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MONITOREO BIOLÓGICO Saber, Saber hacer, Saber ser

2015

Curso

Evaluación de Competencias

MONITOREO BIOLÓGICO Nombre del estudiante:

El presente documento es una lista de conocimientos, habilidades y destrezas que representa el estándar de las competencias que debe adquirir un trabajador. Los niveles de competencia se clasifican de acuerdo al porcentaje de las competencias alcanzadas (según CETEMIN). A. Criterios de calificación: Excelente

=

100 – 90%

Bueno

=

89 - 80%

Regular

=

79 – 70%

Malo

=

69 - 50%

Deficiente

=

49 - 0%

B. Si es necesario, el evaluador puede hacer preguntas durante la evaluación para aclarar cualquier detalle en relación a los criterios de competencia. C. El evaluador debe explicar la metodología antes del examen, y recordarles que las acciones o explicaciones deben ser precisas.

Puntaje Final Total

Saber, Saber hacer, Saber ser

1

Monitoreo Biológico 1. Conocer los conceptos básicos del monitoreo biológico. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Conoce la relación entre ecología y evolución. » Conoce los principales impactos ecológicos que generan las actividades extractivas. » Reconoce la utilidad del monitoreo biológico.

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

2. Manejar las herramientas matemáticas subyacentes al monitoreo biológico y las técnicas de

muestreo generales utilizadas para evaluar plantas y animales.. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Reconoce y maneja los conceptos de abundancia, riqueza y diversidad » Sabe aplicar y calcular los índices de diversidad » Interpreta adecuadamente los índices de diversidad.

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

3. Conocer y aplicar las metodologías para realizar monitoreo de ecosistemas acuáticos. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Reconoce la importancia del monitoreo de ecosistemas acuáticos. » Reconoce la naturaleza de los ecosistemas lóticos. » Reconoce la naturaleza de los ecosistemas lénticos. » Conoce y sabe aplicar las metodologías de evaluación de ecosistemas acuáticos.

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

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Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico 4.

Conocer y aplicar las metodologías para realizar monitoreo en ecosistemas terrestres, específicamente de flora. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Conoce los criterios de evaluación para flora terrestre. » Reconoce la importancia del monitoreo de flora terrestre. » Conoce y sabe aplicar las metodologías para evaluar briófitas. » Conoce y sabe aplicar las metodologías para evaluar plantas vasculares.

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

5.

Conocer y aplicar las metodologías para realizar monitoreos en ecosistemas terrestres, específicamente de fauna. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Conoce los criterios de evaluación para fauna terrestre. » Reconoce la importancia del monitoreo de fauna terrestre. » Conoce y sabe aplicar las metodologías para evaluar insectos. » Conoce y sabe aplicar las metodologías para evaluar herpetofauna. » Conoce y sabe aplicar las metodologías para evaluar aves. » Conoce y sabe aplicar las metodologías para evaluar mamíferos.

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

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Monitoreo Biológico

TABLA DE CONTENIDOS

1. INTRODUCCIÓN: ASPECTOS BÁSICOS DEL MONITOREO BIOLÓGICO .................. 7 2. HERRAMIENTAS DE EVALUACIÓN BIOLÓGICA ................................................... 13 3. MONITOREO BIOLÓGICO EN AMBIENTES ACUÁTICOS ...................................... 20 4. MONITOREO BIOLÓGICO EN ECOSISTEMAS TERRESTRES: FLORA ..................... 26 5. MONITOREO BIOLÓGICO EN ECOSISTEMAS TERRESTRES: FAUNA .................... 33 6. INDICADORES BIOLÓGICOS ................................................................................ 46 7. APLICACIONES A ACTIVIDADES MINERO-METALÚRGICAS ................................ 50 8. PRÁCTICAS DE CAMPO DEL CURSO DE MONITOREO BIOLÓGICO ..................... 53 9. GLOSARIO DE TÉRMINOS ................................................................................... 63

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INTRODUCCIÓN: ASPECTOS BÁSICOS DEL MONITOREO BIOLÓGICO

1.1. ECOLOGÍA Y EVOLUCIÓN. La Ecología, en su definición más básica, es la ciencia que estudia las interacciones entre los organismos. Nosotros, los seres humanos, somos una de las millones de especies que pueblan el planeta, y por lo tanto, formamos parte de la naturaleza (y no nos encontramos por fuera de ella). Por esta razón, las actividades humanas se encuentran en estrecha relación con los demás organismos y con los ciclos naturales que se dan en la Tierra, causando impactos sobre el medio ambiente. Sin embargo, el ámbito de estudio de la ecología se restringe a la interacción entre los organismos en la actualidad, o a lo sumo, considerando periodos de tiempo de algunos siglos o milenios. Pero para comprender por qué los organismos interactúan con otros como lo hacen, y por qué los ecosistemas varían en sus características y se pueden diferenciar los unos de los otros, necesitamos obligatoriamente conocer la historia natural de dichos organismos y de dichos ecosistemas. La evolución biológica comprende el estudio de la historia natural de los organismos y los ecosistemas. De esta forma, podemos rastrear esas interacciones entre organismos hacia el pasado, permitiéndonos comprender así los procesos que los han moldeado. Adicionalmente, comprender la evolución de las especies y de los ecosistemas nos permite poseer herramientas conceptuales para predecir qué pasaría si se produjeran cambios grandes y rápidos dentro de un ecosistema, y de qué manera estos cambios afectarían a la biodiversidad. De esta manera, la unión de la evolución y la ecología, ha dado como resultado una disciplina científica denominada ecología evolutiva. Si nos centramos en el ser humano y las diversas actividades humanas, podremos ver que los humanos poseemos algunas características particulares en relación a otras especies, siendo la más saltante nuestro gran cerebro y nuestra inteligencia. Esta inteligencia permitió que nuestros ancestros encontraran diversas estrategias para sortear las inclemencias del medio ambiente en el que vivían (depredadores, escasez de alimentos, etc.). Hace 10,000 años aproximadamente se desarrollan la agricultura y la ganadería, y con ello surgen los primeros asentamientos humanos fijos, y posteriormente las primeras ciudades. Hoy en día, vivimos usualmente en grandes ciudades bastante pobladas y contamos con una tecnología desarrollada, lo cual causa que en cierto modo percibamos el medio ambiente natural como algo ajeno a nosotros. En las ciudades nos encontramos a salvo de depredadores y con nuestra tecnología hemos podido producir comida suficiente como para sostener a toda la población mundial. Sin embargo, seguimos unidos estrechamente al ambiente, ya que las ciudades no son sistemas cerrados y todas nuestras actividades (agrícolas, industriales, comerciales, extractivas, entre otras) generan impactos sobre el medio ambiente.

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Monitoreo Biológico 1.2. IMPACTO ECOLÓGICO DE LAS ACTIVIDADES EXTRACTIVAS. Los seres humanos nos encontramos estrechamente ligados al medio ambiente natural. De hecho, prácticamente todo con lo que nos encontramos en contacto directo o indirecto, y que existe en los ambientes urbanos (infraestructuras, bienes materiales, etc.) existe como tal gracias a la utilización de materias primas obtenidas directamente de la naturaleza, y transformadas mediante diversos procesos en artículos tales como herramientas, aparatos de tecnología, ropa, útiles de oficina, libros, etc. Sin embargo, a pesar de que nuestra sociedad se basa en la utilización y transformación de insumos extraídos directamente de la naturaleza, la sobreexplotación de dichos insumos puede generar grandes impactos sobre el mundo natural, y como consecuencia, puede suponer graves consecuencias a nivel económico, social, y de salud. Las actividades extractivas, pueden dividirse en diversas categorías:    

Extracción minera. Extracción de hidrocarburos. Extracción pesquera. Extracción maderera.

Las diversas actividades extractivas, además de que pueden causar la disminución de la biodiversidad y la extinción de especies, también pueden contribuir notoriamente a la contaminación del agua, el aire y el suelo.

1.2.1. Contaminación del aire, agua y suelo. Las diversas actividades que realizamos los seres humanos tienen impactos sobre el medio ambiente. Algunos de estos impactos son más notorios que otros, pero en esencia, cualquier actividad genera impactos. Las actividades industriales, las actividades de extracción de minerales e hidrocarburos, el crecimiento de las zonas urbanas, e incluso las actividades diarias que realizamos las personas en nuestros hogares y/o trabajos contribuyen a los impactos totales que se producen sobre la naturaleza. Dentro de los diferentes tipos de contaminación del ambiente, tenemos las siguientes:   

Contaminación química. Contaminación física. Contaminación biológica.

La contaminación química básicamente incluye diversos componentes, como por ejemplo: 1) los diversos gases que emanan las industrias y los vehículos como producto de procesos de combustión, 2) los solventes químicos vertidos a los ambientes marinos, lacustres o fluviales, 3) los aerosoles, que son partículas suspendidas en la atmósfera y que se pueden producir de forma natural debido a procesos volcánicos, incendios forestales y tormentas de polvo, o de forma antropogénica debido a la combustión, el polvo industrial, etc., y 4) diversos desechos químicos industriales que muchas veces van a parar a ambientes naturales.

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Monitoreo Biológico La contaminación física por otro lado, incluye los siguientes componentes principales: 1) el ruido, o más comúnmente conocido como contaminación acústica, el cual se genera principalmente por industrias, automóviles, etc., 2) el polvo y las partículas emanadas hacia la atmósfera y que en muchos casos se terminan depositando en ambientes acuáticos y en el suelo, y 3) basura y desechos de las zonas urbanas principalmente, que se depositan en vertederos y rellenos sanitarios, y que muchas veces terminan enterrados bajo el suelo o van a parar al mar o a los ríos. Finalmente, la contaminación biológica incluye los siguientes componentes: 1) microorganismos patógenos, que se desarrollan y proliferan a causa de los desechos orgánicos principalmente, así como las aguas estancadas y el hacinamiento en ciudades bastante pobladas, y 2) los virus que proliferan a causa de la alteración en los ciclos biológicos producida debido a otros tipos de contaminación y destrucción de ecosistemas naturales. En la Tabla 1.1 se pueden ver algunas de las principales fuentes de contaminación y sus consecuencias sobre el medio ambiente y la salud. Tabla 1.1: Algunos contaminantes comunes emitidos hacia el medio ambiente y sus consecuencias ecológicas y en materia de salud. CONTAMINANTE

Gases diversos

EJEMPLOS CO2 (dióxido de carbono) El dióxido de carbono es uno de los principales gases de efecto invernadero, cuya presencia en la atmósfera causa que la temperatura promedio de la Tierra sea adecuada como para la existencia de los seres vivos. A esto se le conoce como Efecto Invernadero. Si no se produjera el Efecto Invernadero en nuestra atmósfera, la temperatura promedio de la Tierra sería de 18ºC.

SOx (óxidos de azufre) y NOx (óxidos de nitrógeno) Los óxidos de azufre y de nitrógeno se acumulan en la atmósfera debido a que muchos procesos industriales lo liberan a la atmósfera, como producto de desecho. Mercurio Metales pesados El mercurio es liberado principalmente por las industrias tanto hacia el agua, suelo y aire. Saber, Saber hacer, Saber ser

EFECTOS Cuando se acumula más y más CO2 en la atmósfera, se produce un incremento del efecto invernadero, lo cual deviene en el Calentamiento Global. El Calentamiento Global tiene graves consecuencias sobre la ecología del planeta, alterando los procesos ecológicos, e incluso supone graves consecuencias para la salud humana y la economía, incrementando la incidencia de enfermedades transmitidas por vectores y la pérdida de cultivos y la muerte del ganado, entre otras cosas. Las principales consecuencias son las lluvias ácidas, lo que deteriora construcciones arquitectónicas, y causa alteraciones en ecosistemas acuáticos y el suelo, así como efectos indirectos sobre la salud debido a que la lluvia ácida favorece la disolución de metales y elementos tóxicos en el agua que luego consumimos. El mercurio, principalmente en la forma de metilmercurio, es absorbido por los organismos, causando problemas relacionados al

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Monitoreo Biológico Además del mercurio elemental, existen otras formas químicas que son más tóxicas y más fácilmente absorbidas por los organismos, como el metilmercurio.

Plomo El plomo se libera al medio ambiente proveniente de diversas actividades industriales y mineras principalmente, así como por la combustión de combustibles que contienen plomo.

Plástico

Muchos productos que forman parte de nuestra vida diaria están fabricados con varios tipos de plástico.

Sistema Nervioso. Además, este mercurio se bioacumula en los organismos y usualmente las especies que se encuentran en lo alto de la cadena trófica (depredadores) son los que acumulan más cantidad de mercurio. El plomo es tóxico para muchos organismos, incluido el humano, e incluye daños al sistema nervioso, a la biosíntesis de hemoglobina, a la fertilidad, e incluso al desarrollo cognitivo infantil. En términos ecológicos, muchos organismos se ven afectados por altos niveles de plomo, produciéndose mutaciones y cambios en las densidades poblacionales de muchas especies, como el fitoplancton. De esta manera, los ciclos ecológicos se ven gravemente alterados. Ecológicos Muchos tipos de plástico no se degradan fácilmente en la naturaleza, por lo que pueden persistir sin cambios importantes por varios cientos de años. Esto puede causar atragantamiento con piezas pequeñas de plástico, en el caso de muchos animales, o incluso enrredamiento con bolsas plásticas o anillos plásticos, que pueden causar asfixia o estrangulamiento de diversas partes del cuerpo. Salud Muchos tipos de plástico que utilizamos para guardar o servir alimentos y bebidas, exudan ciertos compuestos carcinógenos. Además, la quema de compuestos de plástico libera partículas nocivas que al entrar en el sistema respiratorio, puede causar graves daños pulmonares.

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Monitoreo Biológico El plástico, que es uno de los principales productos utilizados en las sociedades modernas, y que también supone uno de los principales componentes de los desperdicios humanos, causa muchos problemas a nivel ecológico y de salud (Tabla 1.1). Por este motivo, se le clasifica según su tipo para poder realizar los procesos de reciclado de manera más eficiente.

1.2.2. Consecuencias de las actividades extractivas sobre los organismos y los ecosistemas. En términos generales, las actividades extractivas suponen impactos negativos sobre el medio ambiente. Esto se debe a que para extraer minerales o hidrocarburos, se requiere remover gran cantidad de suelo y rocas, así como instalar maquinaria e infraestructura, las cuales generan impactos notorios sobre los ecosistemas, y contribuyen a la contaminación acústica, visual, del suelo, el aire y el agua. Entre las principales consecuencias de las actividades extractivas en relación al medio ambiente, se tienen: a.

