DR. ÁNTERO VÁSQUEZ GARCÍA

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

LAMBAYEQUE PERU

MACHALA, 23 DE NOVIEMBE DEL 2011

USO DE SOFTWARE EN LA MEDICION DE INDICES DE BIODIVERSIDAD

MANEJO DE SOFTWARES BIO DAP, PAST, SDR Y PRIMER

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALAII CONGRESO NACIONAL DE BIOTECNOLOGIA

ETICA ANTROPOCENTRICA

ETICA BIOCENTRICA

ETICA GEOCENTRICA

Recursos Arqueológicos

Clima

Aire

Suelo

Agua

Flora

Fauna

Población

Estructura Paisajística

“la variabilidad de organismos vivosde cualquier fuente, incluidos, entre otros, los ecosistemas terrestres y marinos y otros ecosistemas acuáticos y los complejos ecológicos de los que forman parte; comprende la diversidad dentro de cada especie, entre las especies y de los ecosistemas”(UNEP, 1992).

BIODIVERSIDAD

ECOLOGIA

DIVERSOS ENFOQUES PARA SU ESTUDIO

COMPUESTA POR :A. LA VARIACION

(Nº de especies; RIQUEZA DE ESPECIES)B. ABUNDANCIA RELATIVA DE ESPECIES (Nº DE

INDIVIDUOS)

1. TEMA CENTRAL: VARIACION TEMPORAL Y ESPACIAL2.MEDIDAS DE DIVERSIDAD INDICAN BUEN FUNCIONAMIENTO DEL ECOSISTEMA

3. HAY NOTABLES DEBATES SOBRE LA BIODIVERSIDAD

BIODIVERSIDAD

AREA

n

MUESTREO

(ASPECTO

IMPORTANTE)

E

S

T

U

D

I

O

LATIT

UD

INAL

RIQUEZA DE ESPECIES

(Nº DE ESPECIES

ABUNDANCIA RELATIVA

(Nº DE INDIVIDUOS) POLUCION (STRESS)CAMBIOS EN LA

ABUNDANCIA

LA BIODIVERSIDAD ES UNA CARACTERISTICA COMPLEJA DE LOS SISTEMAS BIOLOGICOS QUE SE MANIFIESTA A DISTINTAS ESCALAS TEMPORALES Y ESPACIALES.

EL INTERES POR CONSERVAR LA BIODIVERSISDAD TRASCIENDE EL ÁMBITO CIENTIFICO, PUES TIENE MULTIPLES VALORES PARA LA SOCIEDAD CONTEMPORANEA, INCLUIDOS LOS ECONÓMICOS, FUNCIONALES, CULTURALES, ,MORALES Y ETICOS

De acuerdo con Harper y Hawksworth (1995), fueron Norse et al., en (1986) quienes propusieron el término de biodiversidad para referirse a tres niveles:

a. Genético (intraespecífico), b. Especifico (número de especies) yc. Ecológico (de comunidades).

Además de los niveles genético, de especies y de comunidades, es posible distinguir los aspectos de composición, estructura y función (Figura 2) de los sistemas biológicos (Noss, 1990).

La composición se refiere a la identidad y variedad de genes, poblaciones, especies, comunidades y paisajes.

La estructura es la manera en que están organizados los componentes, desde la genética y demográfica de las poblaciones, hasta la fisonómica a nivel de paisaje.

El valor de la biodiversidad.

• Valores de uso directo. Son todos aquellos recursos bióticos que pueden ser consumidos directamente.

• Valores de uso indirecto. Incluyen los beneficios funcionales de los sistemas biológicos, llamados también “servicios de los ecosistemas”. Por ejemplo, la producción primaria mediante la fotosíntesis, la formación de suelo, el control de plagas, la fijación de nitrógeno, el control de inundaciones, etc.

El valor de la biodiversidad.

• Valores éticos. Se refieren al aprecio que el ser humano puede sentir hacia la biodiversidad fuera de su potencial como artículo de consumo..

MÉTODOS DE MEDICIÓNAL NIVEL DE ESPECIES

Esta forma de analizar la biodiversidad resulta muy conveniente en el contexto actual ante la acelerada transformación de los ecosistemas naturales, ya que un simple listado de especies para un región dada no es suficiente.

