Manual de prácticas de ecologia y medio ambiente by Maria Custodio Villanueva

2014

MANUAL DE PRÁCTICAS DE ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE

María CUSTODIO VILLANUEVA

Título:

MANUAL DE PRÁCTICAS DE ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE

Autor-Editor: María Custodio Villanueva Bióloga Doctora en Ciencias ambientales y desarrollo sostenible Calle Urpi, Mz. “C”, Lt. Nº 21 Urb. Las Margaritas – El Tambo Huancayo - Perú Primera edición: marzo 2014 Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú N° 201607098

Consultas y comentarios http//www.ecologiaz.blogspot.com

PRÓLOGO La ecología es la ciencia que el hombre ha desarrollado para conocer y proteger el medio ambiente a través de instrumentos de actuación básicos a la hora de eliminar y mitigar los impactos que generan las actividades humanas. Sin embargo, los principios de la ecología se remonta a la primera mitad del siglo XX con el estudio de animales y vegetales, sin tener en cuenta la teoría ecológica. La tendencia de los problemas ambientales, como el deterioro ambiental, la pérdida de la biodiversidad etc., requiere la urgente atención para hacer frente a esta problemática. En tal sentido, es de gran importancia e impostergable el conocimiento y estudio de la ecología. El manual de prácticas de Ecología y Medio Ambiente ha sido concebido para facilitar el “Saber hacer” e investigación en sistemas ecológicos. Las prácticas de este manual están diseñadas para que el alumno conozca y aplique las herramientas prácticas en estudios ecológicos, desde la aplicación de técnicas de muestreo hasta el análisis de poblaciones acuáticas y terrestres. La estructura del manual empieza por los aspectos básicos, para seguir con las prácticas y terminar con un apéndice conteniendo artículos de investigación y opinión, con tres estilos de citación. La descripción conceptual de cada una de las prácticas facilitará el entendimiento de las mismas. Se espera que los interesados encuentren e él, respuesta a sus necesidades investigativas y que el mismo trascienda los propósitos que motivaron su elaboración. María Custodio Villanueva 2

ÍNDICE Pág. Título 2 Prólogo 4 Introducción 6 Práctica 1. El método científico en las investigaciones ecológicas. 8 Práctica 2. Factores que limitan el crecimiento de las lentejas de agua. 10 Práctica 3. Factores involucrados en la germinación de las semillas de pasto. 12 Práctica 4. Efecto de los contaminantes en la germinación de las semillas y en el crecimiento de las plantas. 14 Práctica 5. Técnicas de muestreo en los sistemas ecológicos. 20 Práctica 6. Análisis de poblaciones terrestres. 23 Práctica 7. Interacción entre poblaciones. 28 Práctica 8. Análisis de poblaciones acuáticas. 32 Práctica 9. Comunidades de un transecto altitudinal. 35 Práctica 10. Estudio biótico de un cuerpo de agua. 38 Bibliografía 40 Apéndice

INTRODUCCIÓN

Desde que los seres humanos aparecieron en la Tierra hace miles de años, se comenzaron a acumular conocimientos empíricos sobre los ambientes donde vivían y las relaciones que establecían con los organismos con los que convivían y de los que dependía su vida (Badillo, et al., 2010). Luego que Darwin publicó “El Origen de las Especies”, el pensamiento evolucionista se integró gradualmente, surgiendo el interés por estudiar a los organismos en su propio medio ambiente y analizar sus relaciones recíprocas, las presiones de selección que producen los cambios evolutivos. Con el paso del tiempo y el cúmulo de conocimientos acerca de estas interacciones biológicas, surge la ecología. Aunque los naturalistas clásicos habían descrito desde hace mucho tiempo notables casos de interacciones entre varias especies, sólo hasta principios del siglo XX se empieza a desarrollar una teoría matemática de las interacciones (Margalef, 2002). Los niveles de organización que abarca la ecología son: el individuo que reaccionan frente al ambiente físico e influyen sobre el mismo. Los individuos de la misma especie que forman poblaciones. Los individuos de estas poblaciones que interactúan entre sí y con los de otras poblaciones para formar una comunidad y finalmente la comunidad y el ambiente físico que constituyen un ecosistema. Así, los ecosistemas son considerados la unidad básica funcional de la ecología, sin embargo, para poder entender su funcionamiento hay que conocer primero cuáles poblaciones estructuran las comunidades y cuáles son los parámetros abióticos que determinan su dinámica (Badillo et al., 2010). 4

Este manual de prรกcticas tiene como objetivo contribuir en el desarrollo de habilidades procedimentales y actitudinales de los estudiantes de Zootecnia y afines, a fin de ser humanos responsables, comprometidos con su entorno inmediato.

1 El MÉTODO CIENTÍFICO EN LAS INVESTIGACIONES ECOLÓGICAS 1. OBJETIVO Conocer el procedimiento general de actuación del método científico en las investigaciones ecológicas. 2. GENERALIDADES El método científico parte dela observación de un hecho o fenómeno de la naturaleza, un comportamiento, etc. El hombre tiene una característica natural que es el afán de descubrir. Esa curiosidad filosófica nos induce a ofrecer una explicación, y a querer saber si realmente estamos en lo cierto o no. El método científico es el procedimiento general de actuación del que se vale la ecología para obtener los conocimientos de cómo funciona la naturaleza. Enfocado de esta forma consiste en formularse interrogantes sobre una determinada realidad, basándose en la observación y en las teorías ya existentes; en anticipar soluciones a estas cuestiones y en contrastar con la misma realidad dichas soluciones o hipótesis mediante la observación de los hechos, su clasificación y análisis. Al igual que en otras ciencias en ecología el método científico sigue las siguientes fases:

1. Observación y planteamiento del problema. Consiste en fijar nuestra atención en el problema que deseamos resolver. 2. Formulación de hipótesis. Es tratar de encontrar una explicación posible al problema observado. 3. Experimentación. Consiste en la planeación, diseño y ejecución del experimento que permita comprobar la hipótesis planteada dentro de condiciones controladas. 4. Análisis de resultados. A medida que se experimenta se deben registrar y analizar los resultados para llegar a una conclusión o enunciado. Si no se comprueba la hipótesis inicial, entonces se regresa al punto de elaborar otra y volver a experimentar hasta solucionar el problema planteado al inicio. 5. Elaboración de una teoría. Es la explicación del suceso con base en las observaciones hechas en la experimentación. 6. Comprobación. Consiste en variar todas las posibles condiciones al hecho observado para corroborar que siempre se desarrolla igual. 7. Ley. Es la regla a la que se sujeta el desarrollo de un fenómeno. No cambia nunca, sin importar las circunstancias. Ejemplo, la Ley de la gravedad.

