Relaciones entre el uso de la tierra y las comunidades de lombrices en la cuenca del río La Vieja, Colombia
Relationships between land use and the earthworm communities in the basin of La Vieja river, Colombia
A. Feijoo1, María C. Zúñiga1, H. Quintero2 y Patrick Lavelle3
1 Universidad Tecnológica de Pereira, Facultad de Ciencias Ambientales. A.A 097. Colombia ]]>
E-mail: afeijoo@ambiental.utp.edu.co2 Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira. A.A. 237. Colombia
3 Centre IRD Ile de France, 32, rue H. Varagnat F- 93143 Bondy Cedex, Francia
RESUMEN
En la cuenca del río La Vieja, Colombia se muestrearon las comunidades de lombrices de tierra desde el nivel de la parcela hasta el paisaje, con el fin de describir y predecir las condiciones de los agroecosistemas en seis ventanas de 1 km2, con 16 puntos de muestreo y 96 monolitos ubicados a 200 m de distancia; se utilizó el método del Programa Tropical Soil Biology and Fertility (TSBF) en 51 fincas y 24 usos de la tierra. Para analizar la influencia de la actividad humana se evaluó las diferencias en abundancia y número de especies a nivel del paisaje, a través del análisis de correspondencia (AC) con la interacción de variables para encontrar especies indicadoras y grupos de especies que caracterizaron los usos del terreno. Se encontraron 31 especies de lombrices de tierra situadas en cuatro familias y 12 géneros, de las cuales 15 son nativas, 9 exóticas y 7 desconocidas. Las especies pertenecen a las categorías ecológicas epígeas (21) y endógeas (10), la mayoría de ellas (14) habitan las capas de 0-20 cm, con una distribución promedio vertical a 7,5 cm de profundidad. Los valores de abundancia de lombrices permitieron separar usos de la tierra conservados versus degradados con especies de lombrices indicadoras de cambio. Se encontró diferencias significativas (p < 0.05) en la relación usos de la tierra y abundancia y número de especies. Se concluye que las lombrices de tierra son bioindicadores estables para monitorear la presión humana por el efecto de la introducción de usos del terreno.
Palabras clave: Lumbricidae, uso múltiple de la tierra
ABSTRACT ]]>
In the basin of La Vieja river, Colombia, the earthworm communities were sampled from the plot to the landscape level, in order to describe and predict the conditions of the agroecosystems in six windows of 1 km , with 16 sampling points and 96 monoliths located at 200 m from each other; the method of the Tropical Soil Biology and Fertility (TSBF) Program was used in 51 farms and 24 land uses. In order to analyze the influence of the human activity the differences in abundance and number of species were evaluated at landscape level, through the correspondence analysis (CA) with the interaction of variables to find indicator species and groups of species that characterized the land uses. Thirty one earthworm species were found, belonging to four families and 12 genera, from them, 15 were native, 9 exotic and 7 unknown. The species belong to the following ecological categories: epigeal (21) and endogeal (10) and most of them (14) inhabit the 0-20 cm soil layers with an average vertical distribution at 7,5 cm of depth. The abundance values of the earthworms permitted the separation of land uses into conserved and degraded with earthworm species indicators of change. It is concluded that earthworms are stable bioindicators for monitoring human pressure due to the effect of introduction of land uses.Key words: Lumbricidae, multiple land use
INTRODUCION
La perturbación de las selvas tropicales andinas para establecer sistemas de cultivos intensivos ha roto muchos ciclos, lo que ha deteriorado la cobertura vegetal del suelo y ha reducido la diversidad en muchas áreas (Hoffmann y Greef, 2003). La región Andina colombiana representa el 27% del área del país y paulatinamente ha sido transformada por los asentamientos humanos. El paisaje del Eje Cafetero colombiano no ha estado exento a estos procesos; el hombre ha introducido diversos arreglos resultantes de la adopción de sistemas de cultivo y de cría. A partir de 1920 los emigrantes transformaron las laderas en tierras arables y pastos. Después de 1940, al extenderse los cultivos de caña de azúcar, algodón, soya y maíz por los valles, los ganaderos se retiraron hacia las laderas de los suelos volcánicos frágiles, lo que incrementó la demanda sobre la tierra con consecuencias en la erosión (Feijoo, 2001). En los 90's, el incremento en las áreas para monocultivo se hizo a expensas del pastizal, el huerto habitacional y los monocultivos de maíz-fríjol, yuca y plátano, lo cual afectó la producción de alimentos y el pancoger. Los relictos de selva disminuyeron y se maximizaron los espacios para el cultivo de café, dejando solo la franja de protección del nacimiento; la guadua que se asociaba con el cafetal, se dejó solo en las franjas del nacimiento o se redujo a pequeños parches. Entre 1995 y el 2002, los problemas sanitarios y la crisis en el mercado obligaron a los agricultores a disminuir el cafetal de la variedad Colombia y aumentar los monocultivos como el maíz y el fríjol; el pastizal se volvió a considerar como una alternativa para el mantenimiento de los animales con la introducción de pasto estrella (Cynodon nlemfuensis) (Zúñiga, Quintero y Feijoo, 2003; Zuñiga, Feijoo y Quintero, 2004).
