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Revista mexicana de ciencias forestales

versão impressa ISSN 2007-1132

Rev. mex. de cienc. forestales vol.9 no.50 México Nov./Dez. 2018

http://dx.doi.org/10.29298/rmcf.v9i50.236 

Artículos

Fitodiversidad y estructura de un bosque de pino-encino en la Sierra Madre del Sur, México

Cuauhtémoc Méndez Osorio1 

Carlos Alberto Mora Donjuán2 

Eduardo Alanís Rodríguez3 

Javier Jiménez Pérez3 

Oscar Alberto Aguirre Calderón3 

Eduardo Javier Treviño Garza3 

Miguel Ángel Pequeño Ledezma4  * 

1Facultad de Desarrollo Sustentable, Universidad Autónoma de Guerrero. México.

2Instituto para el Manejo y Conservación de la Biodiversidad A. C. México.

3Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma de Nuevo León. México.

4Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Montes, Universidad Politécnica de Madrid. España.

Resumen

En un bosque de Pinus-Quercus en la Sierra Madre del Sur en el estado de Guerrero, se evaluó la fitodiversidad y estructura de la vegetación. Se establecieron cinco parcelas circulares de 1 000 m2. Se realizó un censo de todas las especies leñosas con un DAP > 10 cm. A cada individuo se le tomaron medidas dendrométricas de altura total (h), diámetro (DAP) y diámetro de la copa. Se estimó la densidad, la cobertura, la frecuencia y el Índice de Valor de Importancia, así como la diversidad mediante el Índice de Margalef (D Mg ) y el Índice de Shannon-Wiener (). La estructura vertical se describió mediante el Índice de Pretzsch. En total se registraron cinco especies pertenecientes a dos familias y dos géneros. La familia con mayor presencia en el lugar de estudio fue Fagaceae con tres especies. Pinus oocarpa registró el mayor valor de importancia, de 63.53 %, en contraste con Quercus rugosa con 3.23 %. El índice de diversidad vertical de Pretzch reveló la mayor ocurrencia de especies en el estrato bajo, con 50.4 % de los individuos; de los cuales P. oocarpa aportó 51. Se concluye que la comunidad vegetal estudiada está en proceso de regeneración activa y posee baja diversidad y una riqueza de especies reducida.

Palabras clave: Bosque mixto; diversidad; fitodiversidad; indicadores ecológicos; Índice de Pretzch; bosques de Pinus - Quercus

Introducción

Los bosques contribuyen a la provisión de bienes y servicios ambientales, tales como la conservación de diversidad biológica, captura de carbono, regulación del ciclo hidrológico y el clima (Seppelt et al., 2011). Después de las selvas, los bosques de Pinus-Quercus son uno de los ecosistemas con mayor diversidad en el mundo; se extienden en los Estados Unidos de América, México, Guatemala, El Salvador, Nicaragua Honduras y Cuba (Mora y Alanís, 2016).

La estructura de estos bosques se reconoce como un indicador clave de la fitodiversidad, la estabilidad ecológica y el desarrollo de los rodales (Franklin et al., 2002), que junto con la densidad y la diversidad son características importantes para la descripción cuantitativa de la vegetación (Gadow et al., 2007). En este sentido, los árboles son los elementos principales de la estructura ecosistémica (Del Río et al., 2003) y un adecuado indicador de la biodiversidad para evaluar el estatus del rodal forestal (Ozdemir et al., 2012).

De acuerdo con Magurran (2004), las medidas de riqueza proporcionan una expresión comprensible e instantánea de la diversidad, y los indicadores de estructura horizontal como la densidad, la dominancia y la frecuencia describen la relación entre especies de una población (Hernández et al., 2013; Saravanan et al., 2013), y, con frecuencia, se han utilizado en estudios de vegetación (Castellanos et al., 2010; Alanís et al., 2011; Méndez et al., 2014) por su gran atractivo intuitivo.

Sin embargo, en la porción guerrerense de la Sierra Madre del Sur se han desarrollado pocos estudios referentes al estado actual de las asociaciones de Pinus-Quercus. Al respecto, la presente investigación evalúa la fitodiversidad y la estructura de un bosque de Pinus-Quercus en la Sierra Madre del Sur, México. Con esta investigación se generará información sobre el estado actual de la vegetación, la cual podría servir para el desarrollo de programas de restauración ecológica.

