Acá les presento otro de mis trabajos, esta vez tomando como pilar fundamental la ecología vegetal y el análisis estadístico no paramétrico para la comparación de estados de intervención humana hacia dichos ecosistemas. Ejemplos como este se observan día a día en la sociedad donde la destrucción de los bosques y su recuperación (resistencia y resilencia), todo mediado por los seres humanos, es esa chispa que la curiosidad científica no puede dejar pasar, intentando mediante este tipo de investigaciones explicar los qué, cómo y porqués del asunto para su comprensión y correctos planes de protección forestal.

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Resumen

Las comunidades biológicas vegetales son asociaciones de poblaciones que interactúan y presenta un conjunto de atributos cuyo significado demuestra el nivel de integración de una comunidad. En este estudio se tiene como objetivo caracterizar y diferenciar comunidades vegetales como lo es un bosque natural y un bosque secundario. En los bosques húmedos tropicales existen varios estratos, cuyas copas tienen diverso porte: de 20 a 55 m. Por debajo está el estrato arbustivo que aprovecha el 3 % de luz y el herbáceo más bajo con solo 1,2 % de la luz. Además están las lianas y los epífitos que se aseguran de recibir luz en las ramas de los árboles. Se utilizó un muestreo de tipo sistemático estratificado, con dos zonas de 3 estratos y dos replicas cada una. Se midió entre otras cosas: área basal, cobertura del dosel y altura, además de características fisicoquímicas de la región. Evidenciando que el IVI (índice de importancia) de las especies aumenta, en relación al que presenta disturbios. Las especies más importantes de forma global son (de estrato inferior, intermedio y superior): sp5, sp2 y sp32. Hubo dominancia de la zona herbácea y arbustiva en el bosque intervenido y dominancia del estrato arbóreo en la zona no intervenida. Se pudo concluir que ambas muestras tienen la suficiente diferencia estadística en cuanto a diversidad como para provenir de distintos grupos o distribuciones. Las características ambientales influyen más en aquellos bosques que se han intervenido por el hombre, pudiendo modificar incluso algunas relaciones planta-planta hasta que se vuelva al equilibrio.

INTRODUCCIÓN

La comunidad vegetal puede ser definida como el conjunto de especies que crecen juntas en una localidad, la cuales presentan una asociación o afinidad entre ellas. La razón por la cual ciertas especies crecen juntas en un ambiente particular se debe a que presentan similares requerimientos en términos ambientales como la luz, el agua, el drenaje y nutrientes, o en la habilidad de tolerar actividades de animales o humanas (Kent & Coker, 1992).). Estos atributos incluyen el número de especies, su abundancia relativa, la naturaleza de sus interacciones y la estructura física (Smith y Smith; 2006), sería esperable que sus curvas de abundancia en relación a un factor ambiental fueran muy similares (Alcaraz, 2011). La variabilidad entre organismos vivos de todas las formas, incluidos terrestres, marinos, dulceacuícolas, así como los complejos ecológicos de los que forman parte, definen el concepto de diversidad, incluyendo diversidad dentro de las especies, entre especies y de ecosistemas (Moreno, 2001). La medición de la diversidad de especies involucra dos criterios: el más antiguo denominado Riqueza de Especies o Riqueza Biológica, que solo considera la cantidad de especies en un determinado espacio geográfico; y el segundo, el de la Heterogeneidad que involucra la riqueza de especies y la abundancia de cada una de ellas (Ñique, 2010).

Las comunidades vegetales pueden ser estudiadas a través de varias características por las cuales suelen ser descritas: estructura física, forma de vida, composición de especies y patrón espacial, además del estudio esquémico, denominado perfil del bosque. Estas varían en extensión, forma y la edad de formación, entre otras cosas (Bennett, 1999). Los métodos son esencialmente descriptivos y permite a los investigadores formular ideas sobre la estructura de las comunidades y las posibles relaciones causales entre la variación de la vegetación y su ambiente (Smith & Smith, 2006). Diversos factores ambientales como la radiación solar, humedad, temperatura y velocidad del viento afectan el bosque desde el borde y pueden alterar el microclima, la estructura, la composición y la diversidad de especies (Ferreira & Laurence, 1997).