Algunos agricultores-criadores se resistieron a participar de las oleadas que proponían los cambios y conservaron las variedades de café con sombrío, que se mantienen marginalmente y asociadas con algunos cultivos de pancoger (yuca, plátano), frutales y cítricos, y en ocasiones aislados árboles maderables (nogal cafetero y laurel). Ellos también conservaron o aumentaron los relictos de vegetación secundaria a orillas de quebradas, riachuelos o nacimientos, dándole importancia al mantenimiento de los que han perdido el caudal, y la poca agua que emana de nacimientos, lo cual les ha permitido mantenerse a través del tiempo y soportar los cambios propuestos por instituciones de carácter gubernamental y organizaciones no gubernamentales (Zúñiga et al., 2003; Zúñiga et al., 2004).
Estos arreglos espaciales de las unidades de uso del terreno ejercieron efectos en los procesos y las composiciones bióticas (Hesperger, 2006) y estuvieron mediados por las condiciones socioculturales de las comunidades humanas asentadas en dichos espacios. Además, en ocasiones las actividades antrópicas crearon interferencias benéficas que rompieron la continuidad y posibilitaron el establecimiento de refugios críticos de biodiversidad en pequeños espacios con características especiales (Feijoo, Quintero y Fragoso, 2007).
Este panorama exige la construcción de indicadores para evaluar la biodiversidad en áreas del paisaje con formas de manejo agrícola diversas. Ello implica hacer visibles los efectos y tener en cuenta las condiciones ambientales naturales (geológicas y climáticas), las condiciones antropogénicas (prácticas de manejo específicas, fragmentación del hábitat), los procesos ecológicos, los factores socioeconómicos, y las redes de actores asociados, productores agrarios y consumidores. ]]>
Para lograr el propósito mencionado se requieren mediciones en la escala espacial a largo plazo, y como parte de estas evaluaciones se propuso analizar uno de los componentes: las interacciones entre los usos de la tierra y las lombrices de tierra. En la actualidad muchas evidencias señalan a las lombrices como organismos claves en los procesos de circulación de los nutrimentos en los agroecosistemas. Sin embargo, se nota la ausencia de investigaciones en paisajes del neotrópico asociadas con usos del terreno y la supremacía de los trabajos relacionados con especies exóticas, especialmente lumbrícidos (Parmelle, Bohlen y Blair, 1998; Lavelle, Brussaard y Hendrix, 1999). Una parte de esas investigaciones se relacionaron con la introducción de lombrices en los suelos del trópico, o buscaban comprobar las hipótesis relacionadas con el ecosistema versus la intervención para generar formas de manipulación de los procedimientos biológicos y de los recursos para mantener y mejorar la fertilidad (Lavelle, Pashanasi, Charpentier, Gilot, Rossi, Derovard, Andre, Ponge y Bernier, 1998).El presente estudio forma fue parte de un proyecto de investigación multidisciplinario titulado "Evaluación del aporte de algunos servicios ambientales en fincas de la cuenca del río La Vieja", en el cual se evaluó la estructura de las comunidades de lombrices de tierra desde el nivel de la parcela hasta el paisaje, para describir y predecir las condiciones de los agroecosistemas y valorar los efectos de las prácticas agrícolas (uso de plaguicidas, introducción de monocultivo, ausencia de coberturas superficiales y presencia o falta de sombra). Se propuso como hipótesis que si el uso de la tierra afecta la estructura y la composición de las comunidades de lombrices, entonces la lectura de algunos elementos del paisaje permitirá evaluar el efecto, con el fin de detectar indicadores de degradación o regeneración de ambientes.
