Evaluación De La Macrofauna Edáfica Como Bioindicador Del Impacto Del Uso Y Calidad Del Suelo En El Occidente De Cuba
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EVALUACIÓN DE LA MACROFAUNA EDÁFICA COMO BIOINDICADOR DEL IMPACTO DEL USO Y CALIDAD DEL SUELO EN EL OCCIDENTE DE CUBA Grisel de la Caridad Cabrera Dávila Tesis doctoral Enero 2019 Instituto de Ecología y Sistemática EVALUACIÓN DE LA MACROFAUNA EDÁFICA COMO BIOINDICADOR DEL IMPACTO DEL USO Y CALIDAD DEL SUELO EN EL OCCIDENTE DE CUBA Grisel de la Caridad Cabrera Dávila Tesis presentada para aspirar al grado de DOCTORA POR LA UNIVERSIDAD DE ALICANTE Doctorado en Conservación y Restauración de Ecosistemas Dirigida por: Dr. Jorge A. Sánchez Rendón (IES, Cuba) Dr. Germán M. López Iborra (UA, España) “La mayoría de las ideas fundamentales de la ciencia son esencialmente sencillas, y por regla general, pueden ser expresadas en un lenguaje comprensible para todos.” De Albert Einstein “Es de importancia para quién desea alcanzar una certeza en su investigación, el saber dudar a tiempo.” De Aristóteles “Los grandes designios son siempre cruzados por diversos encuentros y dificultades. La carne y la sangre nos dirán que hay que abandonar la misión, guardémonos de escucharla. Dios cambia las cosas que ha resuelto, aunque se produzcan cosas que nos parezcan contrarias.” De Vicente de Paúl Tomado de “El Retorno de los Brujos” de Louis Pauwels y Jacques Bergier. † A mi madre y mi padre A mi hermana, mi hermano, mi cuñado y mi sobrino Yasmani A ellos por su gran amor, apoyo y sostén durante toda mi vida, mis años de carrera y en mis momentos difíciles de salud, seguros todos de salir y seguir adelante † A mi amiga y colega Sachy , por su linda e inolvidable amistad, por sus certeros consejos espirituales y profesionales, por su confianza y seguridad en mí y en este logro A mi pareja Bernar, por su terapia sanadora, por su aliento, por enseñarme con paciencia y amor el poder de la Atracción, del Ahora, del Ho'oponopono y la fuerza inspiradora de dos de sus frases: GRACIAS, LOS AMO ÍNDICE Resumen Capítulo 1. Introducción General……………………………………………………………... 1 1.1. Clasificación taxonómica y funcional de la macrofauna edáfica………………………... 1 1.2. Efecto del cambio y la intensidad del uso de la tierra sobre la macrofauna edáfica………………………………………………………………………………………………. 2 1.2.1. Efecto sobre la riqueza, diversidad y abundancia……………………………………… 2 1.2.2. Efecto sobre la composición funcional………………………………………………….. 4 1.3. La calidad del suelo y sus indicadores. La macrofauna como indicador biológico…… 6 1.4. Estudio de la macrofauna edáfica en Cuba……………………………………………… 11 1.5. Hipótesis y Objetivos de investigación doctoral………………………………………….. 13 1.6. Novedad científica e Importancia de la tesis……………………………………………… 14 1.7. Esquema de tesis……………………………………………………………………………. 14 1.8. Referencias bibliográficas…………………………………………………………………... 16 Capítulo 2. Caracterización de los sistemas de estudio y Metodología general…….. 28 2.1. Sistemas de uso de la tierra………………………………………………………………… 28 2.2. Muestreo y Procesamiento de la macrofauna edáfica…………………………………… 33 2.3. Referencias bibliográficas…………………………………………………………………... 35 Capítulo 3. Riqueza y abundancia de la macrofauna edáfica en cuatro usos de la tierra en las provincias de Artemisa y Mayabeque, Cuba………………………………... 39 3.1. Introducción…………………………………………………………………………………... 40 3.2. Materiales y Métodos………………………………………………………………………... 40 3.3. Resultados……………………………………………………………………………………. 42 3.4. Discusión……………………………………………………………………………………… 46 3.5. Conclusiones…………………………………………………………………………………. 49 3.6. Referencias bibliográficas…………………………………………………………………... 49 Capítulo 4. Composición funcional de la macrofauna edáfica en cuatro usos de la tierra en las provincias de Artemisa y Mayabeque, Cuba………………………………... 52 4.1. Introducción…………………………………………………………………………………... 53 4.2. Materiales y Métodos………………………………………………………………………... 54 4.3. Resultados……………………………………………………………………………………. 55 4.4. Discusión……………………………………………………………………………………… 58 4.5. Conclusiones…………………………………………………………………………………. 61 4.6. Referencias bibliográficas…………………………………………………………………... 61 Capítulo 5. Caracterización ecológica de la macrofauna edáfica en dos sitios de bosque siempreverde en El Salón, Sierra del Rosario, Cuba…………………………… 64 5.1. Introducción…………………………………………………………………………………... 65 5.2. Materiales y Métodos………………………………………………………………………... 66 5.3. Resultados…………………………………………………………………………………… 69 5.4. Discusión……………………………………………………………………………………… 71 5.5. Conclusiones…………………………………………………………………………………. 