EVALUACIÓN DE LA ESTRUCTURA,

VARIABLES ESTRUCTURALES,

MUESTREOPor: Jonatán Ipanaqué Ballesteros

Tatyana Samaniego Navarro

«AÑO DE LA INTEGRACIÓN NACIONAL Y DEL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD»

FACULTAD DE CIENCIASESCUELA PROFESIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

BIODIVERSIDAD

GENERALIDADESLa palabra estructura se ha empleado en diversos contextos para describir agregados que parecen seguir ciertas leyes matemáticas; así ocurre con las distribuciones de diámetros normales y alturas, la distribución espacial de árboles y especies, la diversidad florística y de las asociaciones; por consiguiente puede hablarse de estructura de diámetros, de alturas, de copas, de estructuras espaciales, etc.,

1. ESTRUCTURA VERTICAL

Una de las características particulares de los bosques tropicales es el gran número de especies representadas por pocos individuos. Lo anterior sugiere que la evaluación de la estructura vertical se debe conducir de una forma diferente a la que se hace en los bosques de las zonas templadas.

En los bosques de zonas templadas, los ecosistemas boscosos presentan una estructura poblacional inversa a la de los bosques tropicales, es decir, pocas especies representadas cada una por un número elevado de individuos, generando estructuras homogéneas con patrones simples de estratificación entre el dosel y el suelo, que frecuentemente presentan tres niveles que corresponde al estrato arbóreo, estrato arbustivo y estrato herbáceo.

Se han identificado tres tendencias respecto al concepto de estratificación de los bosque

tropicalesa) TIPO DINÁMICO

La naturaleza del dosel es cambiante, puesto que el bosque está creciendo en parches todo el tiempo, de tal forma que estos parches de distintos tamaños están en las diversas fases del ciclo de crecimiento del bosque. De acuerdo con esto, se reconocen tres fases presentes en todos los bosques primarios, denominadas: fase de claro, fase de reconstrucción y fase madura o de estado de equilibrio.

En los ecosistemas boscosos de las regiones tropicales, la estructura vertical, se puede estudiar bajo diferentes concepciones o puntos de vista, de acuerdo con la naturaleza de los estudios, lo que conduce a múltiples criterios de estratificación.

Estos corresponden a los árboles del futuro, los cuales tienen todavía el potencial de ampliar sus copas.

Los árboles del presente, los cuales han alcanzado la máxima expresión fisiológica y finalmente,

los árboles del pasado cuyas copas han empezado a degradarse y por lo tanto se convierten en generadores de claros

Por lo general siempre se ha hecho referencia a la fase madura de los bosques tropicales lo que oscurece la identificación de los estratos, excepto en bosques con pocas especies. Bajo esta misma concepción, se contemplan tres tipos de árboles que se pueden encontrar en las diferentes fases del claro.

FIG.1: Diagrama de perfil de un bosque amazónico de tierra firme, ubicado en el área amortiguadora del Parque Natural Nacional la Paya, Municipio de Puerto Leguízamo (Departamento del Putumayo): Se aprecian los procesos dinámicos del bosque como son los claros y su cicatrización.

b) TIPO FUNCIONAL

Considera que la estructura tridimensional del bosque determina la cantidad de espacio ocupado por los troncos, ramas, hojas de los árboles a diferentes niveles y en consecuencia, el microclima interno y la energía disponible para otros organismos, por lo cual,

controla en gran medida la distribución de plantas inferiores como epífitas y de los animales, determinando la

disponibilidad de sus fuentes alimenticias y sus posibilidades de locomoción y comunicación.

C) TIPO ESTRUCTURAL

Los árboles del bosque se agrupan en diferentes estratos o pisos. Según Whitmore (1975), el término estratificación se usa más comúnmente para designar la separación de la altura total del árbol en varias capas, lo cual se hace extensivo a la separación de las copas de los árboles de un bosque.

1.1. DIAGRAMAS DE PERFIL

Es la herramienta más utilizada para la evaluación de la estructura vertical de los bosques; dicho diagrama intenta una representación bidimensional de una estructura tridimensional que es el bosque, conformado por fajas estrechas. Se construye con base en mediciones exactas de la posición y altura de todos los árboles de la parcela, así como de la amplitud y profundidad de sus copas a partir de una altura mínima inferior arbitraria o de un diámetro mínimo de medición.