Metodología
El trabajo se realizó en el municipio de Alcalá, situado en el norte del Valle del Cauca entre las coordenadas 75° 51' 31.77'' W, 4° 43' 13.80'' N y 75° 42' 18.97'' W, 4° 39' 0.38'' N (fig. 1). Limita por el norte con el municipio de Ulloa, por el oriente y por el sur con el departamento del Quindío (con Filandia y Quimbaya, respectivamente), y por el occidente con Cartago. Se sitúa a 25 km de Pereira y a 212 km de Cali, y está atravesado por las quebradas Barbas, San Felipe y Los Ángeles; comprende zonas montañosas de la Cordillera Central entre 800 y 1 600 msnm. Se diferencian los pisos térmicos cálido y medio; el clima de la zona es bimodal con dos temporadas secas (diciembre-febrero y junio-agosto) y dos lluviosas (marzo-mayo y septiembre-noviembre), con temperaturas que van desde los 18 hasta los 22ºC y una precipitación promedio de 1 300 mm anuales (Zúñiga et al., 2003).
Los suelos del municipio de Alcalá están constituidos por cenizas volcánicas; presentan pH ligeramente ácido, textura gruesa a mediana y buen drenaje. La mayor parte del territorio está compuesto por colinas y terrazas y el relieve corresponde a un abanico fluvio glacial disectado, transversal, con una serie de ondulaciones y pendientes en los flancos que varían entre el 20 y 70% (Esquema de Ordenamiento Territorial, 2003-2011). El municipio de Alcalá posee cinco unidades de suelos: Unidad Modín (Mo), Unidad La Estrella (LE3), Unidad Malabar (MB2 Y MB3), Unidad Mixta (MB2, MB3 y CH2) y Unidad Chinchina (CH2).
Los suelos son profundos, de textura franca a franca arenosa; presentan un buen espesor de materia orgánica, con un alto contenido de nitrógeno orgánico total, bajo en Fósforo y en bases, y una alta capacidad de intercambio; la estructura es en bloques angulares y subangulares con una alta estabilidad estructural y resistentes a la erosión. El color es negro a pardo amarillento. La consistencia en húmedo es friable, no plástica y de ligeramente pegajosa a no pegajosa; la presencia de poros es abundante a lo largo del perfil y su tamaño fino (Feijoo, A. et al., datos sin publicar).
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Muestreo de las comunidades de lombrices de tierra
Los muestreos de lombrices se hicieron entre el 1ero. de noviembre y el 20 de diciembre de 2004, de manera aleatoria, a nivel local y del paisaje. Se escogieron con el GPS seis grillas de 1 km2 con diferentes usos de la tierra y en cada una se ubicaron 16 puntos distribuidos cada 200 m, para un total de 96 monolitos muestreados en las zonas alta, media y baja del municipio de Alcalá (fig. 1). En cada punto se utilizó el método del Programa Fertilidad Biológica de Suelos Tropicales (FBST), para lo cual se abrió una zanja de 30 cm alrededor del monolito (de 0,25 x 0,25 x 0,3 m de profundidad) y se colectaron los oligoquetos en capas cada 10 cm, desde 0-10 hasta 20-30 cm de profundidad. Los animales se identificaron hasta el nivel de género o especie y se cuantificó la abundancia (individuos por metro cuadrado), la biomasa (gramos de peso fresco por metro cuadrado) y la riqueza de especies (número de especies por uso de la tierra por ventana); posteriormente los datos de abundancia y biomasa se extrapolaron a metros cuadrados. Se midieron y agruparon los puntos de muestreo en diferentes escalas del paisaje para evaluar el efecto del uso de la tierra en los agroecosistemas a nivel de microhábitat, hábitat y el paisaje, con la descripción de la historia del uso de la tierra.