La diversidad alfa es la riqueza de especies de una comunidad particular a la que consideramos homogénea,

La diversidad beta es el grado de cambio o reemplazo en la composición de especies entre diferentes comunidades en un paisaje, y

la diversidad gamma es la riqueza de especies del conjunto de comunidades que integran un paisaje, resultante tanto de las diversidades alfa como de las diversidades beta (Whittaker, 1972).

Sp12Sp11

COMUNIDAD C

Sp10 Sp8

Sp9

Sp7 Sp5

COMUNIDAD B

Sp4Sp5

Sp1

βSp2

αCOMUNIDAD A

Sp3

Sp13

Sp15

Sp14 Sp17

Sp16 Sp18

Sp19

COMUNIDAD D

Sp19

Sp1

Sp18

COMUNIDAD e Sp22

Sp20Sp21

COMUNIDAD A

Sp 1.3

Sp 2

Sp 3

Sp 1.1

Sp 1.5

Sp 1.6

Sp 1.4

Sp 1.2

Sp 1. 7

Sp 2.1Sp 2.2

Sp 2.3

Sp 3.1

Sp 3.2

α

2.1. MEDICIÓN DE LA DIVERSIDAD ALFALa gran mayoría de los métodos propuestos para evaluar la

diversidad de especies se refieren a la diversidad dentro de las

comunidades (alfa). Para diferenciar los distintos métodos en función de las variables biológicas que miden, los dividimos en dos grandes grupos:

1) Métodos basados en la cuantificación del número de especies presentes (riqueza específica);

2) Métodos basados en la estructura de la comunidad, es decir, la distribución

proporcional del valor de importancia de cada especie (abundancia relativa de los individuos, su biomasa, cobertura, productividad, etc.).

Los métodos basados en la estructura pueden a su vez clasificarse según se basen en la dominancia o en la equidad de la comunidad.

DIVERSIDAD ALFA

1. RIQUEZA ESPECIFICA

1.1 INDICES

1.1.1 RIQUEZA DE ESPECIES1.1.2 INDICE DE MARGALEFF1.1.3 INDICE DE MENHINICK1.1.4 INDICE ALFA DE WILLIAMS

1.2 RAREFACCIÓN

1.3 FUNCIONES DE ACUMULACIÓN

1.3.1 LOGARÍTMICA1.3.2 EXPONENCIAL1.3.3 DE CLENCH

CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS PARA MEDIR LA DIVERSIDAD ALFA

1.4 MÉTODOS NO PARAMÉTRICOS

1.4.1 CHAO 21.4.2 JACKNIFE DE 1º ORDEN1.4.3 JACKNIFE DE 2º ORDEN1.4.4 BOOTSTRAP

2. ESTRUCTURA

2.1 MODELOS PARAMÉTRICOS

2.1.1 SERIE GEOMÉTRICA2.1.2 SERIE LOGARÍTMICA2.1.3 DISTRIBUCIÓN LOG-NORMAL2.1.4 MODELO DE VARA QUEBRADA

2.2 MODELOS NO PARAMÉTRICOS

2.2.1 CHAO 12.2.2 ESTADÍSTICO Q

2.3 ÍNDICES DE ABUNDANCIA PROPORCIONAL

2.3.1 ÍNDICES DE DOMINANCIA2.3.2 ÍNDICES DE EQUIDAD

Simpson/Serie de Hill/Berger ParkerShannon Wiener/Brillouin/Bulla/Equidad de Hill

Índices

Riqueza específica (S)

Número total de especies obtenido por un censo de la comunidad. Para las comunidades de selva mediana y cultivo de maíz señaladas en el Cuadro 1, la riqueza específicade murciélagos es 11 y 7 especies, respectivamente.

Índice de diversidad de Margalef

D Mg = S-1 / ln √Ndonde:S = número de especiesN = número total de individuos

Transforma el número de especies por muestra a una proporción a la cual las especiesson añadidas por expansión de la muestra. Supone que hay una relación funcional entreel número de especies y el número total de individuos S= kN donde k es constante

Índice de diversidad de Menhinick

DMn = S / N

Al igual que el índice de Margalef, se basa en la relación entre el número deespecies y el número total de individuos observados, que aumenta al aumentar el tamaño de la muestra.

RAREFACCIÓN

- Permite hacer comparaciones de números de especies entre comunidades cuando el tamaño de las muestras no es igual.