Los perfiles permiten caracterizar las principales formaciones tropicales y sus clases de arquitectura, por otro lado, describen la morfología de la vegetación con una precisión aceptable; por tal razón, se debe evitar las situaciones extremas, como el costo excesivo y las simplificaciones exageradas.

FIG. 02: Diagrama de perfil de un bosque primario poco intervenido, ubicado en la región del chocó biogeográfico colombiano (Bajo Calima, Municipio de Buenaventura-

Valle). Aparecen todos los árboles con diámetro normal mayor e igual a 10 cm.

1.2. ESTRATIFICACIÓN DEL PERFIL DEL BOSQUE

Se ha discutido frecuentemente en cuanto al número de estratos que presentan los bosques tropicales, muchos autores siguiendo la descripción tradicional de los bosques templados constituidos por tres estratos (herbáceo, arbustivo y arbóreo), han pretendido distinguir varios estratos de copas en los bosques tropicales, para lo cual se han propuesto diferentes números de categorías. Una revisión sobre esta discutida temática fue realizada por la UNESCO (1980), la cual muestra como Olberg (1953), propone ocho (8) estratos; Richards (1936), propone tres estratos de árboles y uno arbustivo; Gerar (1960), distingue cinco estratos en bosques africanos; Taylor (1964), propone cuatro estratos para los bosques densos de Ghana, lo mismo que Fashawe (1952), cuando estudia los bosques de Guyana Francesa. Igualmente, en dicha revisión se resalta como algunos autores son más prudentes en su manera de concebir la estratificación; otros en menor número piensan que los bosques densos tropicales carecen de estratos y el perfil del bosque lo constituye un continuo de vegetación entre el suelo y el dosel.

Una vez construido el diagrama, se pueden presentar varias tendencias (Figura 3): Si se observa conglomerados o conjuntos más o menos aislados de puntos, éstos indican el virtual vacío de las copas en los niveles intermedios. El número de estratos es equivalente a número de conglomerados. Igualmente, el diagrama permite la visualización de los árboles emergentes, los cuales aparecen como puntos aislados en la parte superior-derecha de la gráfica, sin constituir un estrato propiamente dicho. Si en el diagrama solo aparece una dispersión generalizada de puntos, sin vacíos o agrupaciones, es evidencia de la carencia de estratos en el bosque. Dispersiones con tendencias más o menos paralelas al eje de la abscisas, son típicas de sucesiones secundarias tempranas, mientras que dispersiones crecientes en forma de cola de cometa, representan ecosistemas boscosos más heterogéneos y maduros.

Tendencias de estratificación para los diagramas de dispersión de copas. A: estratificación evidente a partir de conglomerados de puntos bien definidos. B: Evidencia de estratificación a pesar de la poca definición de los conglomerados de puntos. C: Dispersión de puntos sin estratificación, por la tendencia paralela al eje de abscisas correspondería a bosques homogéneos o a sucesiones tempranas. D: dispersión de puntos sin estratificación, por la tendencia en forma de cola de cometa representaría a tipos de bosques más heterogéneos y maduros.

2. ESTRUCTURA HORIZONTAL

Permite evaluar el comportamiento de los árboles individuales y de las especies en la superficie del bosque. Esta estructura puede evaluarse a través de índices que expresan la ocurrencia de las especies, lo mismo que su importancia ecológica dentro del ecosistema, es el caso de las abundancias, frecuencias y dominancias, cuya suma relativa genera el índice de valor de importancia (IVI)

Los histogramas de frecuencia que son una representación gráfica de la proporción en que aparecen las especies, expresan la homogeneidad del bosque. Por otro lado, existen modelos matemáticos que expresan la forma como se distribuyen los individuos de una especie en la superficie del Bosque, lo que es conocido como patrones de distribución espacial. Estos generan información sobre la relación de un individuo en particular y sus coespecíficos.