Análisis de la información
Se realizó un análisis de varianza para comprobar el efecto de la transformación de los usos de la tierra con las pruebas de comparaciones múltiples. Para reducir la dimensionalidad de la información de 10 variables y 24 usos de la tierra, se realizaron análisis de componentes principales (ACP) y de correspondencia (AC), con el fin de agrupar los agroecosistemas con características similares o disímiles y establecer posibles parámetros que permitieran ordenar los usos en escala del paisaje; para ello se utilizaron los programas SPSS y ADE4.
RESULADOS
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Comunidades de lombrices de tierra
Se encontraron 31 especies, 16 se situaron en la familia Glososcolecidae (Martiodrilus, Glossodrilus, Onychochaeta, Aptodrilus, Andiodrilus, Thamnodrilus, Periscolex y Pontoscolex) cinco en Megascolecidae (Amynthas, Polypheretima), tres en Acanthodrilidae (Dichogaster), una en Lumbricidae y las restantes se presentan como Desconocidas por no haberse encontrado adultos o por presentar estructuras poco visibles, difusas o no comparables (tabla 1). De las anteriores, 15 son nativas, 9 exóticas y 7 desconocidas. Las especies pertenecen a las categorías ecológicas epígeas (21) y endógeas (10), la mayoría de ellas (14) habitan las capas de 0-20 cm, con una distribución promedio vertical a 7,5 cm de profundidad.
En los usos predominaron las categorías ecológicas epígeas (21 especies) que moran en o debajo del mantillo y en ocasiones ocupan la rizosfera a 5 cm de profundidad del suelo, y endógeas (10) cavadoras que en las temporadas de lluvias migran hacia la superficie sin salir del suelo, excepto Martiodrilus heterostichon que en ocasiones lo hace.
Las especies que predominaron en los 96 muestreos fueron las exóticas Pontoscolex corethrurus y Onychochaeta elegans, seguidas por las nativas Glossodrilus saija y Martiodrilus murindo, con 18, 12, 12 y 11 muestreos, respectivamente; mientras que 14 especies sólo se encontraron en un muestreo (fig. 2).
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Relación entre los usos de la tierra y las especies de lombrices
Los relictos de selva se caracterizaron como los usos de mayor riqueza de especies (14), seguido por los pastizales (13), barbecho (12), café variedad Colombia (12) y mezclas de café con plátano (11) (fig. 3). También hubo diferencias en el número de muestreos por uso; la mayoría se realizaron en agroecosistemas tales como café variedad Colombia (21), pastizales (18) y café con plátano; mientras que en ecosistemas ricos en especies tales como relictos de selva y el barbecho se hicieron menos cateos (8). Así mismo, estos últimos presentaron el mayor número de especies nativas comparado con pastizales y cafetales donde predominaron las especies exóticas (tabla 1).
De los 24 usos de la tierra muestreados en las seis ventanas se encontró que aquellos agrosistemas con sombra presentaron los valores más altos de abundancia (café cítrico, café con sombra y frutales); mientras que los sistemas asociados de café con guadua y árboles maderables mostraron los valores más bajos. En los agroecosistemas con prácticas culturales intensivas (aplicación de insumos de síntesis química) y cultivos en surco, como café mezclado con cítricos, predominó una sola especie de lombriz (P. corethrurus) con valoresque superaron los 750 individuos/m2 (fig. 4).
El análisis de varianza para la abundancia mostró que hubo diferencias altamente significativas entre los usos de la tierra relicto de selva, pastizales, café variedad Colombia y el guadual (G. angustifolia) (tabla 2). Esto posibilitó agrupar los agroecosistemas que indican fuertes degradaciones con cultivos intensivos y alto uso de agroquímicos, los pastizales sin árboles para sombra y los que incluyen ambientes altamente conservados como cultivos tradicionales de café, relictos de selva y barbechos (fig. 5). ]]>
DISCUSION
La metodología de las seis grillas permitió identificar el mayor número de especies de lombrices encontrado para Colombia a nivel del paisaje (32 en un área de 6 km2), comparado con otros estudios de mayor escala (Feijoo, Knapp, Lavelle y Moreno, 1999; Feijoo, 2001; Feijoo, Quintero, Fragoso y Moreno, 2004; Feijoo, Zuñiga y Camargo, 2005; Feijoo et al., 2007).