2 FACTORES QUE LIMITAN EL CRECIMIENTO DE LAS LENTEJAS DE AGUA 1. OBJETIVO Identificar los factores limitantes del crecimiento de las lentejas de agua. 2. GENERALIDADES Durante el verano quizá hayas observado gran cantidad de plantas verdes que se forman en las superficies de los estanques o en las áreas de movimiento lento en los arroyos. Es probable que parte de este material verde sean algas, pero también podrían ser lentejas de agua: las plantas con flores más pequeñas del mundo. Sus diminutas “hojas” son en realidad los tallos de la planta. Pueden ser de tan solo 1 mm de diámetro. Las lentejas de agua se reproducen asexualmente y los retoños quedan colgados de la planta progenitora. A medida que crecen, los cuerpos de las plantas se separan produciendo nuevos individuos. Las condiciones para el crecimiento deben ser óptimas para que las plantas se desarrollen bien. Por ejemplo, la temperatura del agua y su intervalo de pH deben estar dentro de un intervalo estrecho que es tolerable para las plantas. Debe haber luz disponible y el agua debe contener suficientes minerales. Si cualquiera de estos factores es limitante, las plantas no crecerán bien.

3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO 3.1. MATERIAL o Información secundaria referente al tema de la práctica. 3.2. PROCEDIMIENTO 1. Formula el problema Por ejemplo: ¿Qué variables será preciso controlar?, ¿Cómo cultivarás las plantas?,… 2. Formula la hipótesis y elabora una lista de posibles maneras en las que podrías probar tu hipótesis. 3. Diseña un experimento para probar su hipótesis (una variable a la vez) y realiza mediciones y completa tabla de datos. Haz una gráfica con los datos obtenidos. 4. Analiza tus resultados y formula tus conclusiones.

3 FACTORES INVOLUCRADOS EN LA GERMINACIÓN DE LAS SEMILLAS DE PASTO 1. OBJETIVO Identificar los factores que determinan la germinación de las semillas de pasto. 2. GENERALIDADES Los agricultores utilizan varios métodos para estimular el crecimiento de los pastos, entre ellos el incendio. Dado que algunas semillas necesitan que su recubrimiento se quemado o estar expuestos a las cenizas de las plantas quemadas. Otras necesitan pasar a través del sistema digestivo del animal antes de germinar. Generalmente, la germinación de las semillas se puede dividir en tres fases. En la primera, la semilla toma agua mediante el proceso de imbibición y osmosis; en la segunda fase, además de la absorción de agua se inicia e incrementa los procesos metabólicos como la respiración y transformación enzimática de las reservas; en la tercera fase aparece la radícula y se incrementa el crecimiento.

3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO 3.1. MATERIAL o Información secundaria referente al tema de la práctica. 3.2. PROCEDIMIENTO 1. Formula el problema 2. Formula la hipótesis y elabora una lista de posibles maneras en las que podrías probar tu hipótesis. 3. Diseña un experimento para probar su hipótesis (una variable a la vez) y realiza mediciones y completa tabla de datos. Haz una gráfica con los datos obtenidos. 4. Analiza tus resultados y formula tus conclusiones.

4 EFECTO DE LOS CONTAMINANTES EN LA GERMINACIÓN DE LAS SEMILLAS Y EN EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS 1. OBJETIVO Determinar el efecto de los contaminantes en la germinación de las semillas y en el crecimiento de las plantas. 2. GENERALIDADES La contaminación cotidiana de tierra y agua por químicos comunes es preocupación de todos. Apenas pasa un día sin que las noticias hablen de algún compuesto que se fugó de un camión, tren o sitio de almacenamiento hacia el terreno o los suministros de agua. ¿Cuánto daño se hace a la vida a partir de este tipo de derrames químicos? ¿Cuál sería el efecto sobre la germinación si las semillas se expusiesen a químicos? 3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO 3.1. MATERIAL o Información secundaria referente al tema de la práctica.

3.2. PROCEDIMIENTO 1. Formula el problema 12

2. Formula la hipótesis y elabora una lista de posibles maneras en las que podrías probar tu hipótesis. 3. Diseña un experimento para probar su hipótesis (una variable a la vez) y realiza mediciones y completa tabla de datos. Haz una gráfica con los datos obtenidos. 4. Analiza tus resultados y formula tus conclusiones.

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TÉCNICAS DE MUESTREO EN LOS SISTEMAS ECOLÓGICOS 1. OBJETIVOS Conocer las características de los principales métodos de muestreo de vegetación. Aplicar el método de los cuadrantes, para la obtención de datos que permitan describir la estructura y composición dela comunidad. 2. GENERALIDADES La información sobre la estructura y composición de una comunidad vegetal puede obtenerse mediante estudios ecológicos, a partir de una serie de muestras lo más representativas posible. Para lo cual, se requiere elegir el tipo de muestreo a desarrollar y el lugar apropiado para el muestreo. Cuando la población es pequeña resulta fácil estudiar a todos los individuos que la integran, sin embargo, cuando las poblaciones son muy grandes, por ejemplo, la biota acuática, se hace muy difícil poder estudiarla, por lo que se integra en una sola muestra. Una muestra es un pequeño grupo o subconjunto de individuos sacados de una población. El tamaño de la muestra depende de la magnitud de la población cuando ésta es finita, así como de la variabilidad y de la naturaleza de dicha población. Cuanto más grande sea la muestra, más confiable será el resultado y menor será la probabilidad de error.