El Índice de Valor de Importancia (IVI) es un indicador de la importancia fitosociológica de una especie, dentro de una comunidad y es uno de los índices más utilizados en el análisis de ecosistemas forestales tropicales. Puede ser aplicado para clasificar u ordenar comunidades vegetales (Dezzeo et al, 2000; Holdrige, 1987). El objetivo principal de esta investigación es establecer diferencias y similitudes en cuanto a la estructura de comunidades vegetales con intervención y en estado natural, tomando en cuenta factores fisicoquímicos y ambientales.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se llevó a cabo una salida de campo a los bosques húmedos tropicales de la Hacienda la Guáquira, ubicada en el Estado Yaracuy, el cual pertenece al complejo montañoso del Macizo de Nirgua, en la zona occidental de la cordillera de la Costa, Venezuela.

Figura 1. Ubicación geográfica de Hacienda la Guáquira.

Se localizaron dos zonas de muestreo, un bosque natural y un bosque intervenido, conel fin de realizar un análisis comparativo de la vegetación presente. Se utilizó un muestreo de tipo sistemático estratificado, el cual consistió en el establecimiento de dos parcelas de forma sistemática con medidas de 10x10m, dentro de las cuales se ubicaron dos parcelas de 2x2m y tres de 1x1m.

Figura 2. Distribución de las parcelas.

Cada parcela funcionó para caracterizar un estrato diferente de vegetación en las zonas establecidas, determinado principalmente por la altura de las plantas. De esta forma, la parcela de 10x10 correspondió al estrato superior: plantas con una altura mayor a 2 m; la parcela de 2x2 al estrato medio: plantas con una altura mayor a 50 cm y menor a 2 m; y la parcela 1x1 al estrato inferior: plantas con una altura menor a los 50 cm. Para el estrato superior se ubicaron los árboles que tuvieran 5 cm o más de perímetro (PAP: perímetro a la altura del pecho), y se anotó el valor medido a 1,5 m del suelo, cobertura del dosel a área basal, número de individuos de cada especie y número de troncos secundarios (en el caso de troncos ramificados) determinando el PAP para cada tronco y luego tomando como área basal la suma total de los troncos secundarios. Se anotó los efectos externos sobre los árboles como acción del fuego, tala o herbivoría.

Se tomó una o dos muestras representativas de cada morfotipo para su posterior identificación, se anotaron características morfológicas de la hoja como tamaño- ancho y largo, si es simple o compuesta o si es grande o pequeña, y si había presencia de espinas. Para el estrato intermedio, se contabilizó el número de individuos de cada especie, se midió el PAP a 50 cm aproximadamente del suelo, se anotó el grado de ramificación del tronco, y se tomó muestras significativas de cada morfotipo.

Para el estrato inferior, se identificó los diferentes morfotipos y se contabilizó el número de individuos por especie, se determinó el PAP a 10 cm del suelo, análisis de las hojas y se tomó muestras de los morfotipos. Finalmente se realizó un esquema de distribución de las principales formas de vida en cada nivel del gradiente altitudinal donde se reflejaba la complejidad de la estructura de los boques. También se realizaron medidas de las variables fisicoquímicas de los sistemas (temperatura, humedad del aire, radiación y velocidad del viento), y se tomaron muestras del suelo en cada parcela para luego realizar una prueba de bouyoucos, en el laboratorio y determinar su textura.

RESULTADOS

1. Perfil del bosque

En el área estudiada se encontraron 58 especies vegetales en los tres estratos considerados (superior, medio e inferior), aunque no fueron identificados se les asignó un nombre de morfotipo a cada una y se obtuvo un par de perfiles que reflejaron lo que se observó en el lugar de estudio (Hacienda La Guáquira), de la siguiente forma:

Figura. 3. Perfil de bosque natural (Arriba) y bosque intervenido (Abajo).

Como puede observarse en la Figura 3, el bosque no intervenido muestra una menor cantidad de estratos que el perfil de bosque intervenido. Las formas de vida dominantes en el bosque natural son de tipo arbóreas de gran porte, con unos pocos individuos por área y una cantidad menor de especies herbáceas o arbustivas, por su parte el bosque intervenido posee una densidad alta de arbustos y especies herbáceas y una menor proporción de árboles de gran porte, a la vez que estos árboles son de menor porte en promedio que aquellos encontrados en el bosque natural.

