así mismo que
debido a su rápido ciclo de vida, a la
inmensa red de interacciones con otras
especies que pueden generar y a la
respuesta veloz frente a perturbaciones, se
convierten en “uno de los mejores
bioindicadores del estado y
funcionamiento del ecosistema”
(Sánchez-Fernández, 2003). Además, así
como otros artrópodos, su estudio se
apoya en la disponibilidad que presentan
en áreas pequeñas y por su relación con la
vegetación (Castañeda et al, 2007). Por
ello, el estudio de los insectos como
indicadores y descriptores de un
ecosistema es muy recomendado por
diversos autores (Bautista, 2004;
Caballero-López, 2010; Sánchez-
Fernández, 2003).
Así mismo, con respecto a la
interacción entre los insectos y la
composición y estructura vegetal, Bautista
(2004) indica que las interacciones planta-
insecto son las relaciones terrestres más
variadas e intervienen en distintos
procesos. En ese sentido, Caballero-López
(2010) muestra su inquietud al indicar que
las prácticas agrícolas, que
experimentaron una intensificación
elevada desde la década de los 50’s, han
afectado drásticamente la biodiversidad.
Quizás por ello se cree que ante una
elevada intervención humana en los
cultivos, la diversidad sea baja, lo cual es
retratado por Altieri (1999) que indica “la
diversidad biótica y la complejidad
estructural proporcionan un ecosistema
maduro y natural con cierto grado de
estabilidad”.
En ese mismo sentido, y
relacionado a las zonas urbanas altamente
afectadas, Real Giménez indica que “las
ciudades afectan a especies autóctonas, el
desarrollo urbanístico provoca la
completa transformación del ambiente
local a través de su impacto en la
vegetación y fauna natural”. Siendo muy
marcada la reducción de la biodiversidad
con respecto a otros espacios menos
intervenidos.
A pesar de todo lo anterior, son
escasos los estudios realizados, y
desconocidos los publicados, sobre la
entomofauna del campus fuera de los
cultivos y su relación con plagas, y menos
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aún, con la metodología de barrido con
red entomológica.
Bajo estas consideraciones, el
objetivo del presente trabajo fue comparar
la composición de familias de la clase
Insecta en tres locaciones de distinto
impacto humano en la Universidad
Nacional Agraria La Molina mediante el
método de la red entomológica.
Materiales y métodos
Área de Estudio
Esta investigación se desarrolló en
el campus de la Universidad Nacional
Agraria La Molina (con coordenadas
UTM 18L 287833E – 8663218S), ubicado
en la ciudad de Lima, a una altitud de
243.7 msnm y según Holdridge (1960)
corresponde a la zona de vida denominada
“desierto desecado subtropical”. Este
campus tiene aproximadamente 220 ha de
extensión, posee en su interior zonas
urbanas de construcción, áreas verdes,
campos de cultivo, zonas forestales, áreas
poco intervenidas tipo boscosas, granjas,
lagunas, entre otros. Para realizar el
estudio se determinó analizar zonas de
distinto impacto humano, eligiéndose una
zona urbana tipo jardín, una zona
intervenida mediante cultivo intensivo y
otra zona poco intervenida, como el
bosque forestal abandonado.
Las tres zonas seleccionadas fueron:
Zona Urbana: Jardín tipo
cuadrante con árboles, ubicado entre
los auditorios y las facultades de
Economía y Planificación, y
Agronomía. (Localización UTM
288001E – 8663636S).
Figura 1. “Zona urbana”, delimitada por
las líneas amarillas, en rojo el recorrido.
Zona de Cultivo: Campo de
cultivo de maíz (Zea mays L.) en
estado reproductivo colindante al
límite noroeste de la UNALM.
(Localización UTM 287069E –
8663420S).
Figura 2. “Zona de cultivo”, delimitada
por las líneas amarillas, en rojo el
recorrido.
Zona Boscosa: Formación tipo
boscosa cercano al extremo suroeste
de la UNALM, contiguo al cerro.
(Localización UTM 287937E –
8663093S).
JURIKO RUPAY VALDIVIESO, JUAN DEL CASTILLO RUIZ Y JOSÉ ARROYO SÁNCHEZ
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Figura 3. “Zona boscosa”, delimitada por
las líneas amarillas, en rojo el recorrido.
La determinación de las
coordenadas UTM se realizó mediante el
programa Google Earth.
Método de muestreo
Las colectas se efectuaron el día 8 de
diciembre del 2011. Siendo muy
influyente las condiciones climáticas para
la realización del muestreo (Sutherland,
2006), se consideró necesario realizarlo
en un día con las siguientes
características: intensa radiación solar,
temperatura alta, sin neblina, ausencia de
precipitación en los días anteriores.