Este estudio hace aportes al identificar algunas especies claves, tales como P. corethrurus y O. elegans, y Glossodrilus saija y M. (Mai.) murindo, como indicadoras de ambientes altamente perturbados (cultivos con uso de agroinsumos de síntesis química o pastizales carentes de sombra), después de la introducción del sistema intensivo que ocasiona el cambio en la composición y estructura, por la falta de coberturas que regulen la humedad del suelo y el pH, y conserven las fuentes alimentarias de las comunidades de animales (Curry, 1998; Scheu, Albers, Alphei, Buring, Klages, Migge, Platner y Salomon, 2003; Räty y Huhta, 2004).
La evaluación del impacto del uso de la tierra en el cambio en la biodiversidad, en el contexto de los cambios globales de los escenarios, es una tarea importante e implica tomar aspectos de la diversidad tales como la composición, la estructura y la función (Zebisch, Wechsung y Kenneweb, 2004). Este estudio generó la primera parte de la información requerida e hizo énfasis en la composición de acuerdo con la estructura y los cambios de los agrosistemas en el paisaje. Se pudo observar la variación de la riqueza de especies a nivel espacial, expresada por parches que muestran bajos niveles de especies y otros que conservan abundantes recursos.
Esto demuestra que no todos los sistemas se pueden calificar de igual manera y que a pesar de contar con abundantes bases de datos (con masivas caracterizaciones a nivel de cuencas para Colombia y Latinoamérica), son muy pocos los trabajos que hacen énfasis en las interacciones; por lo tanto, se requiere aunar esfuerzos con el objetivo de trabajar en los archivos para demostrar la sensibilidad de los atributos de la biodiversidad, desde el nivel del ecosistema hasta los cambios del uso de la tierra en la escala regional o local.
La complejidad de la información relacionada con la composición de las especies y los factores involucrados en las actividades de las fincas, permiten afirmar que no es posible construir un solo indicador coherente con las diversas situaciones del paisaje para explicar las fluctuaciones de la diversidad (Duelli y Obrist, 2003). Sin embargo, los registros obtenidos en este trabajo permitieron seleccionar especies indicadoras estrechamente relacionadas con las actividades agrícolas. Estas pueden proveer información acerca de la intensidad del uso y la presión del sistema finca en el ambiente biótico. ]]>
Se requiere correlacionar los procesos y la dinámica a nivel del paisaje con las actividades agrícolas, las formas de manejo, las áreas construidas, las cualidades del suelo, los registros de biomasa, el carbono, el nitrógeno, las áreas de los usos del suelo y la abundancia de lombrices, para comenzar a diseñar una matriz que posibilite evaluar las interacciones e introducir los conceptos de sistemas humanos para calificar y organizar los pronósticos que planifiquen el uso del terreno.
Conclusiones
Los sistemas montañosos andinos se caracterizan por su fragilidad y susceptibilidad a la degradación antropogénica; sin embargo, algunos sistemas tradicionales de cultivo _pastizales y cafetales_ son ambientes propicios para la conservación de la biodiversidad, la recolonización y la multiplicación natural de las especies y, además, han permitido la formación de islas biogeográficas o refugios críticos, que hacen necesario comprender los diferentes modelos surgidos a partir de la transformación del paisaje. Por lo tanto, el término `indicador' es un referente que requiere involucrar diferentes factores y variables para comprender la complejidad del paisaje y la diversidad de las interacciones a nivel local.
Agradecimientos
A la Universidad Tecnológica de Pereira y a Colciencias por financiar la realización del proyecto "Evaluación del aporte de algunos servicios ambientales en fincas de la cuenca del río La Vieja", código 1110-13-13943; a los miembros del grupo Gestión en Agroecosistemas Tropicales Andinos (GATA) por su apoyo; al Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) por su colaboración en el análisis de las muestras de suelo; y a los propietarios de los predios en los que se realizaron los muestreos por facilitar los sistemas productivos para llevar a cabo el estudio.
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