Deforestación: Para llevar a cabo la extracción de minerales o hidrocarburos, en muchos casos se tiene que limpiar la zona de extracción, lo cual implica despejar la zona de árboles y plantas que puedan interferir en el proceso y en la instalación de las maquinarias. De este modo, diversos puntos pueden verse afectados por la deforestación, la cual genera cambios en el flujo del agua, en la erosión del suelo, en la capacidad de captar carbono de parte de las plantas, en la liberación de oxígeno de parte de las plantas, y en la pérdida de nutrientes del suelo. Asimismo, si el nivel de deforestación es importante, el patrón de lluvias y el clima local pueden variar.

b.

Fragmentación de hábitats: La deforestación lleva inevitablemente a la fragmentación de hábitats, es decir, a que lo que antes eran zonas naturales continuas, ahora son fragmentos o “parches” de vegetación. Si el nivel de fragmentación es considerable, se genera un aislamiento cada vez mayor entre estos “parches”, lo cual puede alterar el flujo migratorio y el comportamiento social y territorial de muchas especies animales, así como su comportamiento sexual y por tanto, verse comprometida su reproducción. En general entonces, mientras mayor sea el grado de fragmentación, mayor será la probabilidad de extinción de una o más especies a nivel local.

c.

Polución o contaminación: Como ya se ha mencionado anteriormente, la contaminación del agua, suelo y aire con diversos gases y compuestos químicos solubles puede afectar seriamente los ecosistemas, incluyendo plantas, animales y microorganismos, y por lo tanto, pueden ocurrir serias alteraciones de los ciclos biogeoquímicos y de las cadenas tróficas. Además, dependiendo de la resiliencia de una especie y de sus rangos de tolerancia en cuanto a pH, salinidad y toxicidad de minerales, esta puede ser más vulnerable a sufrir extinción a nivel local e incluso regional.

1.2.3. Consecuencias de las actividades extractivas sobre la salud humana y la economía. Los impactos de las actividades extractivas no se dan únicamente sobre el medio ambiente y los procesos ecológicos, sino que también afectan a la salud humana e incluso a la economía. A continuación se enumeran algunas de estas consecuencias.

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Monitoreo Biológico a.

Contaminación y salud: Como ya es sabido, la contaminación ambiental produce también efectos negativos sobre la salud de las personas, ya sea por inhalación de aire contaminado, por consumo de peces y otros animales contaminados, o incluso por consumo de vegetales crecidos en suelos contaminados. Principalmente, la contaminación a la que nos referimos tiene que ver con metales pesados, los cuales producen problemas del Sistema Nervioso Central (SNC), del sistema respiratorio, entre otros. Asimismo, muchos tipos de cáncer están asociados al incremento de contaminantes ambientales del tipo mutagénico. Otro punto interesante es que muchas especies sirven como indicadores de contaminación ambiental, por lo que su presencia/ausencia se puede correlacionar directamente con la prevalencia de diversas afecciones. Tal es el caso de los líquenes y el cáncer de pulmón. Mientras menor sea la diversidad de líquenes en una región, mayor será la incidencia de cáncer de pulmón. En este caso, no es que los líquenes solucionen el problema del cáncer, sino que al ser sensibles a los contaminantes, en zonas muy contaminadas estos líquenes no se desarrollarán bien, y simultáneamente existirán altas tasas de diversos tipos de cáncer como el pulmonar.

b.

Pérdida de ecosistemas y salud: Cuando se pierden ecosistemas, se pierde diversidad. Esta pérdida de diversidad está relacionada con el cambio en la temperatura atmosférica y las sequías e inundaciones, y por ende, con la aparición de enfermedades transmitidas por vectores, como la malaria, el paludismo, el dengue, el cólera, etc. Además, muchas especies que son potencialmente importantes para la obtención de compuestos activos de uso farmacéutico, pueden verse amenazadas e incluso pueden llegar a extinguirse, por lo que también estaríamos hablando de pérdida de variabilidad o diversidad genética, lo cual resulta contraproducente para la obtención de nuevos medicamentos que busquen combatir diversas enfermedades. Sin embargo, la principal causa de problemas de salud asociadas a la pérdida de ecosistemas se relaciona con la disminución en la calidad del aire y el agua, debido a que muchos ecosistemas naturales como los bosques, son purificadores de agua y aire. Lo mismo se puede decir de las poblaciones de algas marinas, que también son vulnerables a la contaminación del mar debido al vertido de residuos tóxicos proveniente de muchas industrias y de las grandes ciudades.

c.

Sobreexplotación de recursos y economía: La sobreexplotación de recursos minerales, madereros, hídricos, e hidrocarburos, puede generar graves impactos en la economía mundial a mediano plazo. La mayoría de sociedades modernas se basan en combustibles derivados del petróleo y en la extracción de minerales para la fabricación de diversos productos, desde aparatos tecnológicos hasta útiles de escritorio. Esta dependencia casi absoluta de metales e hidrocarburos, puede generar graves consecuencias en los estilos de vida de las personas dentro de algunas pocas décadas, y por lo tanto, puede suponer una necesidad de reconfigurar por completo la producción de bienes y las bases mismas de la economía mundial. Si hablamos del agua y la madera, por ejemplo, estaríamos ante otro problema, que tiene que ver con insumos que afectan directamente la supervivencia de las personas: el agua es vital para los organismos, y la madera es utilizada en muchas sociedades como parte de las estructuras arquitectónicas, viviendas, muebles, etc.

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Monitoreo Biológico

MONITOREO BIOLÓGICO Y HERRAMIENTAS DE EVALUACIÓN BIOLÓGICA

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2.1. ¿QUÉ ES EL MONITOREO BIOLÓGICO Y CUÁL ES SU UTILIDAD? El monitoreo biológico se refiere al seguimiento, vigilancia o evaluación intermitente (regular o irregular) de hábitats o especies llevada a cabo con el fin de determinar el grado de cumplimiento de un estándar de conservación ecológica predeterminado, tal y como establecen las normas ambientales. En este sentido, realizar un monitoreo biológico sería análogo a tomar “fotografías” del ecosistema en momentos puntuales dentro de un intervalo de tiempo. También se podría definir como el muestreo del estado ecológico de un hábitat realizado cada cierto intervalo de tiempo. Además, un buen diseño de monitoreo permite tomar decisiones de intervención cuando el hábitat se ve sometido a condiciones desfavorables. Para realizar un monitoreo biológico, es muy necesario manejar metodologías de muestreo, mediante las cuales podremos evaluar un conjunto de atributos de uno o más ecosistemas. Debido a que un sistema ecológico es bastante complejo y consta de múltiples interacciones entre los organismos que los componen y el medio abiótico, se deben priorizar y seleccionar el conjunto de atributos más importantes, el cual nos debe permitir describir adecuadamente el estado de un ecosistema. Dentro de un ecosistema, existen diversos organismos que nos pueden servir de indicadores del estado de conservación de dicho ecosistema, por lo que identificarlos será de gran utilidad. Del mismo modo, la identificación de especies clave para diferentes ecosistemas, permitirá centrar los esfuerzos del monitoreo y de los planes de manejo y conservación dentro de objetivos más sólidos. Usualmente el monitoreo biológico requiere de un estudio de línea base, el cual nos permitirá saber cuál es el estado de conservación inicial de un ecosistema. Figura 2.1: Elementos básicos del monitoreo biológico.

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Monitoreo Biológico 2.2. ABUNDANCIA, RIQUEZA Y DIVERSIDAD Cuando hablamos de monitoreo biológico, hablamos de realizar un seguimiento o evaluación a varias especies indicadoras. Para ello, se requieren de algunas herramientas estadísticas y matemáticas, las cuales nos permitirán cuantificar en forma de índices las poblaciones de las diversas especies que nos interesan, así como la diversidad de los ecosistemas. Sin embargo, antes de adentrarnos en dichas herramientas matemáticas, primero se deben tener en cuenta los conceptos de abundancia, riqueza y diversidad. a.

Riqueza: La riqueza, o riqueza específica, se refiere al número total de especies que se encuentran en un ecosistema en particular. Usualmente, la riqueza está asociada a la diversidad y existen algunos índices de diversidad que ponderan la riqueza dentro del cálculo, como veremos más adelante.

b.

Abundancia: La abundancia se refiere al número de individuos de una especie dentro de una población y para un área determinada. Una forma de determinar la abundancia es a través de la densidad, que tiene como unidad Nº de individuos por unidad de área. La abundancia puede ser relativa o cualitativa (abundante/escaso) o absoluta o cuantitativa (por ejemplo: 200 individuos/km2; 37 individuos/m2; 1300 individuos/Ha; etc.).

c.

Diversidad: La diversidad biológica o biodiversidad ha sido definida por el Convenio de las Naciones Unidas sobre la Conservación y el Uso Sostenible de la Diversidad Biológica como la variabilidad de organismos vivos de cualquier origen, incluidos, entre otras cosas, los ecosistemas terrestres, marinos y otros ecosistemas acuáticos, y los complejos ecológicos de los que forman parte; comprende la variabilidad dentro de cada especie, entre las especies y de los ecosistemas. Esta diversidad se cuantifica a través de los índices de diversidad, los cuales se pueden subdividir en tres tipos: índices de diversidad alfa, beta y gamma.

Además de la abundancia, riqueza y diversidad, hay otros dos conceptos que son de utilidad al momento de estudiar la estructura de un ecosistema: la equitatividad y la dominancia. La equitatividad, equitabilidad o equidad mide el grado de homogeneidad entre las abundancias de las diferentes especies que habitan en un ecosistema dado. Usualmente, la equitatividad es útil cuando se calcula para especies pertenecientes a un mismo taxón. La dominancia, por el otro lado, es un concepto complementario u opuesto a la equitatividad. La dominancia se refiere a que una o unas pocas especies abarcan un gran porcentaje del número de individuos totales dentro de un ecosistema, mientras que otras especies poseen pocos individuos. En la Figura 2.1. se comparan los conceptos anteriormente mencionados para dos comunidades hipotéticas. Como se puede apreciar, la riqueza es 2 para ambos casos, debido a que en ambas comunidades A y B existen dos especies (marrones y verdes). En la comunidad A, la abundancia de la especie verde es de 16 individuos mientras que la abundancia de la especie marrón es 1 individuo. Por otro lado, en la comunidad B, la abundancia de la especie verde es de 10 individuos mientras que la abundancia de la especie marrón es de 7 individuos. Nótese que para ambas comunidades, la abundancia total es de 17 individuos. En cuanto a la equitatividad y la dominancia, en la Figura 2.1. se muestran los valores de equitatividad y dominancia obtenidos mediante fórmulas matemáticas (para el cálculo, ver sección 2.2.4.). El mayor valor

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Monitoreo Biológico del índice de equitatividad corresponde a la comunidad B, debido a que es más homogénea que la comunidad B en relación al número de individuos de las especies que conforman la comunidad. Por otro lado, el mayor valor del índice de dominancia corresponde a la comunidad A, debido a que la especie verde es la que predomina en dicha comunidad ya que tiene la mayor proporción de individuos dentro de la comunidad. Como se puede apreciar, a mayor equitatividad, menor dominancia, y viceversa. Asimismo, la diversidad en general guarda una relación directa con la equitatividad pero inversa con la dominancia. Figura 2.2: Comparación de la riqueza, abundancia, equitatividad y dominancia para dos comunidades hipotéticas.

2.3. ÍNDICES DE DIVERSIDAD Los índices de diversidad son herramientas matemáticas que permiten cuantificar la biodiversidad de una comunidad o ecosistema. Sin el manejo de índices de diversidad, la comparación de la biodiversidad entre diferentes ecosistemas sería meramente cualitativa y muy subjetiva. Sin embargo, al cuantificar la diversidad en valores numéricos (que en el caso de algunos índices se basan en la teoría de probabilidades), es más fácil realizar comparaciones entre ecosistemas y al mismo tiempo, nos permite tomar mejores decisiones en cuanto a los esfuerzos de conservación y el establecimiento de áreas prioritarias para la conservación. Además, en términos del monitoreo biológico, el cálculo de índices de diversidad resulta ser muy útil para detectar cambios y variaciones tanto e una dimensión temporal como espacial. Existen varios índices de diversidad. Puesto que estos índices incluyen dentro de su construcción los conceptos de riqueza y abundancia, algunos de estos índices ponderan más en su formulación matemática a la riqueza (Índice de Shannon-Wiener), mientras que otros ponderan más en su formulación matemática a las abundancias (Índice de Simpson). Saber, Saber hacer, Saber ser

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Monitoreo Biológico Además, los índices de diversidad se dividen en tres grandes categorías: los índices de diversidad alfa, los índices de diversidad beta y los índices de diversidad gamma. Además, existen los denominados índices de similitud (que a veces se consideran como parte de los índices beta). A continuación profundizaremos en cada categoría de índices de diversidad. En la Figura 2.2. se muestra una comparación entre los tres tipos de índices de diversidad.

Figura 2.3: Comparación entre índices de diversidad alfa, beta y gamma y su forma de aplicación y utilidad.

En términos generales, los índices de diversidad alfa están relacionados al número de especies dentro de un área de extensión relativamente pequeña (nivel local), los índices de diversidad beta miden el recambio de especies entre comunidades (la variación en la composición de especies de una comunidad a otra), y los índices de diversidad gamma están relacionados al número de especies existentes en varias comunidades en conjunto (nivel regional). En la Figura 2.2. por ejemplo, se aprecian tres regiones, cada una de ellas con tres montañas. En cada montaña hay diferentes especies, las cuales están representadas por letras mayúsculas de la A hasta la J. Vemos que la diversidad alfa es mayor para la Región 1, puesto que tiene el mayor promedio de especies por montaña. Por otro lado, la Región 2 es la que tiene una diversidad gamma mayor, puesto que tiene el mayor número de especies totales. Por último, la Región 3 es la que presenta un mayor valor de diversidad beta, lo cual significa que el recambio o variación de especies de una montaña a otra es mayor que en el caso de las montañas de las otras regiones.

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Monitoreo Biológico 2.3.1. Índices de diversidad alfa. Existen varios índices de diversidad alfa, aunque nos centraremos en dos de ellos: el índice de diversidad de Shannon-Wiener y el índice de diversidad de Simpson. a.