Materiales y Métodos

Área de estudio

El estudio que se describe a continuación se realizó en un área del bosque de Pinus-Quercus en el ejido Atoyaquillo, municipio Coyuca de Benítez, que forma parte de la Sierra Madre del Sur en el estado de Guerrero, México. El área se ubica a 17°09´46.34” norte y 100°03´55.76” oeste. El intervalo altitudinal es de los 1 000 a 1 100 m. La precipitación media anual es de 1 100 mm (Figura 1) (Inegi, 2002).

Figura 1 Ubicación del área de estudio. 

Análisis de la vegetación

Para evaluar la condición de la vegetación de un bosque de Pinus-Quercus, se establecieron cinco parcelas circulares de 1 000 m2 (radio 17.84 m). Se optó por este diseño porque solo se requiere un punto de control al centro, a diferencia de las parcelas rectangulares o cuadradas que consideran cuatro (McRoberts et al., 2015). Se distribuyeron de manera aleatoria en áreas que presentaron las mismas condiciones fisiográficas de pendiente, exposición y altitud. En las parcelas de muestreo se realizó un censo de todas las especies leñosas con un DAP > 10 cm (d 0.10 m ). A cada individuo se le midió la altura total (h) con un hipsómetro Suunto Pm-5; el diámetro (DAP), con una forcípula Haglöf Mantax Blue 1270mm; y diámetro de la copa, con una cinta métrica de 100 m fibra de vidrio cruceta Truper ® (en sentido norte - sur y este - oeste).

La densidad por especie se determinó con respecto al número total de árboles; la cobertura, en función del área de la copa; y su frecuencia con base en la presencia de los taxones en las parcelas de muestreo. Las variables calculadas se utilizaron para estimar el Índice de Valor de Importancia (IVI), que es un valor ponderado a nivel de taxón, y que adquiere valores porcentuales en una escala de 0 a 100 (Mostacedo y Fredericksen, 2000).

Análisis de la información

Para evaluar la contribución de los taxa a la estructura de la comunidad vegetal de interés, se utilizó la estimación de las siguientes variables: abundancia, cobertura, frecuencia e índice de valor de importancia. Para la riqueza de especies se usó el índice de Margalef (D Mg ) y para la diversidad alfa el índice de Shannon-Wiener () (Magurran, 2004) (Cuadro 1).

Cuadro 1 Fórmulas utilizadas para determinar los índices de distribución horizontal, de diversidad de especies y estructura vertical de las especies. 

Fórmula Núm. Descripción
Derel=Dej=1.nDe*100 (1) De = Densidad absoluta
De rel = Densidad relativa por especie
De=N1S (2) N i = Número de individuos de la especie
i S = Superficie de muestreo (ha)
Do=GiS (3) Do = Dominancia
G i = Área basal de la especie
i S = Superficie (ha).
Dorel=  Doj=1.nDo*100 (4) Do rel = Dominancia relativa de la especie
i
respecto a la dominancia total
Do = Dominancia absoluta
Fr=PiNS (5) Fr = Frecuencia absoluta
Fr rel = Frecuencia relativa de la especie i
respecto a la frecuencia total
P i = Número de sitios en los que está
presente la especie
i NS = Número total de sitios de
muestreo.
Frrel=Frj=1.nFr*100 (6)
IVI=Derel+Dorel +Frrel3 (7) De rel = Densidad relativa por especie
respecto a la densidad total
Do rel = Dominancia relativa de la especie
i respecto a la dominancia total
Fr rel = Frecuencia relativa de la especie i
respecto a la frecuencia total
DMg=(s-1)ln(N) (8) D Mg = Índice de Margalef
s = Número de especies presentes
ln = Logaritmo natural
N = Número total de individuos
H'=i=1Spi*ln(pi) (9) H´ = Índice de Shannon-Wiener
S = Número de especies presentes
pi=ni/N (10) N = Número total de individuos
n i = Número de individuos de la especie
ln = Logaritmo natural
A=-i=1Sj=1Zpij*lnpij (11) S = Número de especies presentes
Z = Número de estratos en altura
P ij = Porcentaje de especies en cada zona
y se estima mediante la siguiente
ecuación p ij =ni,j/N
Amax=ln(S*Z) (12)
Arel=Aln(S*Z)*100 (13) n i,j = Número de individuos de la misma
especie (i) en la zona (j)
N = Número total de individuos

La estructura vertical de la vegetación se caracterizó con el índice de A (Pretzsch, 2009) (Cuadro 1), que considera valores mínimos de 0 y máximos de A max , y en el cual se representa la vegetación en tres estratos, de acuerdo a la máxima altura registrada. El estrato I: 80 %-100 % de la altura máxima de la vegetación, estrato II: 50 %-80 %, y estrato III: de 0 a 50 %.