2,2 ÍNDICES CONVENCIONALES

Estos comprenden las abundancias, frecuencias y dominancias, como índices derivados se obtiene el IVI

La información de campo requerida para la evaluación de la estructura horizontal, se debe capturar sobre la totalidad de la parcela, en la cual se evalúan las siguientes variables: Número o código del árbol, nombre del individuo (especie), diámetro normal, coordenada de referencia y el número de la subparcela donde se encuentra el árbol.

DENSIDAD O ABUNDANCIA:Hace referencia al número de individuos por hectárea y por especie en relación con el número total de individuos. Se distingue la abundancia absoluta (número de individuos por especie) y la abundancia relativa (proporción de los individuos de cada especie en el total de los individuos del ecosistema)

Abundancia o Densidad absoluta (Aba) = número individuos por especie con respecto al número total de individuos encontrados en el área de estudio (ni)

Abundancia o Densidad relativa (Ab%)

Variables estructurales

Densidad

Para la determinación de la Densidad Absoluta:

• Di = ni / a Di = Densidad Absoluta de la sp. “i”

a = área

ni = Número de individuos de la sp. “i”

• Para la determinación de la Densidad Relativa:

• Dr = (ni / N) x 100Dr = Densidad Relativa de la sp. “i”

ni = Número de individuos de la sp. “i”

N = Total de individuos de todas las spp.

Permite determinar el número de parcelas en que aparece una determinada especie, en relación al total de parcelas inventariadas, o existencia o ausencia de una determinada especie en una parcela.

La frecuencia absoluta se expresa como un porcentaje (100% = existencia de la especie en todas las parcelas), la frecuencia relativa de una especie se determina como su porcentaje en la suma de las frecuencias absolutas de todas las especies.

FRECUENCIA

DOMINANCIA

Se relaciona con el grado de cobertura de las especies como manifestación del espacio ocupado por ellas y se determina como la suma de las proyecciones horizontales de las copas de los árboles en el suelo.

Bajo este esquema la dominancia absoluta es la sumatoria de las áreas basales de los individuos de una especie sobre el área especificada y expresada en metros cuadrados y la dominancia relativa es la relación expresada en porcentaje entre la dominancia absoluta de una especie cualquiera y el total de las dominancias absolutas de las especies consideradas en el área inventariada.

Comunidad vegetal donde No es fácil determinar la Dominancia. Hay que realizar mediciones y evaluaciones.

Comunidad vegetal donde es fácil determinar la Dominancia.

ÍNDICE DE VALOR DE IMPORTANCIA

Formulado por curtis & Mc Intosh (1951), es posiblemente el más conocido, se calcula para cada especie a partir de la suma de la abundancia relativa, la frecuencia relativa y la dominancia relativa. Permite comparar el peso ecológico de cada especie dentro del bosque, ecosistema.

El valor del IVI similar para diferentes especies registradas en el inventario o para las especies indicadoras sugiere una igualdad o semejanza del bosque en su composición, estructura, calidad de sitio y dinámica.

Constituido por la suma de los parámetros de; Frecuencia Relativa, Densidad Relativa y Cobertura Relativa de cada especie, se calculará mediante el método propuesto por Matteuci & Colma (1982), caracterizada por la expresión:

IVI % = Xr% + Dr% + Fr%

Donde: IVI = Índice de Valor de Importancia Xr = Cobertura o Dominancia Relativa Dr = Densidad o Abundancia Relativa Fr = Frecuencia Relativa

Ejemplo de IVI en un bosque Tropical

La presentación de los resultados se realiza mediante la construcción de tablas resumidas, en las cuales se ordenan las especies en forma decreciente de acuerdo con los valores del IVI. Generalmente se ubican las 20 primeras especies y el conjunto restante lo constituye una sola categoría denominada especies raras u otras especies.

En la tabla 2, se muestran los resultados generados por los índices convencionales, para la evaluación ecológica de un bosque alto andino, ubicado en el área amortiguadora del Parque Nacional Natural “Los Nevados”, en el departamento del Tolima (Cervera y Cruz, 2000).

