Diversity and plant composition of a microphyll desert scrubland area, with livestock history land use, in northeast of México

Carlos Alberto Mora-Donjuán¹, Ernesto Alonso Rubio-Camacho^{1, 2}, Eduardo Alanís-Rodríguez¹, Javier Jiménez-Pérez¹, Marco Aurelio González-Tagle¹, José Manuel Mata-Balderas^1,3, y Arturo Mora-Olivo⁴

¹Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma de Nuevo León. Carretera Linares-Cd. Victoria, Km 145. Apartado Postal 41. CP 67700, Linares, N.L., México.

²Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP-CIRPAC) C.E. Centro Altos de Jalisco, Km. 8 carretera Tepatitlán-Lagos de Moreno, Apartado Postal 56, CP 47600,Tepatitlán de Morelos, Jalisco.

³Gestión Estratégica y Manejo Ambiental S.C. Carretera San Miguel-Huinalá 935, Segundo Piso, Local 34, Plaza Comercial Acanto, Apodaca, N.L. CP 66647.

Recibido: 11 febrero 2013.
Aceptado: 21 noviembre 2013.

Resumen

Las agrupaciones de matorral desértico ocupan la mayor parte de la extensión de las regiones áridas de México y son áreas que comúnmente se encuentran bajo constante presión antropogénica. Este estudio aborda la caracterización de la diversidad vegetal del matorral desértico micrófilo en el noreste de México. Para cumplir los objetivos se establecieron 25 sitios de muestreo de 10 x 10 (100 m²), donde se censaron los arbustos y árboles ≥0.5cm de diámetro (d0.10), y se midió diámetro de copa (dcopa). Se calcularon los parámetros ecológicos de abundancia (Ar), dominancia (Dr), frecuencia (Fr), índice de valor de importancia (IVI), índice de Margalef (DMg), índice de Shannon (H') e índice de Pretzsch (A). Los resultados muestran a Gutierrezia microcephala como la especie más abundante con 584 N/ha (33%), seguida de Prosopis glandulosa con 368 N/ha (21%); la especie que presentó mayor valor de dominancia y frecuencia fue P. glandulosa con 1574 m²/ha, con presencia en 19 de los 25 sitios, lo cual incide en el IVI, siendo la especie que presenta el valor más alto con 34.6%. Se obtuvo un valor de DMg = 2.29 para riqueza de especies y un índice de diversidad de H'=1.87.

Palabras clave: riqueza de especies, índice de valor de importancia, regeneración.

Abstract

Key words: species richness, importance values index, regeneration.

Introducción

La vegetación de las regiones de clima seco de México se conoce como matorral xerófilo (Rzedowski, 2006), pero dentro de esta denominación general se incluyen numerosos tipos de vegetación, entre los que destaca el matorral desértico micrófilo, propio de terrenos planos.

El matorral desértico micrófilo agrupa las comunidades en que las plantas que imprimen el carácter fisonómico a la vegetación corresponden a arbustos de hoja o foliolo pequeño. Estas agrupaciones son las que ocupan la mayor parte de la extensión de las regiones áridas de México. En el matorral desértico micrófilo predominan los elementos arbustivos de hoja pequeña que incluyen casi siempre a Larrea tridentata y Flourensia cernua (Rzedowski, 2006). L. tridentata (La Gobernadora) es un arbusto de 2 a 3 m de altura que se distribuye en forma casi ininterrumpida desde Nevada, Utah, Nuevo México y Texas (en Estados Unidos) hasta Guanajuato, Querétaro e Hidalgo (en México) donde es una de las especies más abundantes y conspicuas (Rzedowski y Calderón, 1988).

La diversidad es un concepto que permite diferentes interpretaciones, aunque, en general se emplea como sinónimo de diversidad de especies (Gadow et al., 2007).

Las medidas de diversidad se dividen en tres categorías; índices de riqueza, los cuales son una medida del número de especies en una unidad de muestreo definida; modelos de abundancia de especies, los cuales describen la distribución de su abundancia; y los índices basados en la abundancia proporcional de especies, que pretenden resolver la riqueza y la uniformidad en una expresión sencilla (Magurran, 2004).