Índice de diversidad de Shannon-Wiener (H’): El índice de diversidad de Shannon-Wiener (1949) se basa en la teoría de la informática y tiene la siguiente fórmula matemática:

En donde pi es la proporción entre el número de individuos de la especie i dividido entre el número de individuos de todas las especies presentes en la comunidad. En otras palabras,

Las unidades del índice de Shannon-Wiener se miden en bits/individuo. El máximo valor de H’ para una comunidad cualquiera está dado por la siguiente fórmula:

En donde S es la riqueza específica (número de especies totales en la comunidad). A partir de este valor de H’max. y el índice de Shannon-Wiener (H’) se puede estimar la equitatividad o equitabilidad (E) de la comunidad, la cual está expresada por la siguiente fórmula:

El índice de Shannon se encuentra en desuso en la actualidad por varios motivos: 1) Las unidades de bits/individuo no son sencillas de manejar en términos ecológicos, 2) el índice no incluye una discriminación por abundancia, sino que pondera fuertemente la riqueza, y 3) si bien existe un límite inferior numérico igual a 0, no existe un límite superior definido.

b.

Índice de diversidad de Simpson: El índice de diversidad de Simpson (1960) se basa en la teoría de probabilidades, y a diferencia del índice de Shannon, su interpretación es más sencilla. Justamente debido a que trabaja con probabilidades, toma valores desde 0 hasta 1. Un valor de 0 indica que hay nula diversidad, mientras que un valor de 1 indica una diversidad máxima. La fórmula matemática del índice de Simpson es la siguiente:

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Monitoreo Biológico En este caso, D significa Dominancia y pi tiene la misma notación matemática que en el caso del índice de Shannon. Nótese que el índice de Simpson es el complemento de la dominancia. Esto cobra sentido cuando consideramos el significado del índice de Simpson: la probabilidad de que al extraer de una comunidad dos individuos al azar, estos sean de diferentes especies. Ya se había visto anteriormente que la diversidad y la dominancia guardan una relación inversa: a mayor diversidad menor dominancia, y viceversa. En general, el índice de Simpson es in índice más robusto que el de Shannon, por lo que su utilización es muy frecuente al momento de realizar monitoreos biológicos.

2.3.2. Índices de diversidad beta. Los índices de diversidad beta miden el nivel de recambio de especies entre comunidades. Es decir, cómo es que las especies varían de una comunidad a otra siguiendo una gradiente. También puede expresarse como la variación entre la diversidad alfa de varias comunidades. Existen los índices de diversidad beta propiamente dichos (que miden recambio de especies), y los índices de similitud (que miden qué tanto se parecen dos o más comunidades en su composición de especies). A continuación veremos ambos índices. a.

Índice de diversidad de Whittaker: Es uno de los índices cualitativos más robustos para medir diversidad beta. Se dice que es cualitativo, porque no requiere conocer el número de individuos que posee cada especie en una comunidad, sino simplemente saber si la especie está presente o ausente. Su fórmula matemática es la siguiente:

En donde β es la notación del índice de Whittaker, S es la riqueza específica y α es el número promedio de especies registradas entre dos comunidades. Mientras que los índices alfa se calculan teniendo en consideración lo que ocurre sólo dentro de una comunidad, los índices beta como el de Whittaker sirven para realizar comparaciones entre dos comunidades. b.

Índice de similitud de Jaccard: El índice de Jaccard también es un índice cualitativo, que necesita conocer sólo la presencia/ausencia de las especies dentro de una comunidad. Al igual que en el caso del índice de Whittaker, el índice de Jaccard compara entre dos comunidades, para determinar qué tanto se asemejan o difieren entre sí en cuanto a la composición de especies presentes. La fórmula matemática del índice de Jaccard es la siguiente:

En donde:

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a: Nº de especies presentes en la comunidad 1. b: Nº de especies presentes en la comunidad 2. c: Nº de especies presentes en ambas comunidades. Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico Este coeficiente también toma valores entre 0 y 1. Un valor de 0 indica que no hay ninguna especie compartida entre ambas comunidades, mientras que un valor de 1 indica que ambas comunidades tienen la misma composición de especies. 2.3.3. Índices de diversidad gamma. Whittaker en 1960 propuso que la diversidad gamma podía ser medida como la integración de las diversidades alfa y beta para una región. En términos generales, correspondería al número de especies presentes en toda una región (la suma de las especies pertenecientes a un conjunto de muestras).

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Monitoreo Biológico

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MONITOREO BIOLÓGICO EN AMBIENTES ACUÁTICOS

Los sistemas acuáticos son muy importantes a nivel ecológico por diversas razones. Entre las principales se tienen: 1) sirven de hábitat a muchas especies de peces, mamíferos, invertebrados, anfibios, reptiles, algas, plantas y aves, e incluso microorganismos, 2) Regulan el ciclo de nutrientes, y 3) sirven como estabilizadores de la temperatura ambiental, entre otros. Existen diversas metodologías para realizar monitoreos biológicos en sistemas acuáticos, y además difieren en ciertos aspectos si es que queremos realizar el monitoreo en ambientes marinos, ambientes lóticos (ríos, arroyos), o ambientes lénticos (lagunas, lagos), principalmente debido a sus diferentes físico-geográficas, su extensión, la naturaleza química del agua, y el nivel de flujo del agua. A continuación distinguiremos las tres categorías mencionadas anteriormente. 3.1. METODOLOGÍAS PARA EL MONITOREO DE ECOSISTEMAS MARINOS. El monitoreo biológico en ecosistemas marinos incluye medir los impactos de actividades extractivas como la pesca, y actividades no extractivas como la observación de ballenas o lobos marinos, por poner algunos ejemplos. En ocasiones incluye el seguimiento a ciertas especies indicadoras de contaminación como ostras y mejillones. En general, el monitoreo biológico se puede subdividir en cuatro etapas: 

Primero hay que definir qué se va a monitorear. Debido a que existen miles de características que podrían ser monitoreadas (a las que se les podría hacer un seguimiento en el tiempo), es importante definir las variables más importantes. Como ya se dijo anteriormente, la utilización de especies indicadoras será de gran utilidad para ello.



Segundo, es necesario escoger las metodologías apropiadas dependiendo de varios factores como 1) si la metodología o metodologías pueden causar impactos negativos en una o más especies, 2) si las observaciones obtenidas mediante dicha metodología se corresponderán con la detección adecuada de cambios en las condiciones del ecosistema, y 3) si las metodologías a utilizar se encuentran dentro del presupuesto del programa de monitoreo.



La tercera etapa tiene que ver con la implementación de las metodologías y la definición de cómo se aplicarán las técnicas de muestreo en general.



Finalmente, en la cuarta etapa se debería poder determinar las condiciones de las variables o especies evaluadas: su estado de conservación, si es que han ocurrido cambios a nivel poblacional, o en los niveles de contaminación, etc.

En general, se pueden tomar en cuenta diversos factores a evaluar, tales como factores biofísicos, los cuales se pueden evaluar a varios niveles: poblacional, comunidades, y ecosistemas (Tabla 3.1).

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Monitoreo Biológico Tabla 3.1: Aspectos biofísicos a monitorear en ecosistemas marinos. Nivel poblacional

Nivel de comunidad

Nivel de ecosistema

Abundancia, densidad, área, tamaño, presencia, rango, distribución, estructura de edades, diversidad genética, flujo genético, migración, reclutamiento, evolución, dispersión, viabilidad, mortalidad, morbilidad, índices de natalidad, varamientos, contaminantes. Riqueza de especies, equitatividad, diversidad, sucesión, interacciones interespecíficas, grupos funcionales, metapoblaciones, endemismo, biomasa. Productividad, movimiento de las masas de agua, propiedades físicas y químicas del agua, iluminación, estratificación, nutrientes, fronteras, sedimentos, topografía, reclutamiento, cobertura béntica, áreas de reproducción, áreas de alimentación, nivel del mar, contaminación por metales, entre otros.

Las diversas metodologías existentes para evaluar ecosistemas marinos difieren entre sí en algunos aspectos, como el rango de cobertura, el grado de aplicación de tecnología, etc. En general se consideran tres zonas principales en los ambientes marinos, y por sus características las metodologías utilizadas también variarán: 

Zona pelágica: Corresponde a toda la zona de la columna de agua marina. En otras palabras, es la zona que va desde la superficie marina hasta el fondo marino (sin considerar el suelo del fondo). La gran mayoría de especies de peces y mamíferos marinos como los cetáceos viven en la zona pelágica.



Zona bentónica o béntica: Corresponde al sustrato o fondo marino, en el cual viven una serie de organismos adaptados a este ambiente. En esta zona se pueden encontrar desde organismos móviles como peces y pequeños invertebrados, hasta organismo sésiles como corales, algas, cirrípedos, etc.



Zona intermareal: Corresponde a la zona comprendida entre el nivel máximo y mínimo de la marea. Esta zona posee una importante diversidad de organismos muy característicos, ya que esta zona es una transición entre el mar y el ambiente terrestre. En general, aquí se encuentran muchas especies de estrellas de mar, moluscos como las lapas, cangrejos, etc.

En la Tabla 3.2. se resumen algunas metodologías relacionadas al monitoreo biológico en estas tres grandes zonas.

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Monitoreo Biológico Tabla 3.2: Comparación de metodologías de inventario y monitoreo a nivel béntico, pelágico e intermareal.

NIVEL BÉNTICO Método de muestreo Percepción remota satelital

Percepción remota aérea

Sonar lateral

Batimetría multi-haz

Sistema de discriminación acústica terrestre (AGDS) Video cámara

Fotografía

Muestreo béntico / muestreo por extracción de núcleos NIVEL PELÁGICO Método de muestreo Percepción remota aérea

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Descripción Multiespectral (luz visible e infrarroja). Los sistemas satelitales incluyen IKONOS, GOES, SeaWIFs, Landsat, SPOT, Quickbird Puede ser pasivo (por ejemplo, multiespectral, filme) o activo (por ejemplo, LIDAR) Proporciona información sobre textura del sedimento, topografía, formas de las capas, y detección de objetos Produce mapas de relieve topográfico sombreados que pueden ser utilizados para interpretar geología del fondo marino, relieve, y procesos. Produce mapas de rugosidad del fondo marino y por ende características del fondo marino Puede ser usado para identificar comunidades biológicas así como para obtener verdades campo sobre otros métodos. Puede ser usado para identificar comunidades biológicas Muestras de volumen fijo son tomadas del bentos por buzos o por equipo operado por control remoto.

Comentarios Aplicable solo en ambientes poco profundos. La resolución temporal es afectada por el clima y el tiempo de repetición orbital. Aplicable solo en ambientes poco profundos. La firma espectral es difícil de interpretar. Normalmente no proporciona datos batimétricos. Las bandas de imágenes pueden ser del tipo mosaico para producir imágenes realísticas. La difusión del fondo puede ser utilizada para caracterizar el substrato. Es menos útil que el sonar lateral para la detección de objetos. Requiere de procesamiento significativo antes de poder ser interpretado. Puede ser operado por buzos, sumergibles, ROVs, o por control remoto. Difícil establecer una posición exacta puesto que por lo general las tomas son oblicuas. Difícil establecer una posición exacta puesto que por lo general las tomas son oblicuas. Requiere de análisis adicional en laboratorio

Descripción Comentarios Puede ser multiespectral o Se usa para calcular niveles de basarse en filmes clorofila y sólidos en suspensión así como para censar animales marinos. Las firmas espectrales son de difícil interpretación. Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico Navíos

Muchos instrumentos pueden ser desplegados durante un crucero

Traineras

Proporciona información sobre corrientes marinas. Puede también proporcionar datos sobre temperatura de superficie, viento, color del océano, presión, o salinidad Proporciona información sobre densidad, distribución, y abundancia.

Sonar

Buzos

NIVEL INTERMAREAL Método de muestreo Percepción remota satelitarias

Percepción remota aérea

Cuadrantes

Transectos

Fotografías

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Buzos pueden identificar comunidades y hábitats in situ

Descripción Multiespectral (luz visible e infrarroja). Los sistemas satelitales incluyen IKONOS, GOES, SeaWIFs, Landsat, SPOT, Quickbird Puede ser pasivo (ej. multiespectral, filme) o activo (ej. LIDAR)

Proporciona información sobre densidad, distribución, y abundancia para áreas más grandes. Proporciona información sobre densidad, distribución, y abundancia para áreas más grandes. Puede ser usado para identificar comunidades biológicas así como para obtener verdades campo sobre otros métodos.

Velocidad de muestreo depende de la velocidad del navío, así como de la capacidad de los instrumentos La resolución espacial dependerá del número de traineras desplegadas en el área. Se emplean actualmente para modelar el reclutamiento. Discrimina entre especies en base a datos del sonar y conocimiento de los requerimientos de hábitat de las especies. Medidas de tamaño pueden ser hechas para las especies más grandes. Aplicable para estudios detallados de pequeñas áreas en profundidades menores.

Comentarios Aplicable solo en ambientes intermareales más anchos y en estuarios. Resolución temporal afectada por el clima y el tiempo de repetición orbital. Aplicable solo en ambientes intermareales más anchos y en estuarios. También puede ser muy eficaz como inventario/monitoreo. Muy aplicable en ambientes intermareales y estuarios.

Aplicable en zonas intermareales estrechas

Difícil establecer una posición exacta puesto que por lo general las tomas son oblicuas.

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Monitoreo Biológico 3.2. METODOLOGÍAS PARA EL MONITOREO DE ECOSISTEMAS LÓTICOS Y LÉNTICOS. Los ecosistemas lóticos y lénticos son ecosistemas de agua dulce y se diferencian entre sí por las características de flujo de agua. Los ecosistemas lóticos son aquellos que presentan flujo de agua, como por ejemplo, ríos y arroyos. En estos ecosistemas, el agua está en constante movimiento y las especies acuáticas que viven aquí pueden realizar migraciones y utilizar diferentes hábitats que se transcurren a lo largo del curso de agua. Por otro lado, los ecosistemas lénticos son cuerpos de agua dulce sin flujo, como por ejemplo, lagos, lagunas y humedales. Dentro de estos tipos de ecosistemas de agua dulce, existen diferencias en la sensibilidad frente a impactos derivados de la contaminación o la fragmentación y destrucción de hábitats. Por ejemplo, los ecosistemas lóticos como los ríos, podrán transportar compuestos químicos tóxicos hacia zonas bastante alejadas del sitio en donde se produjo inicialmente el evento contaminante, y por lo tanto, pueden afectar a una mayor cantidad de especies y a un mayor número de ecosistemas. Sin embargo, debido a la dinámica del agua dentro de los ríos, su recuperación podría ser más rápida. Por otro lado, los ecosistemas lénticos, al estar conformados por cuerpos de agua sin flujo (o al menos con un flujo bajo), tienen menor probabilidad de transportar contaminantes hacia zonas alejadas, pero resultan ser muy sensibles y vulnerables a la contaminación, ya que la recuperación del ecosistema es más lenta. Es de particular interés el estudio de los ecosistemas lénticos como los humedales. En la costa peruana existen diversos humedales (Pantanos de Villa, Humedales de Ventanilla, Albúferas de Nuevo Mundo, Humedal El Paraíso, Humedales de Puerto Viejo, etc.), los cuales poseen una alta diversidad y junto con las formaciones vegetales de Lomas (Lomas de Lachay, Lomas de Lúcumo) forman parte de un corredor biológico que va por buena parte de la costa central del Perú, y que permite el flujo migratorio de diversas especies, disminuyendo de esta forma su probabilidad de extinción. Además, los humedales proveen de diversos servicios ecosistémicos, como la captación del carbono atmosférico, la liberación de oxígeno, la capacidad de retener ciertos tipos de contaminantes y evitar así que zonas aledañas se contaminen, entre otros. Figura 3.1: Pantanos de Villa.