2.1 Indicadores de diversidad vegetal Densidad Es el número de individuos expresado por unidad de área o volumen. La densidad relativa se refiere al número de individuos de una especie expresado como una proporción de la densidad total de todas las especies. Densidad de una especie = Número de individuos de una especie Área muestreada Densidad relativa = Densidad de una especie x 100 Densidad total de las especies Frecuencia Es el número de veces que una especie está presente en las distintas muestras. La frecuencia relativa se refiere a la aparición de una especie, expresada como una proporción de la frecuencia total de todas las especies. Frecuencia = Número de ocurrencia de una especie Número total de sitios muestreados Frecuencia relativa = Frecuencia de una especie x 100 Frecuencia total de las especies Dominancia Es la proporción de terreno ocupado por una proyección vertical del contorno de las partes aéreas del vegetal hacia el suelo, otra forma de expresarla, es también por el área cubierta por la extensión foliar del vegetal (cobertura). 15

La dominancia relativa es la proporción de la dominancia de una especie comparada con la dominancia total de todas las especies. Dominancia = Cobertura de una especie Área muestreada Dominancia relativa = Dominancia de una especie x 100 Dominancia total de las especies Valor de importancia Es un índice que expresa la suma de las mediciones relativas de una especie, tiene un rango de 0 a 300%, este valor da una estimación de la influencia o la importancia de las especies vegetales en la comunidad. Valor de Importancia =Densidad relativa + Frecuencia relativa + Dominancia relativa Dada la complejidad del ambiente, ningún método o técnica por sí sólo nos proporcionará toda la información necesaria de la población o comunidad que nos interesa. Por esta razón se hace necesaria la aplicación de diversas técnicas de muestreo. 2.2 Métodos de muestreo Método de cuadros empotrados Este método es el más empleado para el análisis cuantitativo de la vegetación, consiste en la utilización de cuadros de tamaño estándar que varía de acuerdo al tipo de estrato a muestrear, el tipo de comunidad y el objetivo del estudio. Los cuadrantes deben ser lo suficientemente grandes para contener un número significativo de especies, pero lo suficientemente pequeños para que los individuos puedan ser separados, contados y medidos sin confusión. 16

Los estudios revisados sugieren un área determinada dependiendo del tipo de estrato: Herbáceo....1 m2 Arbustivo.....10 m2 a 20 m2 Arbóreo.......100 m2 El muestreo debe ser en forma sistemática y al azar. En el muestreo sistemático los puntos de muestreo deben quedar equidistantes uno del otro, la distancia se determina dependiendo del tipo de comunidad a muestrear. El muestreo al azar toma en cuenta que todos los individuos tienen la misma posibilidad de aparecer en la muestra. Método de cuadrantes con punto central Consiste en trazar un punto en el sitio seleccionado y, sobre de él, trazar dos líneas en forma de cruz, con ayuda de un cordel, para que queden cuatro cuadros en direcciones definidas. En cada cuadro se registran las especies arbóreas y arbustivas más cercanas al punto de cruce, se miden las distancias de estas especies al punto de cruce y se mide la altura, cobertura y diámetro de cada especie. Este método brinda buena información con pocos puntos de muestreo (20 puntos). Método de línea de Canfield Este método se aplica cuando la vegetación o la composición florística se distribuye a lo largo de un gradiente medioambiental. Es decir, donde se observe una transición clara de la vegetación, y consiste en tender una línea en la zona de estudio. La elección del método de línea es recomendable cuando hay muchos cambios evidentes en la vegetación.

3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO 3.1. MATERIAL o o o o o o o o o o o o o o o o o

Brújula Flexómetro de 3 a 7 m. Estacas de madera Cuerdas de20 m (con marcas cada 4 m) Cuerdas de 4 m Cordel (10m) Bolsas de plástico de paredes gruesas de 30 x 25 cm. Etiquetas adheribles Masking tape Prensa botánica Cartón para la prensa Papel periódico Lazo para amarrar la prensa Cuaderno de notas Lápices Tijeras para jardín Pala de jardín

3.2. PROCEDIMIENTO o Seleccionar dos zonas de muestreo, una lo suficientemente conservada, y otra que tenga signos de perturbación. Se trabajarán parcelas rectangulares de 20 x 4 m. o Delimitar el área de muestreo con un cordel y fijar con estacas de la siguiente forma: a) Extender en línea recta, un cordel de 20m, marcado cada 4 m, y fijar con estacas. b) En cada marca, traza un ángulo recto con una cuerda de 4m, como se muestra en la siguiente figura:

c) Tiende una cuerda en las perpendiculares obtenidas y cierra los cuadros con otro cordel de 20m. o En los cuatro primeros cuadros, hacer el censo del número de individuos por especie y medir la cobertura de árboles y arbustos. Para obtener la cobertura de árboles, medir la sombra que proyecta la copa de los árboles sobre el suelo. Para los arbustos, tomar la longitud en forma de cruz del follaje y registrar el promedio de las dos medidas. o Colectar y colocar en la prensa tres ejemplares de cada especie, tanto de la vegetación arbórea como arbustiva, procurando que las muestras, tengan flor y fruto. Anotar en una etiqueta: la fecha de colecta, la localidad, el número de cuadrante donde se colectó y el número del equipo colector. o El último cuadro se subdivide en cuadrados de 1 m2, auxiliándose con cordeles de 4 m; tal como se muestra en la figura siguiente. Se numeran, y en éstos se hace el censo de las especies herbáceas (número de individuos diferentes). Medir la cobertura calculando el porcentaje de la superficie del suelo que cubre cada especie.

6 ANÁLISIS DE POBLACIONES TERRESTRES 1. OBJETIVO Estimar y analizar la proporcionalidad de algunas de las características morfométricas presentes en los individuos de una población dada. 2. GENERALIDADES Una población natural es un grupo de organismos de una misma especie que habitan en una región determinada y comparten características fenotípicas similares. Las poblaciones varían en tamaño y grado de aislamiento, dependiendo de los efectos combinados de la variabilidad genética, producida por la recombinación genética, las mutaciones y las diferencias medioambientales, constituyendo una unidad, de tal manera que se establecen diferencias fenotípicas entre los miembros de una población y de una población a otra. Aun cuando dentro de la población los individuos presentan diferencias fenotípicas entre sí, es característico que exista cierto grado de similitud, dado que su microhábitat y su poza génica son compartidas, de tal manera que el fenotipo de los miembros de la población puede ser reflejado de acuerdo a varios atributos, incluyendo su morfología, la fisiología, las rutas metabólicas, su etología, etc.