Un valor de A=0 significa que el rodal está constituido por una sola especie en un solo estrato mientras que A max se presenta cuando todas las especies se presentan en proporciones iguales en el rodal y en los diferentes estratos (Pretzsch, 2009).

Resultados y Discusión

Diversidad

El índice de Margalef (1951) arrojó un valor de 0.72, lo que supone una baja diversidad de acuerdo con los criterios del mismo autor, en los cuales valores inferiores a 2.0 indican una baja riqueza de especies. El índice de Shannon (1948) de 0.78, significa una baja diversidad de acuerdo con sus parámetros. En una investigación realizada bajo la misma metodología en un bosque templado de la Sierra Madre del Sur de México, Méndez et al. (2014) obtuvieron un resultado similar en el índice de Margalef, pero superior en el índice de Shannon.

En otra investigación, Alanís et al. (2011) registraron valores superiores en ambos índices en un estudio sobre regeneración del arbolado posincendio en el Parque Ecológico Chipinque (noreste de México); López et al. (2017) calcularon cifras más altas al evaluar la composición y la diversidad de las especies forestales en bosques templados del estado de Puebla, a partir de las mismas variables dasométricas estimadas en esta investigación. Graciano et al. (2017) también señalan índices destacados en bosques de pino - encino de diferentes regiones del noreste de México. La baja diversidad de especies arbóreas en ese tipo de ecosistemas es atribuida a la alta frecuencia de los géneros de Pinus y Quercus en dichas comunidades vegetales (Mora y Alanís, 2016).

Riqueza de especies

Se registró una riqueza de cinco especies, pertenecientes a dos familias y dos géneros (Cuadro 2). Fagaceae está representada por tres especies, mientras que Pinaceae registró dos. Méndez et al. (2014) documentan cinco familias e igual número de taxones en un bosque de Pinus-Quercus de la Sierra Madre del Sur después de un incendio. Juárez et al. (2014) contabilizaron una cantidad inferior de especies en un bosque de la Sierra de San Carlos en Tamaulipas; mientras que, Torres et al. (2006), Alanís et al. (2011), Zacarías et al. (2011), Hernández et al. (2013), Graciano et al. (2017), López et al. (2017) y Rubio et al. (2017) consignaron un número mayor en un bosque de esta asociación vegetal en diferentes regiones de México, al presentado en el presente estudio. La baja riqueza de especies podría deberse a la influencia de factores antrópicos como la agricultura, la tala clandestina, el aprovechamiento local de taxa y los constantes incendios derivados de los cultivos ilegales en la región.

Cuadro 2 Lista de especies en el área de estudio. 

Nombre científico Nombre común Familia
Pinus maximinoi H. E. Moore Pino Pinaceae
Pinus oocarpa Schiede ex Schltdl. Ocote Pinaceae
Quercus crassifolia Benth. Encino blanco Fagaceae
Quercus elliptica Née Encino amarillo Fagaceae
Quercus rugosa Née Barrilillo Fagaceae

Indicadores ecológicos

Densidad

Se contabilizaron 254 individuos (N) ha-1, de los cuales 88.19 % (224 N ha-1) son pinos y 11.81 % (30 N ha-1) encinos. La especie con mayor densidad fue Pinus oocarpa, con 77.95 % (198 N ha-1), y, en contraste, Quercus rugosa la del valor más bajo con 0.79 % (2 N ha-1). Torres et al. (2006), Alanís et al. (2011), Méndez et al. (2014), Graciano et al. (2017) y López et al. (2017) señalan un número más alto de árboles por hectárea en diferentes regiones de bosques de Pinus-Quercus en México.