En la Tabla 3.3. se enumeran y describen algunos tipos de monitoreos que pueden realizarse en humedales.

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Monitoreo Biológico Tabla 3.3: Algunos tipos de monitoreos aplicables a humedales.

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Monitoreo Biológico

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MONITOREO BIOLÓGICO EN ECOSISTEMAS TERRESTRES: FLORA

Las metodologías de monitoreo biológico en ecosistemas terrestres resultan más frecuentes cuando hablamos de monitoreos biológicos para evaluar ecosistemas y los posibles impactos de diversas actividades humanas como las actividades extractivas e industriales. En este sentido, podemos distinguir dos grandes grupos en el que normalmente se centran los esfuerzos de monitoreo: plantas (flora) y animales (fauna). En el presente capítulo exploraremos algunas metodologías aplicadas a la flora. 4.1. CRITERIOS DE EVALUACIÓN. Este capítulo centrará la atención en algunas de las metodologías existentes para evaluar poblaciones vegetales. En un monitoreo biológico, es importante incluir siempre evaluación de varias especies vegetales, debido a que la estructura de un ecosistema está definida por las formaciones vegetales. Por ese motivo, usualmente los ecosistemas toman los nombres de las asociaciones vegetales que se encuentran allí. De este modo, se habla de ecosistemas de bosque, ecosistemas de páramo, ecosistemas de pradera, etc. Usualmente, el monitoreo se puede realizar tomando en cuenta dos niveles: el nivel de hábitat y el nivel de especies. Como ya se ha comentado en capítulos anteriores, se pueden evaluar hábitats o ecosistemas y medir su diversidad y riqueza de especies, pero también se pueden evaluar especies puntuales que sirven de indicadoras antes algunos cambios o perturbaciones en el ambiente. A continuación utilizaremos el criterio de evaluación de hábitats, para ver cómo se mide la diversidad, riqueza, densidad y cobertura de un hábitat o ecosistema en relación a diferentes grupos taxonómicos considerados dentro del Reino Plantae. Centraremos nuestra atención en dos grandes grupos: las plantas briófitas y las plantas vasculares.

4.2. MONITOREO DE BRIÓFITAS: IMPORTANCIA Y METODOLOGÍAS. Las briófitas son plantas no vasculares, es decir, plantas que no poseen ningún tipo de vasos conductores. Además, no poseen raíces, hojas ni tallos verdaderos, sino que posee estructuras muy simples y en general se encuentran poco estructuradas y carentes de órganos verdaderos, como sí podemos encontrar en plantas vasculares. Las briofitas comprenden a las hepáticas, los musgos y las antocerotas.

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Monitoreo Biológico Figura 4.1: Tipos de plantas briófitas.

En general, las briófitas habitan en lugares húmedos y son buenos indicadores de depósitos minerales. Son especies consideradas como indicadores ambientales por ser bastante sensibles a la contaminación del aire, agua y suelos. Existen diferentes atributos que deberían considerarse al momento de evaluar briófitas, siendo algunos de ellos: 

Presencia – ausencia: Evaluar la presencia o ausencia de briófitas en diversos ambientes es útil porque nos permite hacer comparaciones entre una condición inicial (o evaluación de línea base) y evaluaciones posteriores. En base a estos datos de presencia – ausencia, se pueden elaborar mapas de distribución y frecuencia.



Tamaño poblacional: Debido a que es difícil contar individuos para muchas especies de briófitas (ya que usualmente se agrupan en matas), es útil evaluar el número de matas (o agrupaciones) dentro de un territorio, e incluso se puede evaluar el área que ocupan y utilizarla como un índice de tamaño poblacional.

Algunas de las metodologías utilizadas para la evaluación de briófitas son las siguientes: a. Conteos totales: Se recomienda para especies grandes y conspicuas que forman agrupaciones discretas (parches). Se puede evaluar presencia – ausencia, o se pueden utilizar índices de extensión de la población. Los conteos totales son eficientes siempre y cuando las especies a evaluar se encuentren confinadas a áreas pequeñas. Para poder utilizar esta metodología, se requiere de la experticia del observador, para poder reconocer la especie o grupo taxonómico a evaluar. Una ventaja de este método de conteo total es que se pueden manejar datos de manera cuantitativa. Sin embargo, la desventaja es que puede causar una perturbación considerable en el ambiente a evaluar. b.

Estimaciones visuales: Las estimaciones visuales se recomiendan para especies conspicuas pero, a diferencia del método de conteos totales, con hábitats amplios y bien definidos. Con este método se pueden evaluar índices semi-cuantitativos. Al igual que en el caso de conteos totales, se requiere de experticia del observador para reconocer las especies de briófitas que se están evaluando. La principal ventaja de utilizar esta metodología es que constituye un método rápido y simple para medir la abundancia. Una de las principales desventajas, por otro lado, ocurre cuando las especies de interés son escasas, por lo que la escala de evaluación debe ajustarse a dicha característica.

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Monitoreo Biológico c.

Transectos: Los transectos son útiles cuando se tienen especies frecuentes y de un tamaño razonable para poder ser observadas con facilidad. Esta metodología nos da una estimación de la cobertura de la especie, siendo la eficiencia mayor cuando se utilizan transectos lineales en lugar de transectos de banda. Al igual que los dos métodos anteriores, se requiere de la experticia del observador para identificar las especies. La principal ventaja de esta metodología es que cubre una mayor cantidad de área en un tiempo relativamente corto, mientras que la principal desventaja es que puede no ser lo suficientemente sensible como para mostrar cambios en especies raras.

d.

Cuadrantes: Cuando se utiliza esta metodología, usualmente se establecen cuadrantes permanentes para especies de ciclo de vida largos y perennes, mientras que para especies con ciclos de vida cortos y/o anuales, se establecen cuadrantes temporales. Con esta metodología se puede evaluar la presencia – ausencia y permite realizar una estimación de la cobertura, frecuencia y número de unidades. Al momento de establecer el cuadrante hay que decidir cuál es el tamaño del cuadrante a utilizar, puesto que dicho tamaño puede influir sobre la medida de la cobertura y frecuencia. Al igual que en las metodologías anteriores, también se requiere de un observador experto, además de la habilidad para establecer cuadrantes en zonas temporales y permanentes. La principal ventaja de esta metodología es que es buena para monitorear adecuadamente y con precisión áreas pequeñas en donde se encuentran especies perennes. La desventaja tiene que ver principalmente con los cuadrantes permanentes, los cuales no son adecuados para especies de ciclo de vida corto.

e.

Fotografía: Esta técnica permite evaluar adecuadamente especies perennes y de ciclos de vida largos, así como la calidad de hábitat a una escala amplia. Nos permite estimar la extensión y número de matas o clusters. La experticia en la observación, así como el manejo de técnicas de fotografía son esenciales para esta metodología. Las ventajas de utilizar fotografías para la evaluación de briófitas es que permite tener un registro gráfico permanente y permite recolocar con precisión los cuadrantes permanentes.

4.2. MONITOREO DE PLANTAS VASCULARES: IMPORTANCIA Y METODOLOGÍAS. Las plantas vasculares, a diferencia de las briófitas, poseen vasos conductores (xilema y floema), los cuales permiten el transporte adecuado de nutrientes por todas las estructuras vegetales. Poseen también órganos definidos (raíces, tallos, hojas) e incluyen la mayor parte de plantas que conocemos. En cuanto a la identificación de plantas individuales, existen ciertas dificultades, debido a la naturaleza de sus estrategias reproductivas y a su forma de crecimiento. Por ejemplo, en plantas perennes existen variadas formas de crecimiento. Si la especie crece en agrupaciones o clusters, puede que dicha “agrupación” esté constituida por uno o más individuos. Lo mismo ocurre en especies que se reproducen mediante rizomas o estolones, ya que pueden formar agrupaciones en las que coexisten diversos clones de sí misma y los clones surgidos de otros individuos. Por este motivo, en plantas es usual evaluar no el número de individuos (salvo en algunas especies en las que la identificación de individuos es fácil, como en algunas especies de árboles), sino el porcentaje de cobertura, o el número de rametos (individuos clonales). En general, el método a utilizar depende del patrón de crecimiento de la especie. A continuación, algunos métodos para evaluar plantas vasculares.

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Monitoreo Biológico a.

Conteos totales sistemáticos: Este método se recomienda para cualquier especie pequeña de distribución restringida. Básicamente se evalúa presencia – ausencia, pero también conteos exactos del número poblacional. Es un método bastante eficiente y preciso. En cuanto al nivel de experticia del observador, se requiere una buena habilidad para identificar especies. Usualmente, el conteo total se recomienda tanto para especies indicadoras de la salud ambiental como para especies típicas en un ambiente. También puede ser útil para evaluar una especie de importancia para la conservación.

b.

Cuadrantes para cobertura/densidad: Esta metodología es útil para todo tipo de plantas cortas y arbustos. Sirve para evaluar presencia – ausencia, cobertura, densidad, y altura de plantas. En general, consume mucho tiempo sobre todo cuando se requieren valores de cobertura demasiado precisos. Sin embargo, puede haber una sobreestimación en la cobertura cuando se trata de especies conspicuas. Se requiere de experticia en la identificación de especies y experiencia en el cálculo de la cobertura estimada. La principal ventaja de esta metodología es que la cobertura estimada es una buena forma de describir la contribución de la especie dentro de una comunidad vegetal. Usualmente lo que se hace es realizar un muestreo aleatorio simple (M.A.S.) (cuando existe homogeneidad poblacional o geográfica) o un muestreo aleatorio estratificado (M.A.E.) (cuando existe variación poblacional o geográfica). En la Figura 4.2. se muestran ambos tipos de muestreo.

Figura 4.2: Tipos de muestreos aleatorios.

M.A.S

M.A.E.

Ya sea que se utilice el muestreo aleatorio o el estratificado, usualmente los cuadrantes se establecen de manera aleatoria sobre el terreno. La cantidad de cuadrantes a establecer depende de cómo se estime el tamaño de muestra óptimo. Una opción es utilizando curvas de performance. Además, lo más común es que el cuadrante tenga unas dimensiones de 1 m2, y que se encuentre subdividido en 100 cuadrados pequeños, tal y como se muestra en la Figura 4.3.

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Monitoreo Biológico Figura 4.3: Cuadrante de 1 m2.

La densidad de la especie a evaluar se mide contando todos los individuos que hay dentro del cuadrante. Esto nos permite hallar la densidad de individuos por metro cuadrado. Una vez promediamos las densidades de todos los cuadrantes muestreados, obtenemos la densidad de la muestra, la cual podemos extrapolar hacia el total del área evaluada y de esta forma realizar estimaciones del tamaño poblacional. c.

Transectos de línea: Esta metodología es útil para cualquier tipo de planta, aunque especialmente para plantas altas o dispersas. Sirven para evaluar cobertura y frecuencia (transecto de línea de ancho infinito) y adicionalmente la densidad (transecto de línea con distancias). Nuevamente, al igual que para otros métodos, la principal habilidad necesaria es la experticia en identificación de especies. Comparado al método de cuadrantes, el registro de datos observados es más rápido. Por otro lado, la principal desventaja del método es que no es útil para evaluar especies individuales en áreas de vegetación densa. Los transectos de línea consisten en definir un recorrido lineal, que puede variar en distancia y registrar a los individuos que se observan a los lados. Para un muestreo se realizan varios transectos lineales, y por lo general se establecen de manera aleatoria dentro del área evaluada.

Figura 4.4: Transecto de línea de ancho infinito.

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Monitoreo Biológico En general se pueden establecer transectos de línea de ancho infinito (Figura 4.4.), en los cuales no se consideran las distancias de los individuos observados hacia la línea de recorrido. Por otro lado, los transectos de línea con distancias, implican registrar las distancias a las que se encuentran los individuos registrados para así poder calcular la densidad. Figura 4.5: Transecto de línea con distancias.

d.

Transectos de banda: En este caso, la utilidad de este método es muy similar a la de transectos de línea, con la diferencia de que la distancia es fija y se establece previamente (Figura 4.6). Las habilidades requeridas para llevar a cabo esta metodología son la capacidad para identificar a las especies evaluadas y experiencia en la estimación de la cobertura mediante este método. Supone las mismas ventajas y desventajas que en el caso del método de cuadrantes para cobertura/densidad. Los transectos de banda son en esencia cuadrantes bastante largos y estrechos.

Figura 4.6: Transecto de banda

e.

Individuo más cercano: Esta metodología se utiliza esencialmente para evaluar árboles. Sirve para medir la frecuencia, densidad y cobertura vegetal. También se puede evaluar la dinámica y estructura de las poblaciones vegetales. Este método tiene la ventaja de que es bastante preciso y se puede colectar información bastante detallada sobre todo de densidad. La metodología utiliza el establecimiento de puntos de conteo distribuidos de forma aleatoria. Estos puntos de conteo se pueden utilizar para evaluar la densidad poblacional de una o varias especies. Mediante este método se registra la distancia existente desde el punto de conteo hasta el centro del árbol más cercano (Figura 4.7).

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Monitoreo Biológico Figura 4.7: Método del individuo más cercano.

Adicionalmente, la densidad de los árboles se calcula mediante la siguiente fórmula: Densidad = 1 / (2Dm)2 En donde Dm es el valor promedio de la distancia para todas las muestras. Por ejemplo, si se obtuvo un valor promedio de 1,6 m, entonces la densidad será 1/(2x1,6)2 = 0,09 árboles/m2, o lo que es lo mismo, 90000 árboles/km2. f.