Al analizar dos poblaciones, lo interesante es realizar la comparación de determinado atributo morfométrico, destacando las diferencias existentes entre el valor medio y la dispersión de cada una de las poblaciones. Para este tipo de análisis se utiliza una prueba estadística conocida como t-Student, que establece fundamentalmente la comparación estadística de un atributo de la población, es decir, define si las diferencias que existen entre los valores de dicho atributo entre ambas poblaciones son significativas o pueden sólo deberse al azar. Es importante recordar que, independientemente del tamaño, sexo, edad, estación del año, etc., en los individuos de una población existe una proporcionalidad entre determinadas partes del cuerpo, por ejemplo: la longitud patrón y la longitud cefálica en peces, el tamaño de las antenas y el tamaño del cuerpo en los insectos, la longitud delas extremidades y la longitud del cuerpo en los vertebrados terrestres, etc. Esta proporcionalidad entre las diferentes partes del cuerpo en los integrantes de la población se puede cuantificar mediante una regresión, que establece la relación existente entre algunas medidas morfométricas, y de acuerdo a esta relación se obtiene la ecuación que define el grado de proporcionalidad. Este grado de proporcionalidad, obtenido para todos los individuos, en promedio, nos permite caracterizar a la población en su conjunto. 3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO 3.1. MATERIAL o o o o o

Cinta métrica o regla Compás de dos puntas Equipo de disección Fuente de fondo blanco Dos grupos de hojas o insectos

3.2. PROCEDIMIENTO o Cuantifica las distintas medidas morfométricas seleccionadas, tanto en los organismos del primer grupo como en los del segundo, colectados en la práctica anterior. o Para cada grupo de organismos, calcula los valores de la media aritmética, la varianza, la desviación estándar y el error de la media. PRÁCTICA CALIFICADA 1. Realiza los cálculos de los estadísticos que se nuestra en siguiente Tabla, de manera que se establezca la relación entre las variables.

2. Analiza y discute los resultados obtenidos, contrastándolos con los objetivos planteados.

7 INTERACCIÓN ENTRE POBLACIONES 1. OBJETIVOS Observar e identificar las interacciones bióticas que existen entre las poblaciones ecológicas de una comunidad. Explicar las interacciones que se dan entre las poblaciones. 2. GENERALIDADES Una población es el conjunto de organismos de la misma especie que viven juntos en un espacio y tiempo determinado, que interactúan genéticamente. Empero una comunidad comprende poblaciones que se relacionan entre sí por medio de múltiples interacciones. Una interacción es el grado de dependencia que tiene un organismo respecto a otros organismos y los factores del ambiente que le rodean; esto significa que los organismos de los ecosistemas están relacionados o ligados en la naturaleza y que difícilmente se podrían separar sin que se rompa el equilibrio natural, ya que actúan recíprocamente entre sí. Las interacciones permiten observar los cambios o efectos que ocurren en los ecosistemas que pueden ser originados por los organismos y por actividades antrópicas, al alterar alguno de los elementos que lo componen. Cuando las condiciones ambientales no son estables pueden perjudicar a los organismos de una población o comunidad, hasta causar la muerte o desaparición. La existencia, el crecimiento y desarrollo de los organismos, dependen de un conjunto de 23

condiciones ambientales que pueden ser de tipo abiótico (químico, físico, climático, edáfico, etc.) y biótico, que en conjunto constituyen lo que se ha llamado como “factores limitantes”. Un factor limitante es la condición del ambiente que está cerca o por arriba del valor máximo de tolerancia para un organismo o viceversa. Cada organismo requiere de valores óptimos para alcanzar su equilibrio. Algunos valores pueden ser un factor limitante para un tipo específico de organismo por tener límites estrechos de tolerancia, mientras para otros que tienen límites amplios de tolerancia no lo son. El conocimiento de los factores limitantes nos permite conocer mejor cuál es la distribución espacial y temporal de las poblaciones o comunidades de organismos, cómo funcionan y cómo podemos intervenir para mantener su equilibrio u homeostasis. A continuación se describen las interacciones bióticas más importantes: Competencia. Lucha por un factor limitante, por lo que ambas especies se ven afectada adversamente. La superposición de nichos describe la situación de competencia en la que las especies utilizan un mismo recurso limitado. La competencia puede ser interespecífica (entre dos o más especies) o intraespecífica (entre los miembros de la misma especie). Simbiosis. Asociación de organismos de especies diferentes. Es una relación estrecha y duradera entre organismos de diferentes especies. Y se clasifica en: 1. Comensalismo. Es la relación benéfica para una de las especies e indiferente para la otra. Ejemplo, las asociaciones entre hormigas y plantas, así como entre lianas y epífitas en los bosques. 24

2. Parasitismo. Es la asociación benéfica para un de los individuos y nocivo para el otro. Ejemplo, pulgas y perro, nematodos y habas. 3. Mutualismo. Es la asociación donde ambas especies se benefician de su asociación. Los siguientes ejemplos son testimonio de este tipo de interacción: a. Las micorrizas, asociación de hongos con las raíces de las plantas superiores, donde el hongo contribuye en la absorción de nutrientes por las raíces y éstas le proporcionan los elementos nutritivos necesarios para vivir. b. La interacción entre las raíces delas plantas y las bacterias fijadoras de nitrógeno. c. La relación planta-insecto, en la que las plantas tienen necesidad en mayor o menor grado de ser polinizadas por insectos, ya que no pueden autofecundarse; a cambio, los insertos se nutren de néctar y de polen de las mismas. d. Los líquenes están constituidos por la asociación de una alga fotosintética que absorbe el CO2 y sintetiza materia orgánica, así como el hongo que utiliza una parte de ese material sintetizado y le asegura a la alga suministro de iones minerales, además de protegerla contra la desecación rápida y la luminosidad intensa. Los líquenes pueden llegar a provocar daños a sus hospederos. Depredación. Es la asociación en la que un organismo es consumido por otro. Los depredadores emplean una gran variedad de estrategias de supervivencia. Una fuerte presión de selección opera en dichas estrategias, ya que los individuos que consiguen sus requerimientos más eficientemente tendrán más probabilidad de dejar descendientes. Asimismo, los individuos presas que tienen 25