2. Estratificación

Figura 4. IVI global (de arriba abajo) para estrato inferior, intermedio y superior para bosque natural e intervenido.

Como se puede ver en la figura 4, el IVI mas alto sin importar si el morfotipo es de bosque natural o intervenido pertenece a la especie 5, mostrando un gran contraste con el resto de las muestras, este es de aproximadamente 0,93 (esta muestra provino del bosque natural), por su parte la especie 20 de bosque intervenido y la especie 9 de bosque natural le siguen con un valor aproximado de 0,4. En el otro extremo de valores de IVI se encuentran dos especies pertenecientes a la parcela intervenida, siendo estos sp42 y sp22, con unos valores de IVI que no alcanzan a los 0,2. El estrato inferior global posee la mayor distancia entre dos puntos, es decir, en este estrato se pueden encontrar tanto la especie con el mayor IVI, así como aquella con la de menor valor de importancia, siendo este hecho un punto de interés al momento de desarrollar la discusión.

Por su parte, el IVI de estrato intermedio global (véase figura 4) posee un conjunto un poco más heterogéneo en cuanto a las diferencias entre los valores de importancia de las distintas especies. Para comenzar se observa el morfotipo con mayor IVI en el estrato intermedio, sin tomar en cuenta de donde proviene el organismo de estudio, sp 2 posee un índice de aproximadamente 0,88 (esta muestra provino del bosque intervenido); un par de especies le siguen a esta en valor, sp 3 y sp 1 con 0,6 y 0,55, respectivamente, dejando una cola de especies con valores menores a 0,3 hasta llegar a la sp 13, este morfotipo posee un IVI de 0,12, poseyendo el menor valor del índice estudiado (muestra de bosque intervenido). Se puede observar en la figura 4 cómo es el comportamiento de los distintos IVI que conforman el grupo global del estrato superior. Este conjunto de datos resulta ser el más heterogéneo con respecto a los IVI de las 5 especies más importantes a nivel general del estrato estudiado. La especie 32 posee el mayor índice de valor de importancia en las especies de este estrato sin tomar en cuenta si vienen de la parcela intervenida o natural, aunque esta muestra pertenezca al bosque natural, con un valor de 0,9; las especies con el menor IVI son sp 28, sp 2, sp 15 y sp 5 (0,25; 0,23; 0,22 y 0,2 respectivamente), cabe destacar la presencia de la sp 5 en el bosque natural.

Figura 5. IVIs de estrato inferior (a), intermedio (b) y superior (c) en bosque natural.

En la figura 5 puede observarse el comportamiento de los IVI de especies en común con respecto al estrato que está ocupando, es decir, que función posee una misma especie en los distintos estratos. Las especies 1 y 3 se encuentran en los 3 estratos, sp 1 al igual que sp 3 es de mayor importancia en el estrato intermedio donde poseen respectivamente un IVI de 0,5 y 0,6, siendo menos importante según el IVI en el estrato inferior de aproximadamente 0,2 y 0,1. Por otra parte la sp 5 aunque está ausente en el estrato intermedio posee una gran diferencia entre los valores de IVI en los estratos donde se encuentra presente, teniendo 0,9 en el estrato inferior y apenas 0,2 en el superior, es decir, este morfotipo es de mayor valor en el estrato inferior.

Figura 6. IVIs de estrato inferior (a), intermedio (b) y superior (c) en bosque intervenido.