Fotografía: Las fotografías aéreas se utilizan para evaluar cualquier tipo de planta y sirven para evaluar presencia – ausencia y extensión de la cobertura vegetal. Además provee de información general del hábitat. Las principal ventaja de utiliza fotografías es que permite una rápida evaluación de un ambiente y provee de un registro gráfico permanente. Por otro lado, la principal desventaja es que en muchos casos puede ser difícil analizar las fotografías objetivamente con precisión.

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Monitoreo Biológico

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MONITOREO BIOLÓGICO EN ECOSISTEMAS TERRESTRES: FAUNA

Los animales son organismos con características que hasta cierto punto hacen su monitoreo algo más complicado que en el caso de las plantas. Debido a que a diferencia de las plantas, los animales (al menos la gran mayoría) se desplazan y muestran patrones de comportamiento (reproductivo, migratorio, etc.), las metodologías para evaluar sus poblaciones difieren en algunos aspectos de las metodologías para evaluar poblaciones de plantas. A continuación veremos algunas metodologías de muestreo para evaluar poblaciones de diferentes grupos de animales, desde insectos hasta vertebrados terrestres. 5.1. CRITERIOS DE EVALUACIÓN. En el caso de animales, los métodos que se utilizan para evaluar sus poblaciones miden la presencia – ausencia, el tamaño poblacional y la densidad. En relación a la densidad, a diferencia de lo que ocurre en organismos sésiles como las plantas, en animales no tiene sentido hablar de densidades de, por ejemplo, tantos individuos/m2 para casi todas las especies. Sin embargo, valores de densidades a escalas mayores sí son útiles. Por ejemplo, si hablamos de animales grandes y territoriales como los osos andinos o los pumas, sí es de utilidad hablar de densidad cuando consideramos escalas de kilómetros cuadrados o hectáreas. Conocer las densidades poblacionales permite inferir mucha información adicional, como por ejemplo, el uso del hábitat y los requerimientos que estas especies tienen del hábitat donde viven. Por otro lado, las metodologías para evaluar poblaciones animales necesariamente tienen que incluir algunos aspectos del comportamiento de las especies, para de esa forma establecer una adecuada periodicidad del monitoreo y para ajustar la forma de muestreo a dichas características. Además, para el caso de muchos animales esquivos a los que usualmente no se les puede ver directamente en su hábitat natural (mamíferos grandes principalmente), se utilizan evidencias indirectas (huellas, heces, pelos, etc.) las cuales se colectan siguiendo algunas metodologías similares a las utilizadas en plantas. A continuación exploraremos algunas metodologías utilizadas para evaluar poblaciones de insectos, reptiles y anfibios, aves, y mamíferos. 5.2. MONITOREO DE INSECTOS: IMPORTANCIA Y METODOLOGÍAS. Se estima que existen varias millones de especies de insectos en el planeta, las cuales se encuentran ampliamente distribuidas, estando presentes prácticamente en todas las latitudes. Además, muchas especies de insectos pueden servir como indicadores ecológicos debido a que pueden ser altamente sensibles a cambios ocurridos en el medio ambiente. Por ejemplo, existen insectos como las libélulas, las cuales son útiles para determinar el estado de contaminación del agua. También se pueden utilizar algunas especies de hormigas para medir los impactos de la actividad minera.

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Monitoreo Biológico Otro ejemplo muy conocido es el caso de algunas especies de escarabajos, que sirven como indicadores del estado de conservación de diversas áreas naturales. Usualmente, en el caso de los escarabajos, midiendo su diversidad puede dar una buena idea de la diversidad de otros grupos animales y el nivel de endemismos dentro de un área geográfica. Otro grupo bastante utilizado como indicador ecológico son los lepidópteros (mariposas y polillas). De manera similar a los escarabajos, también son sensibles a los cambios ambientales, por lo que midiendo su diversidad y otros parámetros poblacionales, pueden ser útiles para inferir la diversidad de otras especies, así como el nivel de los impactos causados por diferentes actividades humanas sobre el medio ambiente. A continuación veremos algunos métodos para evaluar poblaciones de insectos. a.

Conteo de larvas o huevos (búsquedas por tiempo): Esta metodología de conteos de larvas y/o huevos se realizan estableciendo intervalos de tiempo de búsqueda, y permiten evaluar presencia – ausencia, y al mismo tiempo permiten calcular índices de diversidad, así como estimaciones del número de larvas. Esta metodología es eficiente para larvas y huevos conspicuos, y requiere de habilidades de identificación. La principal ventaja es que los conteos pueden realizarse en cualquier localidad, independientemente de las condiciones climáticas. Por otro lado, la principal desventaja es que, al trabajar exclusivamente con larvas y huevos, se hace imposible estimar el número de adultos.

b.

Conteo de larvas o huevos (cuadrantes o transectos): En este caso, el conteo de larvas y/o huevos de realizará ya sea mediante la utilización de cuadrantes o mediante el recorrido en transectos. Al igual que el método anteriormente descrito, resulta útil para especies que poseen larvas y/o huevos conspicuos, y se requiere de experticia en la identificación. La principal ventaja de esta metodología es que se puede evaluar la totalidad de las áreas donde se encuentran colonias enteras de insectos. La principal desventaja, por otro lado, es que puede resultar difícil estandarizar los métodos de búsqueda.

c.

Transectos: Los transectos sirven básicamente para evaluar poblaciones de adultos. Esta metodología provee información para calcular índices para estimar el tamaño poblacional. En general, la precisión del método de transectos para evaluar insectos adultos variará de acuerdo a las condiciones del clima en el momento de la evaluación. Además, se pueden producir sesgos debido a que algunas especies podrían encontrarse sub-representadas mediante este método. La principal ventaja es que en general, la metodología de transectos es altamente confiable, y produce resultados comparables con otras evaluaciones. Por otro lado, la principal desventaja del método es que el tiempo de evaluación puede verse restringido por las condiciones climáticas, debido principalmente a que los transectos son usualmente de varios metros de longitud y requieren de un tiempo considerable de evaluación.

d.

Trampas de luz: Este método es principalmente utilizado para especies nocturnas como polillas. En general, la metodología se limita a brindar información de presencia – ausencia. La principal ventaja de este método es que muchos individuos pertenecientes a varias especies de polillas y otros insectos nocturnos serán atraídas por las trampas de luz, aunque si consideramos las desventajas, se puede decir que la información colectada es de tipo cualitativo, además de que los resultados pueden verse afectados por las condiciones climáticas.

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Monitoreo Biológico e.

Trampas de feromonas: Esta metodología se puede aplicar principalmente a mariposas y polillas. Se pueden obtener índices para estimar el tamaño poblacional y además información de presencia – ausencia. La principal ventaja de esta metodología es que atraerá a un gran número de machos. Por otro lado, las principales desventajas son que no atraen hembras, las feromonas usualmente son de elevado costo, y la metodología es aplicable sólo para algunas especies.

5.3. MONITOREO DE HERPETOFAUNA: IMPORTANCIA Y METODOLOGÍAS. Los anfibios y reptiles, considerados en conjunto como herpetofauna, son importantes dentro de diversos ecosistemas, y las metodologías existentes para evaluar sus poblaciones serán exploradas en las siguientes líneas. En general, la evaluación del tamaño poblacional de anfibios se realiza preferencialmente durante la época reproductiva, en la que los individuos adultos estarán reunidos en los sitios de reproducción (lagunas, charcas, etc.). En el caso de los reptiles, los individuos no se agrupan para reproducirse, ya que en general, los reptiles son animales tímidos y huidizos, y muchas especies muestran un estilo de vida solitario. Sin embargo, el clima influye notoriamente en su actividad, por lo que los meses más calurosos son los más recomendables para evaluar sus poblaciones. Algunas de las metodologías utilizadas para evaluar poblaciones de anfibios son las siguientes: a.

Trampas de botella: Este método se usa principalmente para evaluar poblaciones de tritones, midiendo presencia – ausencia y permitiendo el cálculo de índices para estimar el tamaño poblacional. También permite evaluar la proporción de sexos. Una de las principales ventajas de esta metodología es que se pueden capturar muchos animales con un esfuerzo mínimo. La principal desventaja es que mediante este método no se puede detectar a todos los individuos dentro del área evaluada y por lo general existe una tendencia hacia una mayor captura de adultos y muy poca de individuos juveniles. En la Figura 5.1. se muestra cómo se construye una trampa de botellas para capturar tritones. Figura 5.1: Construcción de una trampa de botellas.

Una vez construidas las trampas, se ubican dentro de la charca tal y como se muestra en la Figura 5.2. Saber, Saber hacer, Saber ser

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Monitoreo Biológico Figura 5.2: Ubicación de la trampa de botellas.

b.

Trampas de redes: Este método es recomendado principalmente para tritones, anuros y renacuajos. De manera similar al método de trampas de botella, se puede evaluar presencia – ausencia, el cálculo de índices para estimar el tamaño poblacional, y la proporción de sexos. Las principales ventajas de esta metodología son las dos siguientes: es un método de captura simple y rápido y es un buen método para evaluar presencia en charcas pequeñas. Por otro lado, las principales desventajas son la poca o nula capacidad para detectar a todos los individuos dentro del área evaluada, el hecho de que causa perturbaciones notorias dentro de la charca, y por último, que el método no provee buenas estimaciones del tamaño poblacional. Debido a que el método puede causar alteraciones en la charca, sobre todo cuando esta es pequeña, el muestreo mediante redes debe ser moderado y realizado cada cierto intervalo de tiempo. Lo suficiente como para no perturbar el ecosistema en gran medida. Figura 5.3: Red con marco sólido.

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Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico c.

Trampas pitfall: Esta metodología es apta para ser utilizada para cualquier especie de anfibio. Permite evaluar presencia – ausencia, índices para estimar tamaño poblacional, proporción de sexos, estructura de la población, y proporción de edades. Las trampas deben ser verificadas frecuentemente, al menos una vez al día. La principal ventaja es el hecho de que permite capturar un buen número de animales que luego podrán ser regresados a la charca. Por otro lado, las principales desventajas son que la construcción de las trampas así como el muestreo, suponen un gran esfuerzo e inversión de tiempo. Además, en términos monetarios, resulta una metodología costosa. Figura 5.4: Construcción de una trampa pitfall para capturar anfibios.

Figura 5.5: Vista superior de la trampa pitfall.

d.

Marcaje – recaptura: Esta metodología es de aplicación para cualquier especie de anfibio. Permite estimar el tamaño poblacional, supervivencia, migración, reclutamiento y estructura poblacional. La principal ventaja de este método es que proporciona resultados precisos y poco sesgados. Por otro lado, las principales desventajas son que requiere varios eventos de captura y que el análisis es complejo y demanda tiempo.

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37

Monitoreo Biológico El método de marcaje – recaptura consiste en realizar un muestreo/captura mediante cualquiera de los métodos anteriormente mencionados, marcando de algún modo al individuo capturado, para poder recapturarlo en un posterior evento de captura. Mediante esos datos se puede calcular una proporción entre las recapturas y las nuevas capturas, lo cual permite estimar el tamaño total de la población. La fórmula matemática para realizar dicha estimación es la siguiente:

En donde:

m2: número de animales marcados en la segunda muestra. n2: número total de animales en la segunda muestra. n1: número total de animales capturados y marcados en la primera muestra. N: Tamaño total de la población.

En el caso de los reptiles, tal y como se comentó anteriormente, debido a los diferentes hábitos de anfibios y reptiles, las metodologías para ambos grupos también varían en cierta medida. Entre las principales metodologías para evaluar poblaciones de reptiles se encuentran las siguientes: a.

Refugios artificiales: Esta metodología es adecuada para aplicarla a cualquier especie de reptil. Permite evaluar presencia – ausencia así como estimaciones del tamaño poblacional, densidad poblacional y tasas de supervivencia (cuando se combina con el método de marcaje – recaptura). Las principales ventajas de utilizar este método son que la mayoría de especies pueden hallarse ya sea bajo las superficies o descansando sobre ellas. Además, este método se puede estandarizar fácilmente para poder realizar comparaciones entre diferentes zonas. Por otro lado, las principales desventajas son el elevado costo que implica la compra de las superficies metálicas con las que se establecen los refugios artificiales. Además, requiere de tiempo y esfuerzo para instalar dichas superficies metálicas. Este método se basa en el hecho de que muchas especies de reptiles se encuentran a menudo debajo de refugios como por ejemplo troncos. Por este motivo, el método consiste en instalar planchas metálicas corrugadas de 76 x 65 cm., ya sea al azar, en transectos o de manera sistemática. En la Figura 5.6. se muestra el método estandarizado, propuesto por Reading (1996). Figura 5.6: Método estandarizado de refugios artificiales.

38

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Monitoreo Biológico El método estandarizado consta de 37 planchas metálicas separadas entre sí por una distancia de 10 m. En total, con esta disposición se cubre un área de 0,29 Ha. b.

Recorrido a pie por transectos estándar: Esta metodología es útil para cualquier especie de reptil con la excepción de las especies rastreras. Permite evaluar presencia – ausencia e índices para estimar el tamaño poblacional. La principal ventaja es que es un método barato y no requiere de equipos costosos. Por otro lado, la principal desventaja es que el número de animales avistados es por lo general bajo. La abundancia puede ser estimada respecto al tiempo de observación, por ejemplo, avistamientos por hora.

c.

Marcaje – recaptura: Este método es aplicable a cualquier especie de reptil y permite obtener estimaciones del tamaño poblacional, así como tasas de supervivencia. La principal ventaja del método es que permite obtener buenas estimaciones del tamaño poblacional. Por otro lado, la principal desventaja es que requiere de una buena cantidad de tiempo invertido, además de que las posibilidades de capturar una cantidad importante de animales pequeños y de desplazamiento rápido son bajas. La técnica de marcaje – recaptura se aplica de modo bastante similar a lo mencionado anteriormente en la sección de anfibios.

5.4. MONITOREO DE AVES: IMPORTANCIA Y METODOLOGÍAS. Las aves son animales muy móviles, aunque bastante conspicuos y fáciles de identificar. Sus tamaños poblacionales son difíciles de estimar de manera adecuada. Sin embargo, las aves constituyen uno de los grupos más estudiados y se cuenta con mucha información disponible acerca de su ecología, estimaciones de sus tamaños poblacionales, etc. Entre las principales metodologías utilizadas para aves se encuentran las siguientes: a.