Existe una gran variedad de especies que destacan como las más abundantes en ecosistemas de pino- encino de México. Méndez et al. (2014), en un análisis de la regeneración posincendio en un bosque de la Sierra de Guerrero, citan a Pinus radiata D. Don. En bosques templados del noreste de México, al caracterizar la regeneración posincendio, Alanís et al. (2011) consideran a Quercus polymorpha Schltdl. & Cham. como el taxon sobresaliente; Graciano et al. (2017) y Hernández et al. (2013) en el mismo tipo de ecosistema, seleccionaron a Pinus cooperi C. E Blanco y a Pinus arizonica Engelm. López et al. (2017) registraron a Pinus montezumae Lamb., en bosques templados de Puebla (Cuadro 3).

Cuadro 3 Importancia ecológica de las especies registradas en el área de estudio. 

Nombre científico Densidad Dominancia
(área de copa)
Frecuencia IVI
Absoluta
N ha-1
Relativa
A r
Absoluta
m2 ha-1
Relativa
A r
Absoluta Relativa
Pinus oocarpa 198 77.95 10 891 70.96 5 41.67 63.53
Pinus maximinoi 26 10.24 2 561 16.69 2 16.67 14.53
Quercus elliptica 12 4.72 536 3.49 1 8.33 5.52
Quercus crassifolia 16 6.30 1 273 8.29 3 25.00 13.20
Quercus rugosa 2 0.79 88 0.57 1 8.33 3.23
Total 254 100 15 349 100 12 100 100

Dominancia (cobertura)

La cobertura total fue de 15 348 m2 ha-1, lo que sugiere una cobertura > 100 %, y, por lo tanto, se confirma un traslape de copas; porcentaje con el cual coinciden Alanís et al. (2011); Hernández et al. (2013) registraron una cobertura inferior (88. 76 %) en su investigación en un bosque templado de Chihuahua.

De los dos géneros de interés, Pinus predomina con 87.64 % de cobertura (13 452 m2 ha-1), mientras que Quercus ocupa el porcentaje restante (1 897 m2 ha-1). Los resultados de Alanís et al. (2011) y de Sánchez et al. (2014) también ponderan a Pinus con la mayor dominancia, al igual que diversos autores. A nivel de especie, Pinus oocarpa tuvo la mayor cobertura relativa con 70.96 % (10 891 m2 ha-1), y Quercus rugosa solo 0.57 % (88 m2 ha-1) (Cuadro 3).

Frecuencia

Pinus estuvo presente en todas las parcelas de muestreo, en particular Pinus oocarpa (41.67 %) y Quercus en tres; Quercus elliptica y Quercus rugosa tuvieron la menor frecuencia relativa (8.33 %), ya que solo se les identificó en una parcela (Cuadro 3). Este comportamiento de los pinos lo ratificaron Jiménez et al. (2001), Torres et al. (2006), Alanís et al. (2008), Hernández et al. (2013),Méndez et al. (2014), Delgado et al. (2016), Graciano et al. (2017) y Hernández et al. (2013) en sus respectivas investigaciones; pero Zacarías et al. (2011) y Alanís et al. (2011) destacaron a Quercus como el género más frecuente.

Índice de Valor de Importancia (IVI)

Pinus alcanzó 78.05 % de valor de IVI, y Quercus 21.95 %. A nivel especie Pinus oocarpa obtuvo el valor más alto con 63.53 % y el más bajo fue para Quercus rugosa con 3.23 % (Cuadro 3). Los autores que confirmaron la mayor frecuencia de pinos, también lo hacen para IVI, pero no coinciden con las especies de la presente investigación. Alanís et al. (2010), Alanís et al. (2011) y Zacarías et al. (2011) indican a Quercus con el mayor IVI.

Clasificación diamétrica y por alturas

En el histograma se observa una línea de tendencia exponencial en decremento, conforme aumentan las clases diamétricas. Las categorías de 10-20 cm y 20-30 cm reúnen más de 50 % de los individuos incluidos en el estudio, lo que actúa como indicador de regeneración activa, por el nivel alto de reclutamiento de individuos en el lugar.