éxito a evitar ser comidos, de igual manera tienen más oportunidad de dejar progenie. Amensalismo. Consiste en la supresión de una especie por toxinas inhibidoras. Una forma especial que emplean las plantas para modificar el ambiente es la liberación de metabolitos que pueden ser inhibidores e incluso tóxicos para las plantas vecinas. Las secreciones que los vegetales liberan actúan selectivamente sobre ciertos organismos, lo cual depende de la especie que origina el ataque químico. 3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO 3.1. MATERIAL o o o o o o o o

Cuaderno de campo Red aérea Lápiz Lupa Sobres Masking tape Frascos vidrio Alcohol al 75 %

3.2. PROCEDIMIENTO o Realizar salida a campo y definir un área de estudio. o Identificar las diversas interacciones que se encuentran en el área definida. o Colectar especímenes de los diversos organismos. o Observar y reconocer los nódulos de Rhizobium de las leguminosas en campo. o Especies similares pueden coexistir en la misma comunidad cuando ocupan diferentes nichos ecológicos, lo cual está definido por los recursos que utilizan para sobrevivir, por ejemplo: luz, nutrimentos y agua. 26

PRÁCTICA CALIFICADA 1. Explica las interacciones bióticas observadas y registradas en práctica. 2. ¿Cuál es la importancia ecológica de las interacciones bióticas?

8 ANÁLISIS DE POBLACIONES ACUÁTICAS 1. OBJETIVO Determina la población de macroinvertebrados bentónicos en un cuerpo de agua superficial. 2. GENERALIDADES En dinámica de poblaciones, la población es la entidad viviente formada por los grupos de organismos de una misma especie que ocupan un espacio o lugar común. Asimismo, para definir a cada población como una unidad independiente de otras poblaciones o de otros grupos de organismos, se puede agregar que cada población tiene un nivel de organización y una estructura propia, y que cada población se renueva y se reproduce aisladamente de otras poblaciones. Conocer la dinámica de una población implica conocer no sólo el tamaño y la estructura de la misma, sino también implica conocer la forma y la intensidad en que esta cambia y se renueva. Toda población está constantemente bajo el efecto de factores naturales y antrópicos, que tienden a hacerla aumentar y disminuir, y el tamaño y la estructura de la población dependen en todo momento del balance existente entre estos dos tipos de factores. Si a una población de organismos la seguimos a través del tiempo encontraremos que, a consecuencia del cambio de las condiciones ambientales de su hábitat parte de sus integrantes 28

irán muriendo y los organismos que sobrevivan seguirán alimentándose, creciendo y podrán reproducirse. Dando lugar a cambios en la composición y estructura de la población. Por lo tanto, para lograr un manejo sostenible de los recursos acuáticos es indispensable el conocimiento de aspectos biológicos básicos de las especies involucradas. Índice de Shannon-Wiener Este es el índice más utilizado en ecología acuática para comparar y describir la diversidad de comunidades, así como para denotar cambios sucesionales. El índice postula que si tenemos un conjunto de eventos o probabilidades p1, p2, p3… pn, se puede estimar cuánto azar interviene en la selección del evento px, lo cual sería una medida de información, incertidumbre, desorganización o entropía. En términos biológicos, la incertidumbre asociada con el evento de que un individuo, seleccionado al azar, de una comunidad pertenezca a la especie X1 es calculable y constituye una medida de información. Si en esa comunidad varias especies son poco frecuentes, es difícil predecir a cuál de ellas pertenecerá probablemente un individuo elegido al azar (lo cual implica que hay más incertidumbre y mayor diversidad). Pero si hay otra comunidad con una especie muy común y varias muy raras, entonces la predicción de la entidad de ese individuo es muy alta (baja incertidumbre y baja diversidad). Si el número de especies aumenta, también aumenta la incertidumbre, es decir, la diversidad. La fórmula a utilizar es:

Donde: H´= Calcula el promedio de incertidumbre por individuo 29

3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO 3.1. MATERIAL o o o o o o o o

Red Surber de 250 µm Fuente de fondo blanco Alcohol al 70% Bolsas de polietileno gruesas Pinzas Masking tape Lápiz Pabilo

3.2. PROCEDIMIENTO 3.2.1. EXTRACCION DE DNA EN PECES o Colectar las muestras mediante la red Surber de 0,09 m2 de área y una malla de 250 µm de abertura. o Tomar la muestra macroinvertebrados bentónicos colocando la malla a contracorriente y removiendo el sustrato aguas arriba de la manga. o Conservar cada muestra en alcohol al 70% y rotular adecuadamente. o Realizar la identificación de los macroinvertebrados mediante el uso de claves taxonómicas.

PRÁCTICA CALIFICADA 1. Registra los datos obtenidos en la Tabla que a continuación se muestra y los cálculos correspondientes para estimar el índice de Índice de Shannon-Wiener.

2. Analiza y discute los resultados obtenidos.

9 COMUNIDADES DE UN TRANSECTO ALTITUDINAL 1. OBJETIVOS Identificar los principios físicos que influyen en el desarrollo de una comunidad. Aplicar los procedimientos para describir una comunidad en función de la altitud. 2. GENERALIDADES La estructura y distribución de las poblaciones y comunidades vegetales corresponden a la interacción de variables físicas, tales como la luz solar, la temperatura y la precipitación pluvial. Las rocas responden a estos factores y van contribuyendo a la formación del suelo. La altitud y latitud son determinantes en la distribución de las comunidades vegetales. Particularmente la altitud de una localidad es un buen punto de referencia para definir la presencia de los diferentes tipos de comunidades vegetales. La ubicación y descripción de diferentes tipos de vegetación a lo largo de un recorrido que presenta variaciones en cuanto a la altitud con respecto al nivel del mar, permiten construir una gráfica que resume los cambios de las comunidades, esto también se conoce como transecto altitudinal.