Conteos totales: Esta metodología se recomienda para especies conspicuas, por lo general, especies que viven en colonias o bandadas. Los conteos totales permiten evaluar presencia – ausencia y realizar estimaciones del tamaño poblacional. Además permite calcular el tamaño de las colonias o bandadas. Se requiere de un nivel de experticia en identificación visual de diferentes especies de aves. La ventaja del conteo total es que es una metodología simple, mientras que la principal desventaja es que puede requerir una gran cantidad de trabajo de campo y planeamiento para colonias o áreas grandes.

b.

Transectos lineales: Esta metodología se aplica para varias especies, especialmente las que tienen amplia distribución o especies comunes que viven en áreas abiertas. Nos permite evaluar presencia – ausencia e índices para estimar tamaños poblacionales. Además, mediante esta metodología también se puede evaluar la proporción de sexos y la densidad poblacional. Se requiere que los evaluadores tengan experticia en la identificación visual de especies, así como en la identificación de cantos y llamadas. La principal ventaja de esta metodología es que es versátil y eficiente. Sin embargo, la principal desventaja es que se basa en habilidades precisas que por lo tanto requieren de habilidad y experiencia en la interpretación y el trabajo de campo.

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39

Monitoreo Biológico c.

Puntos de conteo: Los puntos de conteo se recomiendan para evaluar cualquier especie de ave. Mide la presencia – ausencia, índices de estimación del tamaño poblacional, densidad poblacional y proporción de sexos. Es un método adecuado para evaluar áreas de vegetación densa, mientras que su aplicación en áreas abiertas no es eficiente. Se requiere que los evaluadores sepan identificar a las especies visualmente, y además que sepan identificar sus cantos y llamadas. Las ventajas y desventajas de esta metodología son muy similares a las mencionadas para el método de transectos lineales.

d.

Captura y anillamiento: Esta metodología se aplica para cualquier especie de ave, y principalmente evalúa presencia – ausencia e índices de estimación de tamaño poblacional. Además, también provee información de estructura de edades, proporción de sexos y éxito reproductivo. Para realizar anillamientos se requiere haber sido capacitado y tener licencia en anillamiento de aves. La principal ventaja de la captura y anillamiento de aves es que es el mejor método para evaluar la mortalidad, entre otras variables. La principal desventaja, por otro lado, es que es una técnica que requiere de una gran demanda de tiempo y de habilidades especiales del evaluador.

Figura 5.7: Modos adecuados para sujetar y anillar aves de pequeño y mediano tamaño

En el caso de aves pequeñas, se estila instalar redes de neblina para que las aves pequeñas que pasan por el área, queden atrapadas (Figura 5.8) para que los evaluadores puedan evaluarlas adecuadamente.

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Monitoreo Biológico Figura 5.8: Paseriforme atrapado en red de neblina.

5.5. MONITOREO DE MAMÍFEROS: IMPORTANCIA Y METODOLOGÍAS. Los mamíferos conforman un grupo que se caracteriza por una gran variedad en cuanto a comportamientos y tamaños corporales. Esta última característica resulta de vital importancia al momento de elegir una u otra metodología de evaluación de poblaciones: no será lo mismo evaluar una población de roedores pequeños que una población de elefantes o incluso cetáceos (que poseen las especies más grandes del planeta, incluso las más grandes que hayan existido en la historia de la Tierra, como la Ballena Azul). En general se consideran dos tipos de metodologías para evaluar mamíferos: métodos indirectos y métodos directos. Algunos de estos métodos para evaluar mamíferos se describen a continuación: Métodos indirectos: a. Conteo de sitios de apareamiento o nidos: Esta metodología es aplicable a carnívoros, roedores y lagomorfos. Permite evaluar presencia – ausencia, índices para estimar el tamaño poblacional, y presencia de juveniles a partir de rastros de comida. La principal ventaja de esta metodología es que es relativamente buena cuando se aplica a especies que tienen sitios de apareamiento y/o nidos notorios. La principal y gran desventaja del método es que debido puede hacer que se incremente la presión de depredadores debido a que quedan signos de perturbación cerca de los nidos, lo cual puede ser una marca que los depredadores utilicen para llegar al nido. b.

Conteo de heces: Esta técnica es aplicable principalmente para carnívoros, ungulados, lagomorfos y roedores. Permite evaluar presencia – ausencia, índices de estimación del tamaño poblacional y patrones de distribución. La principal ventaja de esta metodología es que es muy útil para especies elusivas, permitiendo estudiar la estructura poblacional a través del análisis de ADN. Además, permite estimar el tamaño poblacional en el caso de muchas especies, como venados, conejos, etc. La principal desventaja de este método es que muchas especies relacionadas pueden tener heces bastante similares, por lo que se requiere de un nivel de experticia en identificación de heces bastante alto.

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Monitoreo Biológico Figura 5.9: Heces de venado en los bosques montanos de Kañaris.

c.

Rastros de forrajeo: Esta metodología es aplicable principalmente a carnívoros, ungulados, roedores, lagomorfos e insectívoros. Permite evaluar presencia – ausencia, así como patrones de distribución e índices relativos para el tamaño poblacional. La principal ventaja de esta metodología es que es un método simple además de que puede proveer una medición rápida y fácil. Las principales desventajas, por otro lado, están relacionadas con el hecho de que no se pueden hacer estimaciones cuantitativas de la población y que en el caso de animales herbívoros, el nivel de daño que muestran las plantas de las que se alimentan depende mucho de la abundancia de otros alimentos, además de que la actividad de los animales varían según la temporada.

Figura 5.10: comedero de oso de anteojos, en el que se aprecian restos de bromelias

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Monitoreo Biológico d.

Huellas: Aplicable a carnívoros, ungulados, roedores, lagomorfos e insectívoros. Permite evaluar presencia – ausencia y patrones de distribución. La principal ventaja de este método es su simplicidad y su idoneidad para aplicarla a especies elusivas. Por otro lado, las desventajas están relacionadas a la incapacidad del método para realizar estimaciones cuantitativas del tamaño poblacional, a que las huellas en muchas ocasiones son difíciles de distinguir entre especies relacionadas, y que la actividad de los animales está determinada por la temporada. También se pueden registrar rasguños hechos por animales grandes en la superficie de árboles, por ejemplo. Las trampas de huellas pueden ubicarse mediante transectos, o situándolas de manera aleatoria dentro del área a evaluar. El procedimiento a seguir es acondicionar porciones del terreno de tal forma que el paso de un animal deje una huella claramente identificable sobre el terreno. Para ello, se preparan cuadrantes de 1 m2 de tal manera que se encuentren libres de hojas y piedrecillas, las cuales se eliminan tamizando el suelo superficial. Posteriormente, se humedece ligeramente el suelo para favorecer una mejor impresión al momento de que un animal pise el terreno preparado. Figura 5.11: Preparación y acondicionamiento de trampas de huellas.

e.

Recolección de pelos: Esta metodología es aplicable a carnívoros, roedores e insectívoros principalmente. Permite evaluar presencia – ausencia y nivel de actividad dentro del área evaluada. Las principales ventajas de este método son: es una metodología simple, además es mucho menos invasiva que trabajar con trampas y también permite analizar el ADN de los animales, lo cual puede ser útil para analizar la estructura poblacional. Además, requiere de poco esfuerzo al momento de la colecta. Por otro lado, las principales desventajas de esta metodología son: no se puede utilizar para estimar cuantitativamente el tamaño poblacional, y la dificultad que supone identificar pelos correspondientes a especies estrechamente relacionadas.

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43

Monitoreo Biológico Los pelos usualmente se pueden encontrar con facilidad en los troncos de los árboles o en el suelo. En ocasiones, algunos mamíferos como los pumas o los osos de anteojos trepan a los árboles para alimentarse o descansar. También aprovechan la superficie rugosa de los árboles para rascarse o dejar impregnadas marcas territoriales olfativas. Todas estas actividades hacen probable que de desprendan pelos del cuerpo del animal y queden enganchados en otras superficies, tal y como se muestra en la Figura 5.12. Figura 5.12: Pelos de oso andino enganchados en un árbol.

Métodos directos: a. Transectos: Esta metodología es aplicable a lagomorfos, ungulados, y a veces roedores y carnívoros. Permite evaluar presencia – ausencia, estimaciones del tamaño poblacional y proporción de sexos. La principal ventaja de la metodología de transectos es que es el método más fácil para evaluar áreas de menos de 1000 km2. Además, en general, se puede decir que es un buen método para evaluar especies conspicuas. Por otro lado, la principal desventaja es que algunos individuos puede que no sean contados en áreas de vegetación densa o cuando existen agrupaciones de animales muy densas. El establecimiento de los transectos se realiza de la misma manera para cualquier grupo taxonómico. Ya en el Capítulo 4 se ha explicado brevemente la forma en la que se trabaja mediante transectos. b.

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Puntos de conteo: Esta metodología es aplicable a roedores, lagomorfos y ungulados. Al igual que el método de transectos, permite evaluar presencia – ausencia, estimaciones del tamaño poblacional y proporción de sexos. La principal ventaja del método es que es bastante eficiente y requiere menos esfuerzo que el método de transectos. Además, es un buen método para evaluar especies conspicuas. Sin embargo, las principales desventajas son: la evaluación en áreas pequeñas pueden ser poco representativas, una vegetación densa puede afectar el avistamiento de individuos, y este avistamiento o detectabilidad disminuye a medida que aumenta la distancia entre el animal y el observador. Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico c.

Captura de animales vivos: Esta metodología se aplica principalmente a roedores, lagomorfos, insectívoros, carnívoros y ungulados. Permite evaluar presencia – ausencia, estimaciones del tamaño poblacional, proporción de sexos, estructura poblacional y proporción de edades. La principal ventaja de esta metodología es que a partir de los individuos capturados se puede extraer una gran cantidad de información. Por otro lado, esta metodología supone algunas desventajas, como el hecho de que las trampas pueden ser costosas, el muestreo puede demandar mucho tiempo si la especie tiene densidades bajas, las condiciones climáticas afectan la eficiencia de las trampas, y el hecho de que las trampas deben ser revisadas como mínimo cada 4 horas, lo que hace que este método sea bastante demandante en términos de tiempo, esfuerzo y dinero.

d.

Marcaje – recaptura: Esta metodología es aplicable principalmente a roedores, lagomorfos, insectívoros, carnívoros y ungulados. Permite evaluar índices para estimar el tamaño poblacional, supervivencia, migración, reclutamiento, y estructura poblacional. La principal ventaja de este método es que provee de resultados muy precisos y poco sesgados. Sin embargo, supone algunas desventajas: requiere de varios eventos de captura, el método no es apropiado para especies que poseen rangos de distribución amplios ni para especies fuertemente territoriales.

En general, se ha podido apreciar que las diversas metodologías de muestreo poblacional se pueden aplicar a diferentes organismos, variando ligeramente algunos detalles y escalas. Usualmente la combinación de las metodologías mencionadas genera resultados interesantes, puesto que se pueden obtener estimaciones para una mayor cantidad de características. Por ejemplo, una metodología de transectos se puede combinar con la metodología de trampa de huellas, permitiendo de esta forma un adecuado muestreo representativo del área total al mismo tiempo que se instalan los cuadrantes para muestrear huellas. Lo mismo se puede hacer combinando transectos con la instalación de trampas para marcaje y captura, por ejemplo. Para concluir, se puede decir que el monitoreo biológico es importante para realizar un seguimiento constante al estado de conservación de un ecosistema, y una buena forma de hacerlo es a través del estudio de las poblaciones de diversas especies pertenecientes a varios grupos taxonómicos. Si tenemos en cuenta que un ecosistema está conformado por los factores abióticos del medio y los organismos biológicos, entonces veremos que existe una importante conexión e interacción entre todos estos elementos, pudiendo detectar cambios importantes en el sistema si es que ha habido un cambio o perturbación sobre algunos organismos o mediante la alteración de dichos elementos abióticos, los cuales pueden verse afectados mediante la contaminación y la fragmentación de hábitat principalmente.

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45

Monitoreo Biológico

6

INDICADORES BIOLÓGICOS

Los indicadores biológicos o ecológicos son por lo general organismos o atributos de un ecosistema que pueden ser utilizados como aspectos clave para el monitoreo biológico. Debido a que las diferentes especies poseen requerimientos físicos, químicos y ecológicos, la alteración de cualquiera de estos requerimientos repercutirá negativamente en las poblaciones de diversos organismos. Esta respuesta de los organismos frente a los cambios químicos, físicos y/o ecológicos del hábitat permite determinar los diferentes aspectos del estado de salud de un ecosistema a través de la evaluación de unas pocas especies o comunidades. Por lo general, si hablamos a nivel de especies, una especie indicadora tiene que tener límites de tolerancia o requerimientos ecológicos estrechos (soportar rangos estrechos de pH, temperatura, metales pesados en sangre, baja utilización del hábitat, especialización en pocos tipos de alimento, etc.). En general, los indicadores biológicos incluyen diversas categorías, las cuales se mencionan a continuación. 6.1. INDICADORES ECOLÓGICOS COMO INDICADORES DE CONSERVACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS. Los indicadores ecológicos están conformados básicamente por especies indicadoras (también llamadas especies sucedáneas), las cuales son especies particulares que representan a otras especies o a los diferentes aspectos del entorno y que se consideran en un monitoreo para poder alcanzar un objetivo de conservación (Caro 2010). En general, las especies indicadoras o sucedáneas miden el estado de conservación de los ecosistemas. En teoría, se supone que el estudio o monitoreo parcial de una fracción de un ecosistema permitirá la conservación de una gran parte o de todo un ecosistema. Además, existen diferentes tipos de especies indicadoras, tal y como veremos a continuación. En la Tabla 2.3. se describen los atributos que tiene cada una de estas especies sucedáneas. a.

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Especies indicadoras de salud ambiental: Son especies que están estrechamente ligadas a las condiciones ambientales particulares, y por lo tanto, su presencia o ausencia será un indicativo de si el ecosistema presenta alteraciones ambientales o no. Debido a que son muy sensibles a cambios ambientales (positivos o negativos), son muy útiles para detectar contaminación por compuestos tóxicos, pérdida de hábitat, entre otras condiciones. Algunos ejemplos de especies indicadoras de salud ambiental son los líquenes (contaminación del aire), algunas especies de aves (pérdida de bosques), macroinvertebrados bentónicos (perturbaciones antropogénicas como contaminación del agua y pérdida de hábitat debido a la minería).

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Monitoreo Biológico Figura 6.1: Líquenes sobre un árbol en un bosque de neblina.

b.