Magurran (2004) menciona que las medidas de riqueza tienen un gran atractivo intuitivo y evitan muchos de los obstáculos que pueden encontrarse al utilizar modelos e índices, las medidas de riqueza proporcionan una expresión comprensible e instantánea de la diversidad, las cuales se han utilizado con frecuencia en muchos estudios de vegetación, como los de Navar et al. (2009), León et al. (2009), Canizales et al. (2010), Jiménez et al. (2012) y Noy-Meir et al. (2012).

En ecosistemas de matorral los estudios son escasos y sólo existen algunos recientes en el matorral del noreste de México, como los de Canizales et al. (2009), en el matorral submontano en la Sierra Madre Oriental de México; Jiménez et al. (2012), en el matorral espinoso tamaulipeco con historial agrícola. Resultan ser aún más escasas las investigaciones en el matorral desértico micrófilo.

Por lo mencionado en párrafos anteriores la investigación tiene como objetivo caracterizar la vegetación arbórea y arbustiva (≥ 5 cm de diámetro (d10)) del matorral desértico micrófilo en el Noreste de México, mediante: 1) la riqueza de especies (índice de Margalef), 2) la diversidad a (índice de Shannon), 3) los parámetros ecológicos de abundancia (ARi), dominancia (DRi), frecuencia (FRi) e índice de valor de importancia (IVI), y 4) el índice de distribución vertical de especies (índice de Pretzsch).

Métodos

Área de estudio

La presente investigación se desarrolló en un matorral desértico micrófilo del noreste de México, específicamente en el municipio de Santa Catarina, Nuevo León, entre las coordenadas geográficas 25°40'82'' latitud Norte y 100°32'9''de longitud Oeste y a una altitud de 890 m.s.n.m. (fig. 1). Según la clasificación de Kóppen el clima predominante es BSh, con una temperatura media anual entre los 14 y 24°C y una precipitación de 247 mm anuales. En su mayoría los suelos son tipo Xerosol y Litosol. La vegetación abarca comunidades de fisonomías muy diversas, con características de las zonas áridas y semiáridas en las que predominan arbustos bajos de 2 a 3 m de altura, caducifolios, con hojas o foliolos de tamaño pequeño, denominado matorral desértico micrófilo.

Toma de datos

En el verano del año 2010 se evaluó una comunidad vegetal del matorral desértico micrófilo, donde se consideraron las suculentas, los arbustos y los árboles. Para ello, se establecieron 25 sitios de muestreo de 10 x 10 m (100 m²) distribuidos aleatoriamente. En los sitios de muestreo se realizó un censo de todos los arbustos y árboles ≥ 0.5 cm de diámetro basal (d0.10) y de todas las suculentas. A todos los individuos se les efectuaron mediciones de diámetro de copa (dcopa), registrando la distancia en sentido norte-sur y este-oeste, y a los arbustos y árboles se les midió el diámetro basal (d0.10). Se realizaron colectas botánicas de todas las especies, que posteriormente fueron identificadas y depositadas en el herbario de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL).

Valor de importancia. Por especie se determinó su abundancia, de acuerdo al número de árboles, su dominancia, en función del área de copa, y su frecuencia con base en su existencia en los sitios de muestreo. Los resultados se utilizaron para obtener un valor ponderado a nivel de especie denominado índice de valor de importancia (IVI), que adquiere valores porcentuales en una escala del 0 al 100 (Mostacedo y Fredericksen, 2000).

i. Abundancia (ARi)

La abundancia relativa y absoluta se evaluó mediante la siguiente fórmula:

Donde:

• A_i es la abundancia absoluta

• AR_i es la abundancia relativa de la especie i respecto a la abundancia total

• N_i es el número de individuos de la especie i

• S la superficie de muestreo (ha).