Figura 4. Aplicación de la metodología
en campo.
Para dicho fin, un horario adecuado se
consideró en el intervalo de 10:30am a
2pm. Finalmente se optó por el horario de
10:45 a 11:15am. El barrido se realizó por
un período de 30 minutos mediante el uso
de la red entomológica en transectos que
cruzaran el mayor gradiente de
diversidad. Estos recorridos son indicados
en las Figuras 1, 2 y 3 (líneas rojas). La
frecuencia de barrido se determinó según
indica PROMIPAC (2006), en una
intensidad de un barrido por segundo y en
un movimiento de 180° grados, a una
velocidad constante de aproximadamente
2km/h. La red entomológica tenía un
diámetro de 32 cm, con una extensión del
cono de 65cm y un mango de 45cm. de
largo, la cual se deslizó al ras de la
vegetación encontrada según sugieren el
PROMIPAC (2006) y Sutherland (2006)
y las muestras colectadas fueron recibidas
en cámaras letales. Finalmente los
especímenes se guardaron en frascos de
vidrio para su posterior análisis en el
laboratorio. No se conservaron las
muestras en soluciones para facilitar su
manejo en la identificación.
Figura 5. Análisis de los datos al
estereoscopio compuesto.
Para la determinación taxonómica,
se optó por la identificación hasta el nivel
de familia, pues a pesar de los análisis
gruesos a nivel funcional y gremial que se
puedan realizar, fue elegida por la rapidez
y experiencia de los investigadores. Dicha
determinación se hizo utilizando las
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claves taxonómicas de Barrientos (2004),
Borror (1970) y apoyado por las guías
prácticas de Martos (2011) y Vergara
(2011).
Análisis de los datos
Los resultados se analizaron
mediante dos tipos de pruebas: una
inferencial y otras descriptivas. En la
inferencial se hizo uso de la prueba T para
diversidad de Shannon en el programa
PAST (versión 2.01). Según describe
Hammer (2010), esta prueba determina
con un término adicional el índice de
diversidad de Shannon – Weaver:
H’ = -∑
Mientras la variancia es calculada
mediante la fórmula:
Var H’ = -∑
∑
Para las comparaciones
descriptivas se tomaron como parámetros:
Número total de familias, de órdenes.
Número de familias y órdenes únicos
en cada zona.
Dominancia de familias por cada
zona.
Resultados y discusión
Según se observa en el Anexo 2, la
prueba T para diversidad de Shannon
indica que ninguna zona es parecida, con
valores del “p-valor” sumamente
reducidos. Esto se puede observar
adicionalmente mediante una prueba
exploratoria por análisis multivariado tipo
Cluster por el criterio Bray-Curtis, que se
basa en la presencia-ausencia y en menor
medida, en las abundancias de las
categorías usadas, en este caso, las
familias taxonómicas. De este modo se
observa en el Anexo 3 que el primer
Cluster formado recién se produce con un
nivel de similaridad de un 30% aprox.
Lo indicado en el párrafo anterior es
fácilmente comprobable al realizar una
simple inspección de la composición de
familias totales para cada zona, reflejada
en el Anexo 1. Y ello se refleja en las
pruebas estadísticas aplicadas en el
software Past versión 2.01, ya que estas
pruebas se caracterizan por realizar una
inspección total de los datos, sobre la
composición y sobre las abundancias, es
decir, considerando las familias únicas
para cada zona, las comunes, las
disparidades, etc.
Análisis Descriptivo
Como se observa en la Figura 6, la zona
de cultivo posee una mayor riqueza de
familias (34), que la zona boscosa (27
familias), en último lugar se encuentra la
zona urbana.
Figura 6. Total de familias para las
tres zonas evaluadas.
Esto último responda a lo que refieren
numerosos autores, que el fuerte impacto
humano que genera finalmente los
denominados “ecosistemas urbanos” se ve
reflejado en criterios claves como la
riqueza de especies. Además que la menor
0
10
20
30
40
Urbano Cultivo Boscosa
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captura de insectos se produjo en esta
zona, con 21 capturas. Una gran
diferencia considerando las 160 y 182
capturas para la zona de cultivo y
boscosa, respectivamente. Se explica
además por la alta homogeneidad en la
estructura de la vegetación en la zona
urbana, que posee además del pasto
común (familia Poaceae), una baja
cantidad de arbustos (Pinus sp.) y menor
cantidad aún de árboles de una especie de
Lauraceae de porte bajo (menor a 2
metros de altura), acompañado de
pequeñas formaciones de Lantana
camara. Además los alrededores de este
lugar no es rico en vegetación, este tipo
de jardín se repite en los contornos,
seguidos de construcciones artificiales,
limitando la caída de insectos “de paso”.