Especies indicadoras poblacionales: Este tipo de especies indicadoras permiten calcular las variaciones poblacionales de otras especies con las que interactúan debido a cambios ambientales. Un ejemplo es la relación depredador - presa. Por ejemplo, si el tamaño poblacional de un depredador considerado como indicador poblacional disminuye notoriamente, entonces también se esperará que las poblaciones de presas también han disminuido. En general, una especie servirá de indicadora poblacional de otras especies si es que posee alguna relación estrecha con esas otras especies, como por ejemplo, competencia, simbiosis, depredación, parasitismo, etc.

Figura 6.2: Relación entre depredador y presa.

c.

Especies indicadoras de biodiversidad: Son aquellas especies que se encuentran asociadas a zonas con alta riqueza de especies, es decir, zonas en donde habita un alto número de especies. Por ejemplo, las plantas briófitas se consideran especies indicadoras de biodiversidad, ya que sus poblaciones están asociadas a una alta riqueza de especies de plantas vasculares, aves, insectos, etc.

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Monitoreo Biológico Figura 6.3: Plantas briófitas indicadoras de biodiversidad.

d.

Especies paragua: Son especies que requieren de grandes extensiones de territorio para que se puedan mantener poblaciones mínimas viables. Las especies paragua por lo general son de tamaño considerable, poseen una amplia distribución territorial, y tienen un ciclo generacional largo. Ejemplos de especies paragua son: el oso andino o de anteojos, el ñu africano, el pájaro carpintero, etc. Estas especies son utilizadas para el establecimiento de áreas protegidas, ya que protegiendo a una especie paragua, también se protege a toda una variedad de otras especies con las que comparte el hábitat. Además, la utilidad de las especies paragua como especies indicadoras reside en el hecho de que en muchos casos, sus tamaños poblacionales son sensibles a las perturbaciones humanas.

e.

Especies bandera: Las especies bandera son aquellas que tienen características llamativas, y que por ese motivo sirven como símbolo para atraer la atención de diversas instituciones en relación a su conservación. En muchas ocasiones, una especie bandera también puede servir como especie indicadora si es que es sensible a los cambios ambientales y a la perturbación humana. Ejemplos de especies bandera son el tapir de montaña, el panda gigante, el gallito de las rocas, entre otras.

f.

Especies clave: Las especies clave son aquellas especies que son de vital importancia para el mantenimiento de las poblaciones de otras especies, debido a que mantienen una gran cantidad de interrelaciones ecológicas con dichas especies. Si una especie clave desaparece de un ecosistema, las poblaciones de muchas otras especies se verán afectadas. Además, las especies clave contribuyen a mantener la estructura del ecosistema en su conjunto. Su utilidad como especies indicadoras depende de si son especies sensibles a los cambios ambientales y si esa susceptibilidad se manifiesta en las poblaciones de otras especies

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Monitoreo Biológico Tabla 2.3: Atributos que caracterizan a las especies sucedáneas.

En general, las especies indicadoras y sucedáneas permiten tener un buen panorama de lo que sucede en un ecosistema. En el caso del monitoreo biológico se pueden evaluar aspectos bioquímicos, como por ejemplo la concentración de metales en sangre, o también aspectos ecológicos, como por ejemplo el tamaño poblacional de diversas especies, la riqueza específica de una localidad, etc. La principal ventaja de utilizar indicadores biológicos versus la medición directa de la concentración de contaminantes por ejemplo, es que al evaluar organismos, se pueden medir las consecuencias de dichos contaminantes en un tiempo largo, ya que los contaminantes de cualquier tipo poseen tiempos de permanencia variables en un ecosistema. Si la población de un organismo cualquiera que es sensible a cambios ambientales o contaminación disminuye, nos indicaría el tiempo que determinado contaminante ha estado presente en un ecosistema y cuánto tiempo tardan los organismos en asimilarlos y en verse afectados.

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Monitoreo Biológico

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APLICACIONES A ACTIVIDADES MINERO-METALÚRGICAS

El monitoreo biológico, como ya se ha comentado en capítulos anteriores, tiene como principal finalidad hacer un seguimiento y evaluación de diferentes características de los ecosistemas para ver si cambian en el tiempo. Además, en el caso de que existan cambios, mediante el monitoreo de ciertos parámetros e indicadores, se puede saber debido a qué factores es que se ha producido dicho cambio. Las aplicaciones del monitoreo biológico pueden ir desde el ámbito de la conservación de la naturaleza, hasta el ámbito de la restauración y atenuación de impactos debido a actividades extractivas. A continuación veremos algunas aplicaciones del monitoreo biológico en el sector minero-metalúrgico:

7.1. APLICACIONES DEL MONITOREO BIOLÓGICO EN EL SECTOR MINERO-METALÚRGICO. En general, la aplicación del monitoreo biológico en el sector minero-metalúrgico está relacionada con los impactos que pueda ejercer la actividad minera sobre el entorno, ya que los sitios de explotación de minerales usualmente se ubican en zonas naturales que poseen una biodiversidad característica, así como una importancia ecológica, hidrológica y a nivel del ciclo de nutrientes. Por este motivo, el monitoreo está orientado hacia la evaluación y seguimiento de tres aspectos principales: a. Grado de deforestación y pérdida de hábitat: Las actividades extractivas en general pueden incrementar el grado de deforestación en una zona determinada. Para poder explotar los yacimientos minerales del subsuelo y establecer las instalaciones mineras se necesita despejar la zona, es decir, remover la cobertura vegetal del área. Sin embargo, el área del hábitat perdido no se restringe únicamente a la zona de extracción de la mina, sino también indirectamente a buena parte de la zona circundante. Esto se puede deber a muchos factores, como por ejemplo, la construcción de carreteras y/o caminos que faciliten el tránsito de maquinaria pesada dentro de la zona de extracción, así como el transporte del mineral extraído, personal, herramientas, insumos, etc. Figura 7.1: Fragmentación de hábitat y deforestación debido a la construcción de carreteras.

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Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico Tal y como se aprecia en la Figura 6.1., la construcción de carreteras y/o caminos contribuye a la fragmentación de hábitats y a la deforestación, y por ende, a la pérdida progresiva de hábitats. Por este motivo, el monitoreo biológico será de utilidad para evaluar los diversos impactos que genera la actividad minera y todo lo que conlleva, hacia el entorno natural. La evaluación de la cobertura vegetal, la presencia de especies indicadoras (plantas y animales), y su distribución, pueden darnos una buena idea de si el ecosistema cambia o no; si se pierden especies o no; o si la distribución de las especies se ve disminuida o no. Esto se podrá evaluar siguiendo las metodologías mencionadas en los capítulos anteriores e incluso en las prácticas de campo planteadas para el curso, las cuales se detallan más adelante. En la Figura 6.2., se muestra una imagen de una zona de extracción minera, en la que se aprecia la magnitud de la pérdida y fragmentación de hábitat, así como el grado de deforestación dentro de dicha zona. Figura 7.2: Fragmentación y pérdida de hábitat debido a la minería.

b.

Grado de contaminación del agua, aire y suelo: El grado de contaminación del aire, agua y suelo puede influir notoriamente sobre la presencia de diversas especies de flora y fauna, lo cual puede tener consecuencias sobre las cadenas tróficas, el ciclo de nutrientes, e incluso sobre el balance hídrico de un área. Por este motivo, será de gran utilidad aplicar metodologías de muestreo para organismos acuáticos y terrestres sensibles a la contaminación, como por ejemplo algas y peces a nivel acuático, o sobre poblaciones de líquenes, escarabajos o aves a nivel terrestre. El cambio en el tamaño poblacional y distribución de estas especies pueden ayudarnos muchísimo al momento de detectar cambios en el ecosistema debido a contaminación.

c.

Tasas de extinción y sucesión: Las actividades extractivas, particularmente la minería, pueden causar perturbaciones en el ambiente y por lo tanto, pueden incrementar la probabilidad de que ocurran eventos de extinción de especies, ya sea a nivel local o regional. En las últimas décadas se han extinguido decenas de especies por la acción directa o indirecta de la actividad minera, esto debido a los impactos negativos sobre el medio ambiente y la contaminación por metales pesados, por aguas

Saber, Saber hacer, Saber ser

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Monitoreo Biológico servidas, o por emisión de gases nocivos. Las especies más vulnerables son aquellas que poseen una distribución restringida, como las especies endémicas, que son especies que sólo existen en zonas geográficas específicas y por lo general reducidas. Por este motivo, el monitoreo biológico servirá para realizar un seguimiento de la disminución de las poblaciones de ciertas especies. De este modo, se podrán tomar decisiones de intervención para evitar la extinción a nivel local y/o regional. Cuando una mina deja de operar se pone en práctica lo que se conoce como Plan de Cierre. Entre otras cosas, se busca restaurar y/o biorremediar el ambiente con el fin de que las condiciones retornen a su estado anterior inicial. Básicamente esto supone lo que se conoce como sucesión ecológica, es decir, la regeneración del ambiente con un cambio en la composición y distribución de especies. Sin embargo, en un escenario en donde ha ocurrido sucesión, hay especies que antes no había y algunas otras que se extinguieron definitivamente. Por este motivo, el monitoreo antes, durante y después de la actividad minera en una zona en particular es importante y deseable para al menos minimizar lo más posible los efectos de la sucesión.

7.2.

APLICACIONES ESPECÍFICAS DEL MONITOREO BIOLÓGICO AL SECTOR MINERO-METALÚRGICO.

Existen múltiples aplicaciones específicas del monitoreo biológico al sector minero, aunque debido a que las aplicaciones pueden ser múltiples, veremos algunas de ellas a continuación: a.

Monitoreo de poblaciones de plantas briófitas: Las plantas briófitas o plantas no vasculares son plantas bastante sensibles a los cambios ambientales, particularmente a la presencia de contaminantes en el agua, aire y suelo, por lo que sirven como indicadores de contaminación. Además, son indicadores de presencia de depósitos minerales, por lo que su función indicadora es de doble interés. Por esta razón, es importante el monitoreo de ciertas especies de plantas briófitas.

b.

Monitoreo de árboles: En muchas zonas como bosques, los árboles de distintas especies son importantes por varias razones: sirven como base de la cobertura vegetal, permiten la presencia de diversas especies animales, crean un microclima particular, generan lluvias en la zona, almacenan el carbono atmosférico, etc. Por este motivo, el monitoreo de las poblaciones de árboles es vital para saber el estado de un ecosistema y los posibles impactos que las actividades mineras ejercen sobre el ambiente, particularmente en lo que se refiere a la deforestación y la pérdida y fragmentación de hábitat.

c.

Evaluación de índices de diversidad: Permiten monitorear el número de especies presentes en un área y hacer comparaciones entre distintos sitios o incluso para un mismo sitio en diferentes tiempos. El cálculo de índices de diversidad es entonces un componente vital de un monitoreo biológico.

d.

Monitoreo de especies útiles en la biorremediación: Existen diversos organismos que se encuentran de forma natural en distintos ambientes, y que tienen la capacidad de restaurar o biorremediar ambientes acuáticos. Entre estos organismos tenemos a las plantas briófitas, algunas bacterias y algunas plantas vasculares acuáticas. Monitorear las poblaciones de estas especies será de utilidad porque su presencia permite mitigar o atenuar los impactos de la contaminación del agua.

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Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico En la siguiente sección se desarrollan algunas de estas aplicaciones anteriormente mencionadas del monitoreo biológico al ámbito minero-metalúrgico. Para ello, estas aplicaciones se han estructurado en 3 prácticas de campo y un taller práctico, los cuales en conjunto constituyen una muy buena herramienta para evaluar ecosistemas y hacer el seguimiento de estos en el tiempo.

Prácticas del curso de Monitoreo Biológico. 1.

Taller de herramientas matemáticas para el monitoreo biológico.

a.

Cálculo de índices de diversidad alfa.



Índice de Shannon-Wiener (H’): La fórmula es la siguiente:

En donde:

Además, a partir de índice de Shannon, se calcula la equitatividad mediante la siguiente fórmula:

Para calcular H’max:



Índice de Simpson (1-D): Se utiliza la siguiente fórmula:

En donde pi utiliza la misma fórmula que en el caso de Shannon. El cálculo de ambos índices de diversidad alfa, así como el de la equitatividad se realizará en Microsoft Excel, a través de la utilización de un cuadro. Para calcularlos, se utilizarán los datos de las abundancias de varias especies de aves en dos localidades, tal y como se muestra en la siguiente tabla:

Saber, Saber hacer, Saber ser

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Monitoreo Biológico Localidades Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Especie Phalacrocorax olivaceus Ardea alba Egretta thula Mycteria americana Ciconia maguari Phimosus infuscatus Plegadis chi Jacana jacana Dendrocygna viduata Dendrocygna autumnalis Chauna torquita Himantopus melanurus Charadrius collares Calidris melanotos Tringa flavipes Total de individuos

A 32 24 14 6 8 8 2 3 5 0 3 6 3 3 1

B 0 13 6 0 2 0 0 7 54 31 0 10 0 0 0

118

123

Luego, se completará la siguiente tabla: Localidad A Especie Phalacrocorax olivaceus Ardea alba Egretta thula Mycteria americana Ciconia maguari Phimosus infuscatus Plegadis chi Jacana jacana Dendrocygna viduata Dendrocygna autumnalis Chauna torquita Himantopus melanurus Charadrius collares Calidris melanotos Tringa flavipes

pi

pi2

pi log2 pi

Localidad B pi

pi2

pi log2 pi

Finalmente, con los cálculos obtenidos en la tabla anterior, se puede calcular los siguientes índices para luego comparar entre ambas localidades:

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Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico Localidad A pi Shannon

b.

pi log2 pi

pi2

pi ∑ pi log2 pi

H'= -∑ pi log2 pi

H'= -∑ pi log2 pi

∑

Equitatividad

Localidad B

∑ pi log2 pi Dominancia Simpson Riqueza

pi2

pi2

pi log2 pi

∑ pi2

D = 1 - ∑ pi2 S

D = 1 - ∑ pi2 S

H'max = log2S

H'max = log2S

E = H'/H'max

E = H'/H'max

Cálculo de índices de diversidad beta y de similitud.

El índice de diversidad beta que calcularemos será el índice de Whittaker. Su fórmula es la siguiente:

En donde:

S: Riqueza. α: Nº promedio de especies registradas.