E (S) = ∑1 – (N – Ni) /n___________________

N/n

donde:E(S) = número esperado de especiesN = número total de individuos en la muestraNi = número de individuos de la iésima especien = tamaño de la muestra estandarizado

Modelo logarítmico

FUNCIONES DE ACUMULACIÓN DE ESPECIES

E (S) = 1 ⁄ z ln ( 1 + zax )

donde:a = la ordenada al origen, la intercepción en Y. Representa la tasa de incremento de la lista al inicio de la colección.z = 1–exp(–b), siendo b la pendiente de la curva.x = número acumulativo de muestras.

E (S) = (a/b)1 - e -bx

Modelo de dependencia lineal

ECUACIÓN CLENCH

E (S) = ax / 1 + bx

Según este modelo, la probabilidad de encontrar una nueva especie aumentará (hasta un máximo) conforme más tiempo se pase en el campo, es decir, la probabilidad de añadir especies nuevas eventualmente disminuye, pero la experiencia en el campo la aumenta.

MÉTODOS NO PARAMÉTRICOS

Requieren solamente datos depresencia-ausencia.

CHAO 2

CHAO2 = S + L² / 2M

donde:L = número de especies que ocurren solamente en una muestra (especies “únicas”)M = número de especies que ocurren en exactamente dos muestras

JACKNIFE DE PRIMER ORDEN

JACK 1 = S + L m-1 / m

donde:m = número de muestras

JACKNIFE DE SEGUNDO ORDEN

JACK 2 = S + L(2m-3) / m - M(m-2)² / m(m-1)

Se basa en el número de especies que ocurren solamente en una muestra así como enel número de especies que ocurren en exactamente dos muestras.

BOOTSTRAP

bootstrap = S + ∑ (1-pj)n

Este estimador de la riqueza de especies se basa en pj, la proporción de unidades demuestreo que contienen a cada especie.

MEDICIÓN DE LA ESTRUCTURA- MODELOS PARAMÉTRICOS

Los primeros intentos por describir la estructura de las comunidades en términos de la abundancia proporcional de cada especie fueron los modelos matemáticos que describen la relación gráfica entre el valor de importancia de las especies (generalmente en una escala logarítmica) en función de un arreglo secuencial por intervalos de las especies de la más a la menos importante (Magurran, 1988; Krebs, 1989). El ajuste de los datos empíricos a la distribución subyacente a cada modelo puede medirse mediante pruebas de bondad de ajuste como la de x² o la prueba de G (Magurran, 1988).

ÍNDICES DE ABUNDANCIA PROPORCIONAL

Índice de Simpson

λ = ∑pi ²

donde:pi = abundancia proporcional de la especie i, es decir, el número de individuos de la especie i dividido entre el número total de individuos de la muestra. Manifiesta la probabilidad de que dos individuos tomados al azar de una muestra sean de la misma especie.

Serie de números de Hill

NA = ∑(pi) 1/(1 - A)

Es una serie de números que permiten calcular el número efectivo de especies en una muestra, es decir, una medida del número de especies cuando cada especie es ponderada por su abundancia relativa.

Índice D de McIntosh

D = N – U / N - √N

dondeU = ni² (i=1,2,3...,S).

Es un índice de dominancia que resulta independiente de N.

Índice de Berger-Parker

d = Nmax / N

donde Nmax es el número de individuos en la especie más abundante. Un incremento enel valor de este índice se interpreta como un aumento en la equidad y una disminución de la dominancia.

Índices de equidad

Índice de Shannon - Wiener

H’ = - ∑pi ln pi

DIVERSIDAD BETA

BIODIVERSIDAD

2. MÉTODOS DE MEDICIÓN AL NIVEL DE ESPECIES

La diversidad alfa es la riqueza de especies de una comunidad particular a la que consideramos homogénea,

La diversidad beta es el grado de cambio o reemplazo en la composición de especies entre diferentes comunidades en un paisaje, y

la diversidad gamma es la riqueza de especies del conjunto de comunidades que integran un paisaje, resultante tanto de las diversidades alfa como de las diversidades beta (Whittaker, 1972).

2. MÉTODOS DE MEDICIÓN AL NIVEL DE ESPECIES

Para monitorear el efecto de los cambios en el ambiente es necesario contar con información de la diversidad biológica en comunidades naturales y modificadas (diversidad alfa) y también de la tasa de cambio en la biodiversidad entre distintas comunidades (diversidad beta), para conocer su contribución al nivel regional (diversidad gamma) y poder diseñar estrategias de conservación y llevar a cabo acciones concretas a escala local.