De otro lado se observa un
fenómeno interesante, hay una mayor
riqueza de familias en la zona de cultivo,
lo cual puede que se explique por la gran
cantidad de malezas que se desarrollan al
interior del cultivo, además influido por
los diversos cultivos que se encuentran
alrededor del campo de maíz y que pudo
haber influido, ya que la captura se realizó
en los perímetros del cultivo, debido a la
imposibilidad de ingreso en él. En este
sentido hacen falta más estudios con
mayor precisión y minuciosidad para
determinar la real diferencia en riqueza
entre un campo de cultivo y una zona
boscosa, y la influencia de las malezas en
ello. Considerando que, según se observa
en el Anexo 1, la familia con mayor
abundancia en la zona de cultivos fue
Syrphidae, familia de las moscas de las
flores, posiblemente muy abundantes por
las características malezas de la familia
Asteraceae que se observan por el campus
de la UNALM.
Figura 7. Total de órdenes para las tres
zonas evaluadas.
Según la Figura 7, los órdenes no tuvieron
diferencias marcadas (4, 6 y 7), y los que
se presentaron en las tres zonas fueron las
esperadas para esta metodología:
Hemiptera, Diptera e Hymenoptera.
Para analizar además, la riqueza de
familias, es crítico considerar las que solo
se encontraron en una zona de evaluación,
las que fueron capturadas en dos o en las
tres zonas.
Figura 8. Familias muestreadas solo en
una zona, en dos o comunes a las tres.
En ese sentido, la zona de cultivo
de maíz (según se observa en la Figura 8)
registró la mayor cantidad de familias
“únicas” para este muestreo (siendo
necesarios más muestreos para establecer
con firmeza si es realmente una familia de
distribución restringida). De las 14
familias en esta categoría para la zona de
7
14
1
16
5
Boscosa Cultivo Urbano
Común-2 Común-3
0
2
4
6
8
Urbano Cultivo Boscosa
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cultivo, 6 de ellas son del orden
Hemiptera, típicas plagas en cultivos. En
el caso de la zona boscosa se presentan 7
familias, la mayoría de ellas comunes en
muchos lugares por observaciones
previas, como Muscidae, Aphididae o
Psyllidae. Las familias comunes para
todas las zonas fueron: Cicadellidae,
Cercopidae, Apidae, Agromyzidae y
Tephritidae, siendo Agromyzidae la que
obtuvo la mayor cantidad de capturas de
todas las familias (82), por ser muy
común en plantas arbustivas y de
movimiento a ras del suelo. Cabe resaltar
la importancia de este análisis de
intercambio de especies, pues
determinaría además, la dependencia de
ciertas especies a cada zona de distinto
impacto, la esencialidad de conservar
espacios “únicos” y calcular índices
vitales como el de diversidad beta.
En el caso de las dominancias de
ciertas familias por zona, se observa una
fuerte tendencia en la zona boscosa a la
dominancia de los individuos de
Agromyzidae, observados y capturados en
mayor medida en una zona arbustiva, con
numerosas malezas y gran cantidad de
materia orgánica vegetal, rodeada de
Asteráceas en etapa de floración.
Por último, es importante tomar en
cuenta además, y como lo indica
Sutherland (2006), que este muestreo es
sesgado, así como cualquier tipo de
muestreo en la clase Insecta, siendo en
este caso dirigido a especies que vuelan o
se sienten en la vegetación baja.
Individuos que se aferran fuertemente a la
vegetación o caminadores se encontrarán
probablemente menos representados. Por
ello, en algunos estudios se tiende a no
considerar en los análisis a aquellas
familias para las cuales no se formuló la
metodología, tales como los órdenes
Syphonaptera y Psocoptera, o la familia
Formicidae. Sin embargo, se consideró en
este análisis, pues al ser una primera
aproximación al estudio mediante barrido
con red entomológica en la UNALM,
cualquier familia puede aportar una
interpretación valiosa para entender las
dinámicas poblacionales y ecosistémicas
en cada zona evaluada.
Conclusiones
Hay diferencias significativas para
las tres zonas de estudio con distinto nivel
de impacto humano, según las pruebas
estadísticas T para el índice de diversidad,
el análisis multivariado Cluster por Bray-
Curtis y al observar la composición de
familias y la tasa de recambio entre las
zonas.