En el caso de los IVI de las distintas áreas de estudio en el bosque intervenido (véase figura 6), son 3 las especies que se encuentran en todos los estratos estudiados, la especie 1 con mayor IVI en estrato superior (aprox. 0,4) y menor IVI en estrato inferior (aprox. 0,3); en el caso de sp 2 puede observarse un marcado contraste entre el valor de importancia que posee en el estrato intermedio y el resto, siendo mucho mayor en el intermedio (aprox. 0,8), mientras que en el estrato inferior de solo 0,1; un caso particular es el de la especie 8, esta posee un índice de valor de importancia bastante bajo en los tres estratos, pudiendo representar el tipo de forma de vida de la especie y su función dentro de la comunidad vegetal estudiada. La ausencia de algún IVI en uno o varios de los estratos representa la ausencia a la vez de ese morfotipo en esos estratos. Por su parte la especie 21 posee un valor de importancia intermedio en el estrato inferior (aprox. 0,5) y un valor mucho menor (0,1) en el estrato superior, esta se encuentra ausente en el estrato intermedio; un caso similar es el de sp 35, se encuentra presente en los mismos estratos que sp 21, pero su valor es mayor en el estrato superior que en el estrato inferior (0,4 y 0,1 respectivamente) como puede verse en la Figura 5.

3. Composición fisicoquímica de los suelos

Tabla 1. Composición de materia orgánica en el suelo y prueba de Bouyoucos

Bosque	Porcentaje de materia orgánica	Porcentaje de arena	Porcentaje de arcilla	Porcentaje de limo	Tipo de suelo
Intervenido	12,8	64,4	19,3	16,3	Franco-areno arcilloso
Natural	19,2	58,7	23,2	18,1	Franco-areno arcilloso

Como puede observarse en la tabla 1 hay un porcentaje de materia orgánica mayor en el bosque natural que en el intervenido, de 19,2 y 12,8 respectivamente, presentándose en ambos casos un tipo de suelo Franco-Arenoso-Arcilloso según la prueba de textura de suelos de Bouyoucos, mostrando un porcentaje con predominancia poco marcada de los porcentajes de arena y arcilla.

4. Coeficiente de comunidad

Mediante el uso de la ecuación para el coeficiente de comunidad y otros análisis estadísticos no paramétricos se observó un índice de 0,551, representando que aproximadamente la mitad de las especies entre la parcela intervenida y la no intervenida son comunes entre sí.

Ho: Diversidad de bosque natural es igual a Diversidad de bosque intervenido

Figura 7. Índice de diversidad, dominancia, equidad y similitud en y entre las comunidades.

Se observa lo siguiente en la Figura 7:

I. La probabilidad de que ambas zonas tengan un índice de dominancia, equidad o similitud que provengan de la misma muestra es menor a 0,05 (0,001; 0,001 y 0,002, respectivamente), por ende se rechaza Ho
II. Se rechaza la Ho, ya que el índice de Shannon es menor a 0,05

DISCUSIÓN

1.1 Perfil del bosque

Según Lamprecht (1990)

Los bosques naturales tropicales son muy heterogéneos y están conformados por una gran diversidad de especies, con diferentes edades dentro de las cuales, según la FAO, se diferencian tres estados sucesionales a saber: Brinzal, latizal y Fustal. El Brinzal lo constituyen aquellas plántulas o arbolitos provenientes de la regeneración natural que presentan alturas hasta de 1.50 metros y un diámetro menor de 5 cm. el latizal son los arbustos entre 1.50 y 3 metros y un diámetro a la altura del pecho entre 5 y 15 cm. y el Fustal es el árbol establecido con DAP superior a 15 cm, esto puede extrapolarse a los tres estratos estudiados en esta investigación: estrato inferior, intermedio y superior. Las clases de frecuencias encontradas en el bosque con relación al de especies que se ubican en cada uno de ellas, referidas al total de especies registradas nos muestran la abundancia de las especies.

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Un bosque no intervenido posee una vegetación dominada por las especies de mayor altura dentro del contexto local. De esta forma, corresponde a vegetación dominada por árboles de porte mayor a 6 metros, teniendo una estructura de cobertura dominante, siendo un carácter particular de los bosques tropicales el gran número de especies representadas por pocos individuos, además, con patrones complejos de tipo espacial entre el suelo y el dosel. Un bosque secundario o intervenido es el crecimiento forestal que se produce naturalmente después de una modificación drástica del bosque previo causada por intervención humana o por catástrofes naturales (Chazdon, 2003).