3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO 3.1. MATERIAL o o o o o o o o o o o o o

GPS o altímetro Termómetro Cámara fotográfica Clave taxonómica vegetal Etiquetas adheribles Masking tape Prensa botánica Cartón para la prensa Papel periódico Lazo para amarrar la prensa Cuaderno de notas Lápices Tijeras para jardín

PROCEDIMIENTO Antes de la salida a campo es necesario informarse del tipo de vegetación y variables climáticas. En cada estación de muestreo se realizará el siguiente trabajo: 1. Toma la altitud, la temperatura y la humedad relativa. 2. Descripción visual de la zona y toma de fotografías. 3. Uso de la clave para la identificación de la vegetación. En caso de no lograr la identificación del vegetal colectar muestras y acondicionarlas para su posterior identificación.

PRÁCTICA CALIFICADA 1. Construye un gráfico de altitud versus tipo de vegetación. 2. Presenta

las

fotografías

paisaje

vegetación

predominante, e indica las características de cada vegetación identificada (obtenida mediante la clave taxonómica). 3. Comenta la importancia del clima en el desarrollo de las comunidades vegetales y cómo la actividad del hombre puede modificar la dinámica de estas comunidades.

10 ESTUDIO BIÓTICO DE UN CUERPO DE AGUA 1. OBJETIVO Determinar la calidad de agua mediante un índice biótico. 2. GENERALIDADES El agua, además de ser un recurso imprescindible para la supervivencia del ser humano y el desarrollo de todas las formas de vida. Es ampliamente utilizada en actividades diarias, como la agricultura (del 70% al 80%), la industria (20%), el uso doméstico (6%), entre otras, convirtiéndose en uno de los recursos más apreciados en el planeta. Actualmente, la disponibilidad de este recurso, es motivo de preocupación no sólo de expertos científicos, ni de especialistas en la materia o gobernantes sino de la humanidad entera, que ha reconocido y comprendido la importancia que este vital recurso tiene para garantizar la vida del planeta. El calentamiento global está afectando las principales reservas de agua dulce y en el Perú ha dado lugar a un retroceso de los glaciares de la Cordillera de los Andes. Sin embargo, a pesar de que las fuentes de agua dulce representan un porcentaje mínimo de la disponibilidad de agua del planeta, muchos de los ríos del Perú se encuentran contaminados, debido al desarrollo de diversas actividades sin criterios ambientales, afectando la salud del hombre y de los ecosistemas.

Los ríos tienen cierta capacidad de autodepuración, reciclando biológica y químicamente los materiales extraños o en exceso que le fueran introducidos. La distancia sobre la que ocurre este proceso de recuperación depende del grado de contaminación y de las características del curso. No obstante, los componentes biológicos de un ecosistema acuático son tan importantes como los factores físicos y químicos para una descripción concreta y objetiva del cuerpo de agua debido a que el efecto delos organismos sobre el medio es más o menos conspicuo, al igual que en el caso de los hábitats terrestres. 3. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO 3.1. MATERIAL o o o o o o

Red Surber de 250 µm Fuente de fondo blanco Alcohol al 70% Bolsas de polietileno gruesas Pinzas Masking tape, lápiz y pabilo

3.2. PROCEDIMIENTO o Colectar las muestras mediante la red Surber de 0,09 m2 de área y una malla de 250 µm de abertura. o Tomar la muestra macroinvertebrados bentónicos colocando la malla a contracorriente y removiendo el sustrato aguas arriba de la manga. o Conservar cada muestra en alcohol al 70% y rotular adecuadamente. o Realizar la identificación de los macroinvertebrados mediante el uso de claves taxonómicas

PRÁCTICA CALIFICADA 1. Determina la calidad de agua mediante un índice biótico. 2. Presenta las fotografías del cuerpo de agua y de la vegetación en sus márgenes ribereños. 3. Comenta la influencia de las actividades humanas en la calidad del agua del cuerpo de agua muestreado.

BIBLIOGRAFÍA Atlas, R. M.; Bartha, R. (2008). Ecología microbiana y microbiología ambiental (2ª ed.). España: Prentice Hall Interamericana. Badillo, A. M.; Galindo, M.; Gallardo, T. A.; Lizama, G.; Palomino, G.; Arena, O. M. (2010). Manual de prácticas de ecología acuática. Facultad de Ciencias. Universidad Nacional Autónoma de México. Colinvaux, P. (2002). Introducción a la Ecología (1ª ed.). México: Limusa. Custodio, V. M.; Artica, C. L. (2012). El cambio climático y su relación con la diversidad biológica en los ecosistemas montañosos andinos del Perú. Rev. Infor.Téc. Cient. Voz Zootecnista, 3(2012), 34-36. Custodio, V. M.; Chanamé, Z. F. (2012). Evaluación de riesgos ambientales en la subcuenca del río Cunas. I Congreso Internacinal de Salud Ambiental. Custodio, V. M.; Pantoja, E. R. (2012). Impactos antropogénicos en la calidad del agua del río Cunas. Apuntes de ciencia & sociedad, 2(2), 130-137. Chanamé, Z. F.; Custodio, V. M. (2011). Biodiversidad de la cuenca media y baja del río Cunas. Prospectiva Universitaria, 8(2), 4147. Franco, J. (2001). Manual de Ecología (6ª ed.). México: Edit. Trillas. Garmendia, A. (2005). Prácticas de Ecología (1ª ed.). España: Mundi Prensa.

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APÃ&#x2030;NDICE

CRISIS ECOLÓGICA: ¿UN VIAJE SIN RETORNO? María Custodio Villanueva1 Edwin Cóndor Salvatierra2

Introducción El mundo ha avanzado a pasos agigantados en los últimos 40 años. Como nunca antes los cambios ocurren a una velocidad vertiginosa, generándose grandes transformaciones políticas, culturales, científicas, tecnológicas, sociales y ambientales. El estudio de la historia de las relaciones entre el hombre y el medio natural en la actualidad se contempla como una nueva forma de hacer historia basada en la comprensión de las relaciones que los seres humanos han establecido con la naturaleza y entre sí mismos a través de las distintas formas históricas de producción y de manejo de los recursos (Gonzáles y Amérigo, 1998). La relación hombre naturaleza no es estática. Las interacciones varían con el tiempo y los cambios marcan nuevas fases, despertando un gran interés por la crisis ambiental en ciudadanos, comunidades, gobiernos, empresarios, políticos, estudiantes y científicos de todas las disciplinas manifestando gran preocupación; la cual han servido para reducir, interrumpir o revertir los cambios originados en el ambiente por las actividades humanas y permitiendo consolidar una conciencia ambientalista. La crisis ecológica consiste en el proceso de deterioro acelerado de los ecosistemas donde la vida humana es factible. Este deterioro ecológico es la consecuencia del impacto negativo de actividades humanas. La magnitud de este proceso de destrucción del equilibrio de los ecosistemas naturales conduce a la posibilidad de 41

la desaparición de nuestra especie, y con ella de otras muchas formas de vida sobre la tierra. Ante este escenario, se precisa un cambio cultural que se dirija a construir una nueva filosofía, una nueva ética y un nuevo paradigma científico para afrontar el cambio. Las exigencias a las que hoy nos enfrentamos requiere de una sensibilidad que nos permita reconocer la compleja y sutil red de interconexiones que vinculan la vida humana a los sistemas naturales (Goleman, 2009).