La zona con mayor riqueza de
especies fue la de cultivo de maíz, quizás
influenciada por la abundante presencia
de malezas como Asteráceas en estado
reproductivo, lo cual se evidencia en parte
por la presencia de gran cantidad de
individuos de la familia Syrphidae. Sin
embargo, la abundancia de individuos fue
parecida entre la zona boscosa y la zona
de cultivo. Para todos los casos la zona
urbana tipo jardín fue de menor
diversidad.
Así mismo, y por los datos
obtenidos en la presente investigación,
tanto en la riqueza como en la abundancia
de familias, se recomienda el uso de esta
metodología para evaluación de familias
de los órdenes Díptera, Hemiptera e
Hymenoptera.
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Recomendaciones
Se recomienda seguir con estudios
de mayor precisión y exhaustividad a
través de esta metodología, pues los
resultados preliminares demuestran su
efectividad en la descripción de la
comunidad de insectos en las zonas
evaluadas.
Al momento de aplicar la
metodología, se recomienda además
estandarizarla si varias personas serán los
que realicen los barridos, tanto en la
frecuencia, longitud y fuerza de barridos
como en la velocidad de caminata.
Además determinar intervalos de tiempo
“muertos” lo suficientemente necesarios
como para realizar las descargas hacia la
cámara letal de los individuos colectados.
Así mismo, se recomienda la
aplicación de otras pruebas estadísticas
más exhaustivas como el índice de
similaridad de Jaccard e incidir en los
análisis de intercambio de especies. Por
último, contar con las guías de
identificación necesarias para poder, al
menos, llegar a determinar morfoespecies
a nivel de familias.
Agradecimientos
Agradecemos especialmente a José
Martín Meléndez-Quinto, compañero de
estudio de la especialidad de Biología, por
su valiosa contribución en las labores de
campo, además de su fundamental ayuda
durante el tratamiento y análisis de los
especímenes.
Literatura citada
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científicas para una agricultura
sustentable. Editorual Comunidad
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JURIKO RUPAY VALDIVIESO, JUAN DEL CASTILLO RUIZ Y JOSÉ ARROYO SÁNCHEZ
Biología experimental. Laboratorio de Ecología de Procesos. Proyecto de Investigación
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Anexos
Anexo 1: Tabla de datos de abundancias totales para cada familia (u orden) en las
tres zonas evaluadas.
ZONA
Urbana Cultivo Boscosa
ORDEN Familias
Hemiptera 7 30 35
Aphididae 13
Cicadellidae 3 14 18
Coreidae 1
Nabidae 2
Cercopidae 3 2 1
Miridae 1
Lygaeidae 7
Cimicidae 1
Anthochoridae 1
Delphacidae 1 1
Psyllidae 3
Syphonaptera 1
Coleoptera 17 10
Curculionidae 3
Meloidae 11 1
Coccinelidae 5 6
Tenebrionidae 1
Hymenoptera 3 21 38
Chalcididae 1 21
Formicidae 2 3
Apidae 2 2 2
Ichneumonidae 13 3
Scoliidae 1
Braconidae 1 3
Vespidae 1
Encyrtidae 1 5
Trichogrammatidae 1
Diptera 10 80 94
Agromyzidae 9 8 65
Tachinidae 2 15
Drosophilidae 2 3
Dolichopodidae 9 3
Lauxaniidae 1 1
Syrphidae 32 2
Tephritidae 1 8 1
Calliphoridae 2
Sarcophagidae 3
Therevidae 3
Heleomyzidae 10
Tingidae 1
Muscidae 3
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10
Neuroptera 2 1
Chrysopidae 2 1
Lepidoptera 10 3
Gelechiidae 3 2
Pyralidae 4
Bucculatricidae 3 1
Psocoptera 1 0 0
TOTAL 21 160 182
Anexo 2: Tabla con los resultados del análisis con la prueba T para el índice de
diversidad de Shannon – Weaver. Las comparaciones se realizan pareadas y cuando los
“p-valor” tienen valores muy reducidos, como en este caso, la hipótesis nula de “los
tratamientos son iguales” se rechaza.
Comparación Índice Varianza p - Valor Conclusión
Urbano vs
Cultivo
1.1306 0.0758 2.82 x 10-5 Son diferentes
2.7316 0.0080
Cultivo vs
Boscosa
2.8775 0.0070 2.57 x 10-5 Son diferentes
2.3272 0.0096
Urbano vs
Boscosa
1.5563 0.0096 0.00186 Son diferentes 2.3272 0.0419
Anexo 3. Agrupación Cluster generadas por el criterio Bray-Curtis en el análisis
multivariado usando el software Past 2.01.
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
Sim
ilarity
Culti
vo
Boscosa
Urb
ana