2.1 Estratificación

El bosque húmedo tropical es importante por su exuberancia y por poseer una de las mayores diversidades de plantas y animales en el mundo. La vegetación se encuentra muy desarrollada y puede ser dividida en muchos estratos, dependiendo de su altura. El dosel normalmente está formado por árboles emergentes de 25 a 35 m de altura; los gigantes superan los 50 m de altura (Ofosu, 2000).

Según Harmand y col. (2002)

Los árboles jóvenes del dosel a menudo permanecen en ese estado durante décadas mientras esperan una apertura en la parte superior que permita su crecimiento. La zona de sotobosque recibe luz me-nos intensa que las plantas en el dosel. Las longitudes de onda de luz disponibles son sólo una pequeña parte de aquellas disponibles a plena luz del sol. Por lo tanto, las plantas del sotobosque deben ser capaces de realizar la fotosíntesis con la limitada cantidad de luz disponible. A menudo son capaces de utilizar longitudes de onda que las plantas del dosel no pueden aprovechar. El dosel vegetal reduce la radiación solar, evitando así un rápido calentamiento del suelo y ralentizando la evaporación. Como consecuencia, la humedad en el sotobosque es mayor, lo que propicia el florecimiento de hongos y otros descomponedores.

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También se observa el IVI global para estrato intermedio o estrato arbustivo, está conformado por especies de hábito arbustivo y/o en roseta, con individuos hasta de 3 m de alto y que se ubican principalmente en zonas altas con alguna influencia del fuego en el pasado. Se aprecia una mezcla de elementos florísticos en estado arbustivo del bosque nublado, junto con morfotipos del bosque húmedo. Se distribuyen en las cimas y laderas altas del sistema (Ledesma et al, 2009). En el estrato superior la especie 32 mostro tener la mayor importancia ecológica, en este estrato los troncos de muchos árboles tienen contrafuertes muy notorios, también conocidos como bambas, combas o raíces tabulares. Aunque su función no se ha determinado satisfactoriamente, parece que ayudan a sostener a los árboles que crecen sobre suelos poco profundos. Otra característica notoria del dosel en los bosques húmedos tropicales es que el tamaño relativamente grande de las hojas de muchos árboles, en comparación con las hojas pequeñas que predominan en climas más fríos (Sáenz, 2006).

En las zonas con pendientes inferiores a 20°, los elementos subarbóreos son escasos y predomina un estrato arbustivo muy denso. En pendientes superiores a 50° la estructura de estos matorrales se muestra más irregular, con un mayor cubrimiento de elementos subarbóreos (Losada, 2010). La perpetua humedad y el calor favorecen un rápido reciclaje de los nutrientes: hongos, microorganismos e insectos descomponen con rapidez los materiales muertos y los vuelven a integrar a la cadena de nutrientes que toman las plantas. También hay hongos, conocidos como micorrizas, que viven asociados a las raíces de muchos árboles aumentando su superficie de absorción; estas micorrizas han sido de gran ayuda para permitir que grandes extensiones de bosque crezcan ahora sobre suelos muy pobres en nutrientes, como por ejemplo los suelos arenosos de gran parte de la cuenca amazónica (Dezzeo et al, 2000).

A pesar de esta heterogeneidad a nivel de especie, el bosque húmedo tropical tiene una composición muy clara a nivel de familias de plantas. Las Leguminosas (familia de los guamos, chochos y fríjoles) son la familia más diversa de árboles en la mayor parte de los bosques húmedos. Otras familias dominantes de árboles son las Moráceas (familia de los higuerones), Anonáceas (familia de los guanábanos), Rubiáceas, Miristicáceas (familia de la nuez moscada), Sapotáceas (familia del árbol del chicle), Meliáceas (familia de la caoba), Arecáceas y Euforbiáceas (Ferreira & Laurence, 1997).

En el estrato inferior, medio y superior se pueden observar como los morfotipos 21, 2 y 20 posee el mayor valor ecológico dentro de la parcela intervenida, esto podría apuntar a que estas son las especies típicas de la composición de cada estrato, estas mantienen en estabilidad los estratos donde se encuentran y como puede observarse los IVI de estos morfotipos cambian, modificándose su función dependiendo del estrato, debido a las características del bosque intervenido. En este entorno de variabilidad de usos del suelo y de activa regeneración y dinámica, el estudio y entendimiento del potencial de los bosques secundarios tropicales se incrementó en los últimos años. Estos ecosistemas representan una opción para la posible recuperación y continuidad de la cobertura vegetal. El rápido crecimiento que caracteriza a los bosques secundarios tropicales, sumado a la presión que actualmente sufren los bosques primarios, les confiere a los bosques secundarios un enorme potencial de manejo (Vilchez, 2001).