B = 4+0 / 2( 9)

calcula los índices de diversidad correspondientes a los presentados por Ann Magurran en "La diversidad ecológica y su medición"

desarrollado por Gordon y Douglas (1988)

BIO-DAP

Los cálculos incluyen:

rarefacción, series geométricas, serie truncada de registro normal palo quebrado, estadístico Q, índice, de diversidad de Shannon, el índice de Brillouin, el índice de Simpson, el índice de McIntosh, índice Berger-Parker Índice de equidad de Pielou, la diversidad beta, medidas de similitud

Abra el programa y aprecie las opciones de ventanas en la barra de herramientas

Haga click en FILE y observe los contenidos

Haga Click en Open y observe las ventanas

Seleccione el archivo EX_03.TXT y luego haga click en ACEPTAR

Distinga las carpetas de la barra de herramientas

Haga Click en RAW data( Datos originales y aprecie la lista de especies y numero de individuos por especie

Haga Click en DIVERSITY INDICES y aprecie la lista de INDICES DE BIODIVERSIDAD

Marque la opción Shannon Diversity Index

Luego de marcar observe los valores del Índice de Shannon Wiener (H’) error (E) y Varianza (Var H’)

Para copiar los datos marque la opción edit, note la ventana Copy ctrl.+c

Haga click en Raw Data y verifique los datos de especies y número de individuos

Cierre el programa y observe las opciones, luego presione Si y salga

Haga click en File, luego Open y busque en el disco D los archivos guardados. Haga click en el archivo CUEX.TXT y luego

Aceptar

Haga click en Raw Data y verifique las especies y número de individuos por especie; las dos zonas de muestreo

Haga click en Diversity Índices y luego en Beta Diversity

Verifique los valores de los diversos índices de Diversidad Beta

Verifique los valores de los diversos índices de Diversidad Beta

Para crear un nuevo archivo haga Click en FILE y elija la opción NEW

Observe la pantalla y a la derecha las opciones de Numero de especies y Numero de sitios de muestreo

En las ventanas Número de especies y número de sitios coloque 15 y 3 respectivamente, luego

presione OK

Presione OK y observe la ventana SPECIES NAME, SITE 1, SITE 2 Y SITE 3

. en cada CELDA ingrese los nombres científicos de las especies y el número de individuos por especie y sitio de

muestreo

Para guardar el archivo marque SAVE y observe las opciones de guardar

En la ventana Nombre de archivo Escriba CB_01.txt

En la ventana unidades seleccione el disco D y presione Aceptar

Haga click en FILE, luego OPEN, Observa la pantalla

En las unidades de disco duro seleccione la opción d

Observe en la ventana Nombre de archivo CB_01.TXT, seleccione el archivo que esta en la parte

inferior y maque Aceptar

Haga click en Raw Data y observe el contenido del archivo seleccionado

USO DEL SOFTWARE PAST EN LA DETERMINACIÓN DE ÍNDICES DE BIODIVERSIDAD

BIOMASA AEREAPara árboles:

1. Con UN GPS delimitar un transecto de 10x100 m

2. Contar el numero de especímenes por especies

3. los individuos seleccionados al azar se proseguirá Medir el

diámetro a la altura del pecho (DAP) con una cinta

métrica:

4. Medir la altura total en metros de cada individuo con un

clinómetro.

ESTIMACION DE LA CAPACIDAD DE CAPTURA DE CARBONO POR ARBOLES O COMPONENTES DE

FLORA DE UN BOSQUE

•Cálculo del volumen de los árboles:-Se convierten los diámetros a metros y se aplica la siguiente fórmula:

Donde:V = Volumen en m3AB= Área basal en m2π/4 = constante 0.7853D = diámetro a la altura del pecho

en mH = altura en metrosCf = coeficiencia con forma (0.5)

- Estimación de la concentración de carbono en la

biomasa de los árboles:

o Se calcula la biomasa multiplicando el volumen

en m3 de cada individuo por el valor de la

densidad de la madera.

o Se calcula el contenido de carbono almacenado

en la biomasa aérea de los árboles (materia seca

por unidad de superficie contenida en el tronco

de los árboles), multiplicando la biomasa

encontrada por el factor de contenido de carbono

(0.45).

 

Dr. ÁNTERO VÁSQUEZ GARCÍA anterovaquez@gmail.com

MUCHAS GRACIAS