La tercera categoría también alberga un número importante de individuos, pero las categorías superiores a 40 cm de DAP agrupan una cantidad menor. Los resultados indican un bosque en regeneración y crecimiento en el que la población más abundante se agrupa en las primeras categorías diamétricas (Figura 1). Referente a las alturas, en la categoría de 11-20 m se concentra el mayor número de árboles, seguido por el intervalo de 0 - 10 m; y por último el grupo más reducido queda comprendido en la categoría de 21 - 30 m (Figura 2).

Figura 1 Distribución de categorías diamétricas en un bosque de Pinus-Quercus en la Sierra Madre del Sur, Guerrero, México. 

Figura 2 Distribución de clases de alturas en un bosque de Pinus-Quercus en la Sierra Madre del Sur, Guerrero, México. 

Para la diversidad estructural vertical de las especies se determinaron tres estratos: alto (III), de 23 a 28 m; medio (II), de 15 a 22 m y bajo (I), de 5 a 14 m. La mayor densidad de especies se reunió en el bajo, con 50.4 % de los individuos (127 N ha-1), de los cuales Pinus oocarpa aportó 102 N ha-1. En el estrato medio se concentró 41.7 % del total de individuos, representado por Quercus crassifolia, Quercus rugosa, Pinus maximinoi y Pinus oocarpa con 86 N ha-1 (81.1%) (Figura 3).

Figura 3 Distribución vertical de las especies en el área de estudio. 

El resultado para el índice de Pretzsch fue de A= 2.07 con un A max = 2.70, lo que indica que la distribución de especies está altamente representada por el estrato bajo (I), con una mayor proporción de árboles entre 5 y 14 m, que disminuye ligeramente al incrementarse la altura en el siguiente estrato (II). El estrato alto (III) presenta una baja densidad relativa (7.8 %), y está conformado por dos especies (Pinus oocarpa y Pinus maximinoi) Estos datos coinciden con los de Rubio et al. (2014), quienes también registraron una alta presencia de árboles en el estrato inferior y poca representatividad del estrato superior (Cuadro 4).

Cuadro 4 Distribución vertical de las especies en el área de estudio. 

Estrato
(m)
Altura máx. /estrato (%) Densidad
(N ha-1)
Porcentaje respecto
al total de ind. (%)
I 28 m (100 %) 128 50.4
II 22 m (80 %) 106 41.7
III 14 m (50 %) 20 7.8
Total 254 100

Conclusiones

De acuerdo con los resultados de la presente investigación, se concluye que la comunidad vegetal estudiada reúne pocas especies (cinco) y una baja diversidad, lo cual está relacionado con la alta densidad de Pinus y Quercus, que genera una proyección de copa superior a 100%

Esta comunidad presenta un estado de regeneración activa, ya que de los tres estratos verticales definidos, el mejor representado es el inferior, lo que confirma el mayor número de individuos de porte bajo y en las categorías diamétricas inferiores (de 10 a 30 cm) una numerosa población y pocos ejemplares con diámetros por encima de los 40 cm.

Agradecimientos

A las autoridades del ejido de Atoyaquillo en Coyuca de Benítez, México; en especial a Don Carmelo Bernal por el apoyo y las facilidades otorgadas para realizar los trabajos en campo. A los colegas Erick Naranjo, Tatiana Niño, Marta Rojnik, Carlos Valdes, Lourdes Pedroza, Abel Martínez y Michel Martínez por el apoyo en el levantamiento de los datos en campo y su apoyo en gabinete. A las brigadas de campo por el acompañamiento y apoyo en el levantamiento de datos en campo, en especial a Ángel, Artemio, Esteban y Silvestre.

Referencias

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Recibido: 15 de Marzo de 2018; Aprobado: 08 de Octubre de 2018

*Autor para correspondencia; correo-e: mikepequeno@hotmail.com

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución por autor

Cuauhtémoc Méndez Osorio: trabajo de campo y elaboración del manuscrito; Carlos Alberto Mora Donjuán: elaboración del manuscrito, análisis de resultados y discusión, diseño de figuras y mapas; Eduardo Alanís Rodríguez: elaboración y revisión general del manuscrito; Javier Jiménez Pérez: elaboración y revisión general del manuscrito; Oscar Alberto Aguirre Calderón: elaboración y revisión general del manuscrito; Eduardo Javier Treviño Garza: elaboración y revisión general del manuscrito; Miguel Ángel Pequeño Ledezma: elaboración y revisión general del manuscrito y aplicación de correcciones.

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