La dominancia relativa y absoluta se evaluó mediante la siguiente fórmula:

Donde:

• D_i es la dominancia absoluta

• DR_i es la dominancia relativa de la especie i respecto a la dominancia total

• Ab el área de copa de la especie i

• S la superficie (ha).

iii. Frecuencia (FRi)

La frecuencia relativa y absoluta se obtuvo con la siguiente ecuación:

Donde:

• F_i es la frecuencia absoluta,

• FR_i es la frecuencia relativa de la especie i respecto a la frecuencia total

• P_i es el número de sitios en la que está presente la especie i

• NS el número total de sitios de muestreo

iv. Índice de valor de importancia (IVI)

El índice de valor de importancia (IVI) se define como (Moreno, 2001):

v. Riqueza de especies

vi. Diversidad alfa

Para la diversidad alfa se utilizó el índice de Shannon & Weaver (H'), mediante la siguiente ecuación (Shannon, 1948; Magurran, 2004):

Donde:

• S es el número de especies presentes

• N es el número total de individuos

• n_i es el número de individuos de la especie i

• p_i es la proporción de individuos de la especie i respecto al total de individuos (es decir la abundancia relativa de la especie i)

Para la caracterización de la estructura vertical de las especies se utilizó el índice de distribución vertical de especies (A) (Pretzsch, 2009; Del Río et al., 2003). A indica valores entre 0 y un valor máximo (Amax). Un valor A= 0 significa que el rodal está constituido por una sola especie que ocurre en un solo estrato. Amax se alcanza cuando la totalidad de las especies ocurren en la misma proporción tanto en el rodal como en los diferentes estratos (Pretzsch, 2009; Corral et al., 2005). Para la estimación de la distribución vertical de las especies, se definieron tres zonas de altura (Pretzsch, 2009; Jiménez et al., 2001), siendo éstas: zona I: 80%-100% de la altura máxima del área; zona II: 50%-80%, y zona III: de 0 a 50%. Este índice (A) sirve para determinar la diversidad estructural en cuanto a la distribución vertical de las especies y se calcula con la siguiente fórmula:

Donde:

S = número de especies presentes;

Z = número de estratos de altura;

p_ij = porcentaje de especies en cada zona, y se estima mediante la siguiente ecuación

Donde

n_i,j= número de individuos de la misma especie (i) en la zona (j) y

Para poder comparar el índice de Pretzsch es necesario estandarizarlo y esto se realiza mediante el valor de A_máx, que se calcula de la siguiente manera:

Entonces se puede estandarizar el valor de A acorde a:

A partir de esto se pueden hacer comparaciones entre rodales en los que ocurren especies diferentes.

Para el análisis de la información se utilizó el software estadístico de licencia libre "R" ver. 2.15-0 y la paquete Vegan para el análisis de diversidad.

Resultados y discusión

En el área evaluada se registraron nueve familias, 14 géneros y 15 especies. Fabaceae y Cactaceae son las familias que registraron más especies con tres cada una, seguidas de Asteraceae y Koeberliniaceae con dos especies; para las familias restantes sólo se registró una especie (cuadro 1).

Abundancia. En cuanto al número de individuos por hectárea, tres especies fueron las más abundantes. La especie Gutierrezia microcephala (Asteraceae) con 584 individuos por hectárea (N/ha) fue la más abundante, seguida por Prosopis glandulosa (Fabaceae) con 368 N/ha y Castella erecta (Simaroubaceae) con 300 N/ha (cuadro 3). Estas especies han sido señaladas como indicadoras de sobrepastoreo y perturbación (Carey, 1994; Palacios, 2006) y de suelos pobres (Kelly et al., 2001).

Gutierrezia microcephala se distribuye por el norte de México, en Sonora, Chihuahua, Coahuila y Nuevo León; sur de Texas, Colorado, Utah y California en los Estados Unidos y se la puede encontrar en matorrales áridos y en pastizales. P. glandulosa en México se distribuye en los estados de Coahuila, Nuevo León y Tamaulipas; en el suroeste de los estados unidos es una especie que se considera agresiva e intensamente combatida (Rzedowski, 1988) y se encuentra condicionada al sobrepastoreo (Palacios, 2006). C. erecta se distribuye en los estados de Chihuahua, Coahuila, Durango, Nuevo León, Oaxaca, Puebla, San Luis Potosí y Tamaulipas; y en Estados Unidos en Texas, básicamente en el matorral xerófilo en suelos rocosos y calizos (Kelly et al., 2001).