_____________________________ 1 Universidad Nacional del Centro del Perú 2 Universidad Nacional de Huancavelica

Problemas ambientales como fenómenos eminentes de la crisis ecológica Las tendencias actuales nos están acercando más a una serie de puntos de inflexión que reducirían catastróficamente la capacidad de los ecosistemas para proporcionar servicios esenciales. Los pobres, que tienden a ser los que más dependen de esos servicios, serían los primeros en verse afectados y con la mayor severidad. En todo el mundo, el consumo de energía ha aumentado en un 70 % desde 1971 y se prevé un crecimiento sostenido de un 2% anual. Igualmente, desde 1980 la economía global ha triplicado su volumen, mientras que la población ha aumentado el 30%, hasta alcanzar 6,000 mil millones de personas. En este contexto, las consecuencias son exponenciales en el consumo de todo tipo, desde el agua hasta toda clase de bienes de consumo, afectando los ecosistemas mundiales (Custodio y Artica, 2012). Problemas ambientales globales Cambio climático A medida que se han ido acelerando las presiones de los seres humanos en el ambiente nos hemos acercado a varios umbrales críticos mundiales, regionales y locales, o los hemos superado. La contaminación en el mundo ha desequilibrado por completo las condiciones ambientales y climatológicas del planeta. Por ejemplo, desde fines del siglo XIX, la temperatura media mundial ha ido en aumento y llegó a niveles que no tienen precedentes en por lo menos 10 000 años. Esta transformación se debe en gran parte a las emisiones de gases en efecto invernadero que se han incrementado a partir de esa época.

Figura 1. Variación de la temperatura media anual del aire, 1960-2009. Fuente: GEO5 (2012).

Los gases invernadero retienen el calor cerca de la superficie terrestre. A medida que aumentan en la atmósfera, el calor adicional que retienen conduce al calentamiento global. Este calentamiento, a su vez, influye en el sistema climático de la Tierra, y conduce al cambio climático. Además, Flannery (2009) refiere que el calentamiento global no sólo implica un aumento en las temperaturas del planeta, sino una serie de cambios, como la alteración de los ciclos de lluvias, el desarrollo de fenómenos como "El Niño" o "La Niña", o la intensificación del número y la fuerza de los huracanes, entre otros. Según la Comunidad Andina (2008), en la Subregión Andina el cambio climático viene evidenciándose por más de tres décadas. Mientras que desde 1990, a nivel mundial, se registraron cambios en la temperatura global de 0,2ºC por década, ya desde 1974 a 1998 este incremento en la región de los Andes Centrales fue de 0,34ºC; es decir, 70% más que el promedio global. En el Perú, país vulnerable al cambio climático, los impactos del mismo se presentan claramente en la actualidad. El retroceso de los glaciares 44

tropicales es una evidencia innegable, como lo son también el incremento del nivel del mar en las zonas costeras, así como las subidas de los pisos ecológicos en las zonas altoandinas del país. Agotamiento de la capa de ozono Otro problema muy grave que tiene su origen en las sustancias que recibe la atmósfera es el agujero de la capa de ozono. En 1974, el químico mexicano Mario Molina Henríquez (1943) y el químico estadounidense Sherwood Rowland (1927) publicaron un artículo donde advertían a la comunidad mundial el debilitamiento de la capa de ozono; debido a la acción de clorofluorocarbonos (CFC), que se encontraban en la mayoría de los aerosoles de esa época.

Figura 2. Distribución porcentual de las emisiones totales de GEI, según categorías. Fuente: MINAM (2009).

El agotamiento de la capa de ozono amenaza a la diversidad biológica; al recibir mayor cantidad de radiación solar nociva (rayos ultravioleta), influye en la regulación del clima y en la humanidad provoca grandes problemas de salud. Ante este escenario, en 1987 se firmó el Protocolo de Montreal, donde varios países se comprometieron a reducir la producción y emisión de CFC, entre ellos México, Canadá, Brasil, Argentina y Estados Unidos (GEO5, 2013). Sin embargo, a la fecha no se ha alcanzado dicha meta.

Deforestación El servicio de almacenamiento de carbono que proporcionan los bosques del mundo es vital para la estabilización del clima. La cantidad de carbono almacenado depende del tipo de bosque: los tropicales almacenan la mayor parte del carbono y se estima que la biomasa aérea de estos bosques retiene 247 Gt C (Chave et al., 2008; Mahli et al., 2006; PNUMA, 2010), lo que representa cinco veces más que las actuales emisiones mundiales de carbono de 47 Gt al año. Casi la mitad de este carbono forestal está en los bosques de Latinoamérica, el 26 % en Asia y un 25 % en África (PNUMA, 2010). La deforestación es el resultado de la tala de árboles en un área determinada, con los fines de explotación comercial de la madera o para crear nuevos campos de cultivo o pastoreo. Esta actividad trae consigo pérdida de suelos (erosión), cambios en las condiciones climáticas, pérdida de hábitat para algunas especies animales, etc. Tras la deforestación se alejan las lluvias, se atrae el polvo y las enfermedades, y se eliminan elementos del paisaje. Análogamente, un partido de fútbol dura 90 minutos. En ese tiempo se deforesta en el Perú un área de la Amazonía equivalente a 43 canchas deportivas (Chávez, 2012).

Figura 3. Proceso de deforestación en el Perú. Fuente: Chávez (2012).