Los bosques más degradados comparten varias especies vegetales con el bosque nativo maduro; sin embargo, sus características estructurales son diferentes. El dosel superior es muy irregular con árboles pequeños que alcanzan los 5m de altura. En algunos casos existen arboles más altos que han evitado la tala o la quema. Debajo del dosel crece una vegetación arbustiva que puede ser espesa y en algunos casos impenetrable (Ruiz, 2007).

3.1 Composición fisicoquímica de los suelos

Las muestras de suelo luego de la prueba de Bouyoucus resultaron ser franco areno – arcilloso para los dos tipos de bosque (natural/intervenido) ya que se componen entre 80 – 45 % de arena, 35 – 20 % de arcilla y 28 – 0 % de limo; porcentajes estipulados por Gabriels & Lobo (2006), en general, es un suelo propio de ambientes húmedos por lo que es común encontrarlos cerca de arroyos, donde es depositado por inundaciones rápidas (Gliessman, 2002).

La materia orgánica de los suelos es el producto de la descomposición química de las excreciones de animales y microorganismos, de residuos de plantas o de la degradación de cualquiera de ellos tras su muerte (Matus & Maire, 2000). La data resultante de materia orgánica para las dos zonas dieron muy por encima de lo estimado según Rioja (2002), el cual plantea valores <0,9 a >3,6 %, presentando los bosques un contenido en materia orgánica del suelo muy alta. Sin embargo según Rucks et al (2004), la materia orgánica hallada en los suelos puede oscilar entre el 0% en suelos muy jóvenes, y el 80% en suelos “orgánicos", siendo la mayoría de los suelos de bosques oscilando probablemente entre el 0,5% y el 20% en los 20 cm superiores del suelo mineral. Los suelos de los bosques secos tropicales tienden a encontrarse en el rango más bajo de materia orgánica, mientras que los bosques frescos y húmedos se encuentran en los rangos más altos, donde la descomposición disminuye por las frescas temperaturas. Por ello, los porcentajes de materia orgánica para la zona intervenida en un 12,8 % y para la zona natural con un 19,8 %, corresponden a un bosque húmedo siendo el mayor valor para la zona natural.

4.1 Coeficiente de comunidad y Métodos no paramétricos

En este caso los índices utilizados apuntan a que las dos muestras tomadas poseen orígenes lo suficientemente diferentes como para tener un contraste de la hipótesis que la rechace, dando diferencias significativas en cuando a dominancia, equidad, similitud y diversidad. De forma general el índice de diversidad de Shannon es uno de los más comunes para medir la diversidad y toma en cuenta la riqueza y equidad de especies en la comunidad, midiendo así el grado de incertidumbre en cada una. La desventaja de usar el coeficiente de comunidades es que este omite la abundancia relativa, determinando principalmente la similitud con respecto a la ausencia o presencia de las especies (Moreno 2001; Smith & Smith, 2006).

CONCLUSIONES

• La comunidad con mayor riqueza de especies fue el bosque intervenido con 36 morfotipos.
• La comunidad con mayor abundancia de especies fue el bosque intervenido con 107 organismos estudiados.
• La diferencia entre la diversidad de ambas comunidades fue significativa estadísticamente, representando dos grupos con medias y varianzas separadas.
• La especie con el índice de valor de importancia ecológica más alto de forma general fue la especie 5, proviene del estrato inferior natural.
• Las especies clave o con un mayor valor ecológico fueron las especies 5, 2 y 32 de los estratos inferior, medio y superior, respectivamente.
• Después de la prueba de Bouyoucos se determinó que los dos bosques (natural/intervenido) presentaban un suelo franco areno- arcilloso.
• La materia orgánica resultante para la zona natural fue mayor que la obtenida en la zona intervenida, con un porcentaje del 19,2 %.

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