Dominancia. Las especies dominantes pertenecen a las familias Fabaceae y Simarubaceae, con 1 554 m²/ha de cobertura de copa; P. glandulosa es la especie más dominante y abarca el 62% de la cobertura del área de estudio. La especie que le continúa es C. erecta con 516 m^2/ha correspondientes al 20.6% de la cobertura del área de estudio, y una tercera especie es A. farnesiana con 145 m²/ha y una dominancia relativa de 6%. La especie menos dominante es una suculenta y pertenece a la familia Cactaceace, dicha especie, E. stramineus, presenta menos de 1 m²/ha de cobertura, seguida C. pallida y E. poselgeri con 2.5 y 3.8 m²/ha respectivamente (cuadro 2). El área evaluada presenta 2 505 m²/ha de cobertura, lo que representa una cobertura baja, es decir tres cuartas partes del área muestreada se encuentran desprovistas de vegetación.

Frecuencia. Las especies con mayor frecuencia son P. glandulosa y C. erecta, presentes en 19 de los 25 sitios de muestreo, con 21% de frecuencia relativa; la especie inmediata inferior es P. argentatum presente en 12 sitios. Las especies menos frecuentes son A. farnesiana, C. pallida, C. boissieri y L. tridentata presentes en uno de los 25 sitios de muestreo (cuadro 2).

Índice de valores de importancia (IVI). El mayor peso ecológico, con un IVI del 35%, lo tiene P. glandulosa. Las especies que le continúan en importancia son C. erecta con 19.5% de IVI y G. microcephala con 15.2%. Las especies con menor peso ecológico son C. pallida y L. tridentata con 0.5% y K. spinosa con 0.9% de IVI (cuadro 2).

Riqueza de especies. En los 25 sitios de muestreo se encontró un total de 15 especies desde suculentas hasta árboles (cuadro 1). El valor de riqueza (DMg), fue de 2.29 que comparado con otros estudios en distintos tipos de vegetación (Alanís et al., 2010a; Alanís et al., 2010b; Canizales et al., 2009 y Villavicencio et al., 2005), indica una riqueza media e incluso baja, que pudiera estar relacionada con el grado de perturbación del área.

Diversidad alfa. El índice de Shannon-Weaver (H') es de 1.87, que indica mayor diversidad comparado con el análisis de la diversidad arbórea en áreas restauradas postincendio en el parque ecológico Chipinque, México (H'=1.56); de Alanís et al., (2010a) pero menor con los datos reportados por Alanís et al., (2010b) en su estudio en un bosque tropical caducifolio (H'=2.69); Canizales et al., (2009), Caracterización estructural del matorral submontano de la Sierra Madre Oriental (H'=3.0), y Villavicencio et al., (2005), Caracterización estructural y diversidad de comunidades arbóreas de La Sierra de Quila (H'=2.23).

El valor obtenido a partir del índice vertical de especies (A) fue 2.04 con un Amax de 3.08 y un Arel de 53.8% lo que indica diversidad estructural media en los estratos de altura; valores de Arel cercanos a 100% indican que todas las especies se encuentran distribuidas equitativamente en los tres estratos de altura. Estos resultados muestran similitudes con los presentados por Alanís et al. (2010a), Jiménez et al. (2009) y Villavicencio et al. (2005).

Conclusiones

De acuerdo a los resultados obtenidos en la presente investigación se presentan las siguientes conclusiones; 1) las especies con mayor índice de valor de importancia registradas se clasifican como indicadoras de sobrepastoreo o disturbio, lo cual constituye un reflejo del historial de uso del suelo; 2) la especie Prosopis glandulosa registró un 34.6% de IVI siendo la especie que presenta mayor peso ecológico en el área de estudio; 3) el matorral desértico micrófilo del área de estudio muestra alta capacidad de regeneración, presentando una riqueza de especies de S = 15; 4) los valores de diversidad muestran una heterogeneidad media en cuando a la distribución porcentual de las especies; 5) en cuando al índice de distribución vertical se tiene que la vegetación presenta una diversidad media en los estratos, es decir, en un 53% de Arel. Evaluar este tipo de comunidades ayuda a su caracterización, ya que brindan un panorama detallado del estado en que se encuentran las comunidades vegetales, que soportan acciones para el manejo de los ecosistemas terrestres. La presente investigación aporta información básica para el manejo, restauración y rehabilitación de uno de los ecosistemas más representativos del noreste de México, el matorral desértico micrófilo de Nuevo León.

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