Pérdida de biodiversidad Uno de los problemas ambientales más serios es la pérdida de biodiversidad, ya sea en un área en particular o en todo el planeta. La pérdida de los hábitats naturales, la ruptura de las cadenas tróficas, la sobreexplotación, la caza ilegal, entre otras, traen consigo la extinción de especies animales y vegetales. Cuando una especie se extingue es para siempre y trae consigo la eliminación de los genotipos de dicha especie del banco genético global. Consecuentemente, si no se corrige rápidamente este fracaso colectivo, de reducir el ritmo de pérdida de biodiversidad, sus consecuencias serán graves para todos, pues el funcionamiento de los ecosistemas de los que dependemos está basado en la diversidad biológica (GBO3, 2010). Por lo tanto, conocer las áreas que tienen una alta biodiversidad y servicios ecosistémicos importantes puede ayudar a identificar los lugares donde la conservación es vital para la sociedad y el desarrollo económico (PNUMA, 2010). Problemas Locales Contaminación atmosférica La atmósfera es asombrosa. Protege toda forma de vida, conecta todas las cosas entre sí y lleva 4.000 millones de años regulando la temperatura de nuestro planeta. Además, la atmósfera es telequinética, lo que significa que los cambios puede producirse de manera simultánea en distintas regiones (Flannery, 2009). La contaminación atmosférica puede tener carácter local, cuando los efectos ligados al foco se sufren en las inmediaciones del mismo, o planetario, cuando por las características del contaminante, se ve afectado el equilibrio general del planeta y zonas alejadas a las que contienen los focos emisores (Custodio y Artica, 2012).

Los principales mecanismos de contaminación atmosférica son los procesos industriales que implican combustión, tanto en industrias como en automóviles y calefacciones residenciales, que generan dióxido y monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros contaminantes. Igualmente, algunas industrias emiten gases nocivos en sus procesos productivos, como cloro o hidrocarburos que no han realizado combustión completa. Contaminación del recurso hídrico El agua, además de ser un recurso imprescindible para la supervivencia del ser humano y el desarrollo de todas las formas de vida, es ampliamente utilizada en actividades diarias, como la agricultura (de 70% a 80%), la industria (20%), el uso doméstico (6%), entre otras, convirtiéndose en uno de los recursos más apreciados en el planeta. La contaminación del agua es conocida desde la antigüedad. Los principales contaminantes del agua son los pesticidas, llevados hasta los ríos por la lluvia y la erosión del suelo, cuyo polvo llega hacia los ríos o el mar y los contamina. Si bien, las naciones industrializadas han tenido bastante éxito en el control de la contaminación proveniente de industrias, aún siguen teniendo problemas con la escorrentía en las tierras de cultivos y con las aguas que fluyen de los centros urbanos cargadas con todos tipos de elementos (Custodio y Pantoja, 2012). Pérdida de suelos y desertificación La deforestación trae consigo, tarde o temprano, un proceso que se conoce como desertificación lenta y continua del ambiente hacia condiciones cada vez más secas, con la consiguiente reducción de los mantos freáticos y del contenido de plantas, que se hacen cada vez más escasas, y en conjunto este fenómeno acaba también con la vida de los animales. La reducción de la biodiversidad y la falta 48

de agua son dos factores que establecen el "avance del desierto" (GBO3, 2010). Generación de residuos La generación de residuos es una consecuencia directa de las actividades desarrolladas por el hombre. Hace años un gran porcentaje de los residuos eran reutilizados en muy diversos usos, pero hoy en día nos encontramos en una sociedad de consumo que genera gran cantidad y variedad de residuos procedentes de un amplio abanico de actividades. No obstante, ante esta problemática han surgido los rellenos sanitarios como una opción para el manejo de tales cantidades de basura. Consisten en terrenos donde se excava para colocar capas de basura intercaladas con capas de tierra, las cuales se compactan por medio de maquinaria especial hasta que el espacio se llena. Este método se ha planteado como una alternativa a los tiraderos de basura, pues reduce el impacto ambiental ya que los desechos no quedan al aire libre. Contaminación por ruido y visual El ruido es un factor que puede causar graves daños a la salud. Se ha convertido en un elemento común, casi característico de las grandes ciudades. Producido por los motores de los autos, las terminales aéreas o ferroviarias, las grandes fábricas, etc. Los niveles de ruido se miden en unidades llamadas decibeles y cuando un ruido alcanza los 90 decibeles se considera que ya es dañino para el ser humano. Las consecuencias de la contaminación acústica se ven reflejadas en las personas cuando sufren de estrés, dolores de cabeza, trastornos del sueño, pérdida de oído, pérdida de atención, psicofísicos, accidentes laborales, agresividad, entre otras.

Conclusiones Se reconoce que las consecuencias más claras de la crisis ecológica, en forma de contaminación, deforestación o agotamiento de recursos, incremento de la población, etc., empezaron hacerse sentir en las últimas décadas del siglo XX. Es a partir de esta época que empieza la preocupación por el ambiente, en los ámbitos políticos, sociales y científicos. Necesitamos ampliar el rango y agudizar la resolución de nuestra percepción sobre la conservación del buen estado del ambiente, si queremos protegerlo adecuadamente, desde los valores humanos hasta la capacidad personal para prevenir y reducir los daños que supone el deterioro del ambiente. Referencias bibliográficas Comunidad Andina-CA. (2008). El cambio climático no tiene fronteras. Impacto del Cambio Climático en la Comunidad Andina. Edición Libélula Comunicación, Ambiente y Desarrollo. Lima, Perú. Chave, J., Olivier, J., Bongers, F., Chatelet, P., Forget, P. M., van der Meer, P., et al. (2008). Aboveground biomass and productivity in a rain forest of eastern South America, Journal of Tropical Ecology, 24: 355-366. Chávez, S. (2012). Adaptación y mitigación al cambio climático. Grupo SEPAR. Huancayo, Perú. Custodio, V. M., Artica, C. L. (2012). El cambio climático y su relación con la diversidad biológica en los ecosistemas montañosos del Perú. Revista Informativa, Técnica y Científica Voz Zootecnista, N°3, 34-36. Custodio, V. M., Pantoja, E. R. (2012). Impactos antropogénicos en la calidad del agua del río Cunas. Huancayo, Perú.

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