 Especie

 

Abundancia Dominancia Frecuencia

Absoluta Relativa

Absoluta

Relativa

AbsolutaRelativ

a

Hymenaea courbaril 15 15.6 1.2

8.6 4 7.4

Eschweilera sp. 15 15.6 1.5 10.7 10 18.5

Hevea guianensis 12 12.5 1.4 10.0 8 14.8

Brosimum alicastrum 10 10.4 1.3

9.3 6 11.1

Inga sp. 7 7.3 0.5 3.6 5 9.3

Clarisia racemosa 7 7.3 0.8 5.7 3 5.6

Hura crepitans 6 6.3 0.9 6.4 2 3.7

Switenia macrophylla 5 5.2 1.0

7.1 1 1.9

Cedrela odorata 4 4.2 0.7 5.0 1 1.9

Dypterix elata 3 3.1 0.4 2.9 3 5.6

Apeiba aspera 2 2.1 0.2 1.4 1 1.9

Astrocaryum shambira 2 2.1 0.3

1.8 2 3.7

Iriartea deltoidea 2 2.1 0.3 1.8 2 3.7

Tabebuia serratifolia 1 1.0 1.6

11.4 1 1.9

Castilloa ulei 1 1.0 0.7 5.0 1 1.9

Manilkara sp. 1 1.0 0.1 0.7 1 1.9

Aspidosperma sp 1 1.0 0.1 0.9 1 1.9

Enterolobium sp. 1 1.0 0.5 3.6 1 1.9

Macrolobium sp. 1 1.0 0.6 4.3 1 1.9

Total 96 100.0 14.0 100.1 54 100.0

Procedimiento para el cálculo del IVI en un Bosque húmedo

FIG. 04:

EVALUACIÓN DE FLORA

DISEÑO DE MUESTREO

Patrón o Disposición Espacial de Una Especie

El patrón espacial de una especie, se refiere a la distribución en el espacio de los individuos pertenecientes a dicha especie. Sin embargo, como el término “distribución” tiene un significado preciso en estadística - - denota la forma en que se reparten en las clases posibles los valores de una determinada variable - - es preferible, siguiendo a Pielou (1969), utilizar el vocablo “patrón” para designar la organización o el ordenamiento espacial de los individuos. Así, las variables tienen una distribución dada y las especies tienen un patrón determinado.

Los individuos de una especie en una comunidad pueden hallarse ubicados al azar, o a intervalos regulares o agregados formando manchones. En el primer caso, su patrón es aleatorio; en el segundo, es regular y en el tercero es agregado.

En una zona ocupada por una especie con patrón aleatorio, cada punto del espacio tiene igual probabilidad de estar ocupado por un individuo de la especie considerada. Es decir, si se toman muestras de tamaño uniforme, ubicadas al azar en dicha área, la distribución del número de individuos por unidad muestral se conforma por una serie de Poisson, de modo que la varianza relativa (varianza/media) es igual a la unidad. Cuando los individuos se hallan agrupados en un patrón agregado, la varianza relativa es mayor que 1; es decir, la varianza del número de individuos por unidad de muestreo excede a la media. La varianza alta se debe a que los individuos se concentran en cantidades grandes en pocas unidades muestrales. En el patrón regular, la varianza relativa es menor que 1 porque los individuos se reparten más uniformemente de lo esperado en las unidades muestrales, lográndose una varianza menor que la media. Esto puede apreciarse en el ejemplo de la figura 1, que muestra los resultados en tres poblaciones con los tres patrones posibles.

PatrónValor de Varianza

Relativa

Aleatorio = 1

Agregado > 1

Regular < 1

Al azar

Apiñado, contagioso, aglomerado

Uniforme, homogéneo

Fig. 1. Efecto del patrón espacial sobre la varianza relativa. El patrón aleatorio se obtuvo colocando los puntos en un sistema de coordenadas, de modo que la ubicación de cada uno de ellos está determinada por pares de valores extraídos de una tabla de números aleatorios.