Debido a que este índice es cualitativo, no se requiere conocer las abundancias de las especies, sino solamente su presencia o ausencia. Para ello se trabajará con la siguiente lista de especies y sus datos de presencia (1) y ausencia (0): Localidad A Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Especie Chaunus marinus Ollotis valliceps Craugastor berkenbuschii Craugastor loki Craugastor mexicanus Craugastor pygmaeus Craugastor rhodopis Craugastor sp,14 Craugastor sp,5 Craugastor sp,8 Craugastor sp,9

Saber, Saber hacer, Saber ser

P1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1

P2 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0

P3 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0

P4 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0

P5 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1

P6 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0

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Monitoreo Biológico 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

Syrrhophus nitidus Syrrhophus cystignathoides Hyalinobatrachium fleishmanni Ecnomiohyla miotympanum Charadrahyla taeniopus Smilisca baudinii Leptodactylus fragilis Hypopachus variolosus Lithobates berlandieri Lithobates vaillanti Bolitoglossa platydactyla Parvimolge towsendi Pseudoeurycea sp, Kinosternon herrerai Hemidactylus mabouia Sceloporus variabilis Norops sericeus Norops schiedii Scincella gemmingeri Cnemidophorus guttatus Coniophanes fissidens Drymarchon corais Drymobius margaritiferus Geophis semidoliatus Ninia diademata Spilotes pullatus Atropoides nummifer Total de especies

0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 27

1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 24

0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 15

0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 16

1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 14

0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 12

Debido a que se debe calcular el valor de los índices de Whittaker para cada comparación entre dos localidades, se debe utilizar el siguiente cuadro:

P1

S

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Índices de Whittaker P2 P3 P4 P5

P6

P1 P2 P3 P4 P5 P6

Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico Ya que el anterior es un cuadro de doble entrada, las celdas ubicadas hacia la izquierda de las celdas negras servirán para calcular la riqueza de las dos localidades evaluadas en su conjunto. Por otro lado, las celdas ubicadas hacia la derecha de las celdas negras, servirán para calcular el valor final de los índices de Whittaker para cada comparación de dos localidades o parcelas. La finalidad de este ejercicio es comparar los valores. Los mayores valores del índice de Whittaker significarán que entre esas dos localidades existe el mayor nivel de recambio de especies. 

Coeficiente de similitud de Jaccard: Este coeficiente se calcula mediante la siguiente fórmula:

En donde:

a: Nº de especies presentes en el sitio A b: Nº de especies presentes en el sitio B c: Nº de especies presentes tanto en A como en B

Se utiliza la misma lista de especies que para el cálculo del índice de diversidad de Whittaker. En base a dicha lista se calculan los coeficientes en el siguiente cuadro:

P1

c

Coeficientes de Jaccard P2 P3 P4 P5

P6

P1 P2 P3 P4 P5 P6

De forma similar al caso del cálculo de los índices de Whittaker, en las celdas ubicadas hacia la izquierda de las celdas negras se calcula c, mientras que en las celdas ubicadas hacia la derecha de las celdas negras, se calculan los coeficientes propiamente dichos. Finalmente, los mayores valores indican mayor similitud entre las dos localidades comparadas en relación a su composición de especies. 2.

Práctica de campo: aplicación de la metodología de los cuadrantes para evaluar poblaciones de plantas pequeñas.

Materiales:  5 winchas.  1 flexómetro.  2 rollos grandes de pabilo.  Tijeras o cuchillas.  Libreta de notas. Saber, Saber hacer, Saber ser

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Monitoreo Biológico La práctica se desarrollará en el distrito de Cocachacra en la provincia de Huarochirí. Se utilizará un campo de cultivo abandonado en donde hay varias especies de plantas consideradas como maleza. Debido a que la maleza crece en forma desordenada (a diferencia de un cultivo), se puede utilizar para la presente práctica. Se procede a delimitar la zona de evaluación y se mide su área. Luego se aplicará un muestreo sistemático en forma de zigzag, como se muestra en la siguiente figura:

En cada punto de evaluación se construye una parcela o cuadrante de 1 m2 (1 metro por lado), y a su vez, esta se subdivide en 100 cuadrados más pequeños. La densidad del cuadrante se determinará contando el número de individuos de la especie evaluada en el cuadrante. De este modo se obtendrá el número de individuos/m2. Además, el porcentaje de cobertura se hallará contando cuántos cuadraditos pequeños muestran presencia de al menos un individuo de la especie evaluada. Para saber cuál es el número de cuadrantes óptimo para el muestreo, se construye una curva de performance, en donde se grafica el número de parcelas en el eje X y la densidad acumulada en el eje Y. La densidad acumulada se halla mediante un cuadro, como el ejemplo siguiente:

Parcela 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Promedio

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Nº Nº individuos acumulado 1200 1200 2130 3330 1780 5110 2820 7930 3130 11060 2280 13340 1180 14520 1560 16080 3850 19930 2670 22600 3410 26010 2730 28740 3000 31740 1260 33000 1900 34900 1840 36740 2550 39290 2311

Densidad acumulada (ind/km2) 1200 1665 1703 1983 2212 2223 2074 2010 2214 2260 2365 2395 2442 2357 2327 2296 2311

% de cobertura 67 55 71 46 58 52 63 64 50 43 48 47 54 70 69 49 61 57

Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico Tomando las columnas “parcela” y “densidad acumulada” se puede construir una curva de performance, tal y como se muestra a continuación:

El número de parcelas a muestrear nos lo da el punto en el cual la curva se empieza a estabilizar. Además, el promedio del Nº de individuos registrados en todos los cuadrantes es la densidad de la muestra (Nº ind/m2), la cual se puede extrapolar al área total y mediante ese valor estimar el número de individuos existentes en toda el área de evaluación, de la siguiente forma: Nº individuos estimados = densidad de la muestra x área de la zona evaluada. Para la cobertura se trabaja de forma similar.

3.

Práctica de campo: Evaluación de las poblaciones de árboles mediante el método del individuo más cercano.

Materiales:  Winchas.  Flexómetro.  Libreta de apuntes. Esta práctica se realizará en la zona de Cocachacra o cualquier otra zona apropiada en donde haya árboles grandes. El procedimiento es el siguiente: se realizará un muestreo aleatorio, ya sea estableciendo los puntos de conteo al azar, o estableciendo varios transectos lineales dispuestos al azar a lo largo de los cuales se establecen puntos de conteo. En cada punto de conteo se mide la distancia desde el observador hasta el árbol más cercano, registrando dicha distancia. La forma de evaluación se muestra en la siguiente figura:

Saber, Saber hacer, Saber ser

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Monitoreo Biológico

Con los datos obtenidos se puede llenar una tabla similar a la mostrada a continuación: Puntos de conteo

Distancia del punto de conteo al árbol más cercano (en metros).

Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Punto 6 Punto 7 Punto 8 Punto 9 Punto 10 Punto 11 Punto 12 Promedio Para calcular la densidad de árboles en la zona, se emplea la siguiente fórmula:

En donde Dm es el promedio de las distancias registradas para los diferentes puntos de conteo. A partir de la densidad hallada, se puede estimar el número de árboles en la totalidad del área evaluada, de un modo similar al explicado para la práctica de Cuadrantes. 4. Práctica de campo: Evaluación de insectos mediante trampas pitfall. Las trampas pitfall o trampas de caídas son muy útiles para capturar diversas especies de insectos terrestres, sobre todo aquellos insectos activos como hormigas y escarabajos. Las trampas pitfall son de construcción bastante sencilla y requieren instalar las trampas en la zona a evaluar para después revisarlas cada día. Básicamente una trampa pitfall consta de un recipiente de unos 15 cm de largo y de superficie lisa (pueden utilizarse botellas de plástico o vidrio) el cual se sitúa en un agujero hecho por el evaluador en el suelo de tal forma que el borde del recipiente quede a ras del suelo. Posteriormente, se llena el recipiente con un líquido para impedir que los insectos atrapados huyan, como

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Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico por ejemplo, agua, solución salina, solución de alcohol al 70%), ácido acético al 5%, etc. Una vez instalado el recipiente en el suelo, se disponen 4 piedras pequeñas alrededor de la trampa y sobre ellas se pone un techo que puede ser un cuadrado de madera de 10 x 10 cm para proteger la trampa de las condiciones climáticas, así como para evitar que aves o pequeños mamíferos se coman los insectos atrapados. Los materiales necesarios son:  2 rollos grandes de pabilo.  1 flexómetro.  4 tijeras.  25 botellas vacías de gaseosa de ½ litro.  25 cuadrados de madera de 10 x 10 cm.  1 jarra de plástico graduada de 1 litro.  2 litros de vinagre tinto. Con estos datos podemos calcular un índice de captura por unidad de esfuerzo. Para el caso de las trampas pitfall, la unidad utilizada sería Nº de individuos/trampa. Este índice nos permitirá comparar entre localidades y comparar una misma localidad en diferentes momentos. En la siguiente figura se muestra la estructura que debe tener una trampa pitfall y cómo se debe disponer en el suelo.

La disposición de las trampas puede realizarse mediante un muestreo aleatorio o sistemático. Una forma sencilla de trabajar en terrenos de poca extensión es utilizando muestreos sistemáticos, ya sea siguiendo un zigzag, o en forma de grillas.

5. Práctica de laboratorio: Biorremediación de aguas servidas utilizando Limnobium laevigatum. Limnobium laevigatum, también conocida como Buchón cucharita, es una planta acuática, propia de los humedales de la costa peruana. Se caracteriza por ser muy eficiente en la utilización de nutrientes del agua, por lo que se le aprovecha en la biorremediación o tratamiento de aguas residuales, modificando sus parámetros fisicoquímicos como pH, conductividad, demanda química de oxígeno (DQO), entre otros. En la siguiente figura se muestra una imagen de Limnobium laevigatum:

Saber, Saber hacer, Saber ser

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Monitoreo Biológico

La presente práctica consiste en analizar cómo se desarrolla Limnobium laevigatum en diferentes tipos de agua (aguas limpias y aguas servidas), midiendo los parámetros fisicoquímicos del agua, así como las características de las plantas. Los materiales a utilizar son:  10 vasos de tecnopor.  10 plántulas de Limnobium laevigatum.  Ph-metro y conductímetro.  Balanza digital.  Plumón indeleble de punta fina. Se trabajará en grupos de 4 personas. Cada grupo tendrá dos vasitos: uno de ellos con el tratamiento 1 (aguas servidas) y el otro con el tratamiento 2 (agua de caño). Se colocará una plántula de Limnobium laevigatum en cada vasito y se registrarán los siguientes datos:     

Número de hojas normales. Número de hojas cloróticas. Peso de la plántula. Longitud de la raíz. pH y conductividad del agua (ambos tratamientos).

Los parámetros anteriormente mencionados se evaluarán el inicio del experimento, y posteriormente se realizarán evaluaciones cada semana. En total, deberían realizarse 4 evaluaciones contando la medición inicial.

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Saber, Saber hacer, Saber ser

Monitoreo Biológico Glosario de términos:

Abundancia: número de individuos de una especie presentes en una zona determinada. Actividad extractiva: actividad realizada por el humano, que tiene como objetivo principal satisfacer la demanda de la industria para la fabricación de productos diversos. Biodiversidad: También llamada diversidad biológica. Se refiere a la diversidad de organismos y diversidad genética dentro de una zona geográfica. Biorremediación: Retorno de las condiciones de un ambiente dañado hacia sus condiciones iniciales utilizando organismos como plantas o bacterias. Cobertura vegetal: porcentaje de un área en la que se encuentra presente una especie o un tipo de vegetación. Cuadrante: Porción de terreno o parcela delimitada en forma de cuadrado que nos servirá para evaluar todos los organismos que hayan dentro. Usualmente es útil para muestrear organismos que se encuentran fijos al terreno. Deforestación: Pérdida de cobertura vegetal, principalmente pérdida de árboles debido a actividades como la tala o la quema. Dominancia: Mide el grado de heterogeneidad entre las abundancias de diferentes especies dentro de un área. Una especie es dominante cuando posee una alta proporción de individuos comparada con otras especies de la misma localidad. Ecología: ciencia que estudia la interrelación entre los organismos y su ambiente. Ecosistema léntico: Ecosistema acuático sin flujo de agua o con un flujo muy bajo. Ej: lagunas, charcas, humedales. Ecosistema lótico: Ecosistema acuático con flujo de agua. Ej: ríos, arroyos. Ecosistema: Sistema natural conformado por organismos vivientes y por el medio físico abiótico (agua, rocas, suelo, etc.). Equitatividad: También llamada equitabilidad o equidad. Mide el grado de homogeneidad entre las abundancias de diferentes especies dentro de un área determinada. Especie indicadora: especies que representan a otras especies presentes en una zona natural. Usualmente sirven como evidencia indirecta del estado de un ecosistema, así como de la biodiversidad presente y de los niveles de perturbación y/o contaminación. Evolución: cambio que sufren los organismos con el paso del tiempo. Extinción: Desaparición definitiva de especies en una zona. Puede ocurrir a nivel local, a nivel regional o a nivel global. Formación vegetal: Zona en la que predomina cierto tipo de plantas, las cuales determinan el tipo de fauna que puede vivir allí. Algunos ejemplos de formaciones vegetales son: vegetación de lomas, praderas, punas, páramos, vegetación ribereña, bosques, etc. Fragmentación de hábitat: fragmentación de un área natural grande en varias porciones más pequeñas. Hábitat: Lugar donde vive una planta o animal. Herpetofauna: fauna que comprende todos los anfibios y todos los reptiles. Monitoreo: seguimiento o evaluación de las características de un área en distintos momentos. Muestreo: Selección de una porción o fragmento de la población total de una zona la cual se evalúa, y a partir de la cual podemos conocer características de la población total. Nicho ecológico: Función o rol que cumple un organismo dentro de un área natural. Incluye la utilización Saber, Saber hacer, Saber ser

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Monitoreo Biológico del espacio, las especies de las que se alimenta, etc. Plantas briófitas: Plantas sin vasos conductores y sin órganos verdaderos. Plantas vasculares: Plantas con vasos conductores y con órganos verdaderos (hojas, tallos, raíces, etc.). Población: conjunto de individuos pertenecientes a una misma especie que coexisten en un mismo espacio y tiempo. Riqueza: Número de especies presentes en un área determinada. Sucesión ecológica: Restauración natural de un ambiente que implica un cambio en las especies presentes con respecto al pasado. La sucesión ecológica se completa en algunas décadas o a lo mucho en algunos siglos. Transecto: trayectoria lineal que se recorre a una velocidad constante y que sirve para muestrear diversos organismos. Zona bentónica o béntica: Zona del mar correspondiente al fondo marino. Zona intermareal: Zona comprendida entre el nivel mínimo y máximo de las mareas. Zona pelágica: Zona del mar correspondiente a la columna de agua. Va desde la superficie marina hasta el fondo marino.

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