Patrón Aleatorio

Patrón Agregado Patrón Regular A B C

n = 100 n = 100 n = 100

Σx = 350 Σx = 350 Σx = 350

X = 3.5 X = 3.5 X = 3.5

δ2 = 3.25 δ2 = 6.97 δ2 = 0.43

δ2 δ2 δ2

X2 X2 X2

--- = 0.93 --- = 1.99 --- = 0.12

A

B

C

Para la Disposición Espacial, se evaluará el Estado de Agregación, utilizando la Prueba de Hopkins Skellan (Rabinovich,1980)

A = D12 / D2

2

Donde:

A = Disposición Espacial

D1 = Distancia de un punto al azar al individuo más cercano

D2 = Distancia de D1 al otro individuo más cercano

D1

D2

Valor Interpretación

< 1 Patrón Regular

= 1 Patrón Aleatorio

> 1 Patrón Agregado

D1=8 D2=5

D3=6 D4=9

A = D12 / D2

2

A=8X8/(5X5)=2.56

A=6X6/(9X9)=0.44

Tamaño de la Unidad Muestral

Viene a ser la representación de la comunidad en una porción de superficie por debajo de la cual ella no puede expresarse como tal.

Forma : - Puntual : Círculo - Lineal : Transecto

Tamaño : Se determina conociendo el Área mínima de expresión.

Área Mínima de Muestreo en la ComunidadEste concepto se relaciona simultáneamente con la homogeneidad florística y espacial. Surge del criterio de que para toda comunidad vegetal existe una superficie por debajo de la cual ella no puede expresarse como tal. Por lo tanto, para obtener una unidad muestral representativa de una comunidad, es necesario conocer su área mínima de expresión.

Unidad Muestral

Número Acumulativo Tamaño

Especies de Especies Número (m2)Prosopis pallida

Vallesia glabra

Ipomoea carnea

Cercidium praecox

Parkinsonia aculeata

Acacia huarango

Caesalpinia paipai

Encelia canescens 8 1 4

Psittacanthus chanduyensis

Tamarindus indica

Capparis scabrida

Acacia macracantha 12 2 8

Alternanthera halimifolia

Capparis avicenniifolia 14 3 16

Scutia spicata

Luffa operculata 16 4 32

Cordia lutea

Grabowskia boerhaaviaefolia 18 5 64

Passiflora foetida 19 6 128

19 7 256

* Datos provenientes del bosque seco “Cañoncillo” La Libertad. 1999.

Tabla I. Datos para la estimación del Área Mínima*

10

8

6

4

2

20

18

16

14

12

16

32 64 128 256Superficie m2

Nú

mero

de

esp

eci

es

42.4 m2

Número Mínimo de Unidades Muestrales

Para ello se hace un Muestreo Preliminar o Muestreo Piloto. Hay en estadística una fórmula muy sencilla de estimar lo que se llama error estándar de la media y se calcula mediante la fórmula S/√n (donde S es la desviación estándar de la estimación y n el número de muestras en que se basó dicha estimación). Esta propiedad se puede utilizar para determinar el número de muestras necesarias, que da un error estándar máximo aceptable del 10% (error muy razonable y con el que podemos quedar conformes). De tal manera que si hemos llevado a cabo un Muestreo Preliminar o Muestreo Piloto que da una idea del valor de la media, y de la desviación estándar, entonces el número mínimo de unidades muestrales, estará dado por la relación (donde X es la media):

MUESTREO PROBABILÍSTICO

Los métodos de muestreo probabilísticos son aquellos que se basan en el principio de equiprobabilidad. Es decir, aquellos en los que todos los individuos tienen la misma probabilidad de ser elegidos para formar parte de una muestra y, consiguientemente, todas las posibles muestras de tamaño n tienen la misma probabilidad de ser seleccionadas. Sólo estos métodos de muestreo probabilísticos nos aseguran la representatividad de la muestra extraída y son, por tanto, los más recomendables. Dentro de los métodos de muestreo probabilísticos encontramos los siguientes tipos:

TIPOS DE MUESTREOExisten dos tipos de muestreo, los cuales se describen a continuaciónMUESTREO ALEATORIONo requiere estratificación del área a evaluar.Es al azar ,todo la población se considera homogénea .Presenta dificultades cuando son grandes extensiones de bosques

densos. Y en ecosistemas heterogéneos este método no resulta .

MUESTREO SISTEMÁTICO ESTRATIFICADO

Se debe contar con el mapa de vegetación .

Las muestras son seleccionadas siguiendo un patrón regular de distribución o un patrón determinado donde las muestras guardan cierta equidistancia entre una y otra.

Este tipo de muestreo es preferido no solo porque permite detectar variaciones, sino también por su aplicación más sencilla en el campo

COBERTURALa Cobertura, de una especie vegetal es la proporción de terreno ocupado por la proyección perpendicular de las partes aéreas de los individuos de la especie considerada.

Se expresa como porcentaje sobre la superficie total.

Cobertura, se aplicará el Método del Transecto (Franco, 1985)

* Para la determinación de la Cobertura Absoluta o Individual:

Xi = li / LDonde:Xi = Cobertura Absoluta de la sp. “i”li = Cobertura de la sp. “i”L = Área

* Para la determinación de la Cobertura Relativa:

Xr = (xi / L) x 100Donde:Xr = Cobertura Relativa de la sp. “i”Xi = Cobertura Absoluta de la sp. “i”L = Cobertura Total de todas las spp. vegetales

Prosopis pallida “algarrobo”Colicodendron scabridum “sapote”Acacia huarango “huarango”

225 m

32

0

m

Área de la parcela= 72 000 m2

Prosopis pallida = 6345.51Colicodendron scabridum = 442.49Acacia huarango = 260.75Total cobertura vegetal = 7

048.76

72 000 m2 --- 100 % 7 048.76 m2 --- X %

7 048.76 x 100 X = ----------------- = 9.789944 72 000

Cobertura = 9.8 %

AMPLITUD DE NICHO

Área Basal: Superficie o área que ocupa el corte transversal de un tronco medido a la altura del pecho (DAP), se mide como el diámetro del fuste a la altura del pecho a 1.3 m de altura. Es el material vegetal en cm o m de por unidad de superficie.

* Hierbas, otros: Área Basal a ras del suelo.

“DAP”

Cynara cardunculus L.

Área Basal

DIÁMETRO A LA ALTURA DEL PECHO = DAP

Según una convención universal es medir el diámetro, con corteza a una altura fija desde el nivel del suelo. Esta altura estándar a nivel del Pecho. Pero lo que nos interesa saber, no es el diámetro, sino el área de la sección transversal para poder estimar el volumen, o el área basimétrica, es el diámetro o, en su defecto, la circunferencia los parámetros que serán más fáciles de medir. Por ello tomamos el llamado Diámetro a la Altura del Pecho (DAP) a 1.30 metros del suelo.

Cinta diamétrica

Forcípula

Diámetro a la Altura del Pecho (DAP): en árboles y arbustos en pie, se mide a 1.30 metros sobre el nivel del suelo y, se considera hasta el punto en que el tronco tiene un diámetro mínimo de 10 cm. con corteza..

Con Raíces o Aletones Sobre el DAP

1,30 m

DAP

DAP en “V” (horqueta)

1,30 m

d1d2

DAP= d1 + d2

DAP en Árbol Inclinado

DAP

1,30 m.h 1.30

m.

DAP en Terreno Inclinado

1,30 m

h

Medida de la Altura “h”

h

Altura Comercial (hc): se mide desde la base del árbol, descontando el tocón de 20 cm de altura, hasta donde se forma el fuste que deja de ser regular o empieza la ramificación.

Tocón: 20 cm

hc

Altura Comercial (hc)

Para calcular la Altura del Árbol utilice la Tabla de Tangentes y la siguiente ecuación para resolver la altura de YZ: TAN<X = YZ/XZSe puede resolver la ecuación de la siguiente manera: TAN 24 = YZ/60. Por lo tanto, YZ = 60 (TAN 24). Por lo tanto, YZ = 60(.45) = 27m. Sume la altura YZ a la altura del clinómetro desde el piso (a su nivel de ojo) para obtener la altura total del árbol. En el ejemplo anterior, la altura del árbol corresponde a 27 m + 1.5 m = 28.5 m

Cálculo de la altura con el clinómetro casero