76 5.6. Referencias bibliográficas…………………………………………………………………... 77 Capítulo 6. Evaluación de la macrofauna como indicador del estado de salud en siete sistemas de uso de la tierra, en Cuba………………………………………………… 79 6.1. Introducción…………………………………………………………………………………... 80 6.2. Materiales y Métodos………………………………………………………………………... 81 6.3. Resultados……………………………………………………………………………………. 83 6.4. Discusión……………………………………………………………………………………… 84 6.5. Conclusiones…………………………………………………………………………………. 87 6.6. Referencias bibliográficas…………………………………………………………………... 88 Capítulo 7. Discusión General………………..................................................................... 91 7.1. Efecto del cambio y la intensidad del uso de la tierra sobre la macrofauna edáfica……………………………………………………………………………………………. 91 7.1.1. Efecto sobre la composición taxonómica, riqueza, diversidad y abundancia………. 91 7.1.2. Efecto sobre la composición funcional…………………………………………………. 97 7.2. La macrofauna como indicador biológico del impacto del uso y calidad del suelo……. 100 7.3. Referencias bibliográficas…………………………………………………………………... 105 Capítulo 8. Conclusiones………………………………………………………………………. 115 Anexos……………………………………………………………………………………………… 116 Anexo 1. Composición taxonómica y funcional de las comunidades de la macrofauna edáfica en los siete sistemas de uso de la tierra estudiados en el occidente de Cuba……. 116 Anexo 2. Coeficiente Comunitario (Índice de similitud cualitativa) entre las comunidades de la macrofauna edáfica de los siete sistemas de uso de la tierra estudiados en el occidente de Cuba………………………………………………………………………………… 123 Anexo 3. Agrupamiento de los sistemas de uso de la tierra estudiados en el occidente de Cuba, en función de la riqueza de familias (A) y la abundancia (B) de la macrofauna edáfica………………………………………………………………………………………………. 123 Anexo 4. Táxones indicadores, Funciones, Valores IndVal e IBQS en los diferentes sistemas de uso de la tierra estudiados en el occidente de Cuba…………………………… 124 RReessuummeenn RESUMEN En el presente estudio se caracterizó la macrofauna edáfica mediante su riqueza taxonómica, diversidad, abundancia y composición funcional en siete sistemas de uso de la tierra del occidente de Cuba (bosques primarios siempreverdes, bosques secundarios semideciduos, sistemas silvopastoriles, pastizales, cañaverales, cultivos varios y agroecosistemas urbanos), para evaluar el estado de conservación/perturbación de estos sistemas sobre la macrofauna, y proponer indicadores útiles para el monitoreo del impacto del uso y calidad del suelo. Los sistemas se localizaron entre las provincias Artemisa, Mayabeque y La Habana, y se estudiaron principalmente bajo suelo Ferralítico Rojo en el período lluvioso de los años 2009 y 2013. La macrofauna edáfica se recolectó siguiendo la metodología estándar del Programa de Biología y Fertilidad del Suelo Tropical, con la extracción de seis a ocho monolitos de suelo de 25 x 25 x 30 cm por réplica de sistema de uso, bajo un diseño estratificado y sistemático. La identificación taxonómica y la caracterización ecológica se realizaron fundamentalmente hasta nivel de familia. Se determinaron la riqueza de familias, densidad, biomasa, diversidad y composición funcional de la macrofauna edáfica; así como otros análisis complementarios, entre ellos el índice de similitud cualitativa o coeficiente comunitario, las familias indicadoras (método IndVal) y el índice biótico de calidad del suelo (IBQS). Se aplicaron pruebas no paramétricas con permutaciones para comprobar las posibles diferencias de la macrofauna entre los sistemas de uso de suelo. Se obtuvieron los mayores valores de riqueza taxonómica y abundancia de la macrofauna edáfica en los bosques primarios (35 unidades taxonómicas y 359 individuos), los bosques secundarios (46 y 523,6) y los sistemas agroforestales (43 y 978) y los menores en los pastizales (28 y 216,3), los cañaverales (22 y 133), los cultivos varios (22 y 176,3) y los agroecosistemas urbanos (21 y 106,5). Tales resultados denotaron el fuerte impacto que sobre las comunidades edáficas ejercen el tipo y la estructura de la vegetación, así como la intensidad del manejo en el suelo. Los sistemas que manifestaron una notable reducción en riqueza y abundancia de la macrofauna, fueron los que en coincidencia tuvieron una mayor degradación del suelo (bajos valores de humedad, contenido de materia orgánica y nutrientes como el calcio, y mayor compactación). La familia dominante en la mayoría de los sistemas de uso de la tierra fue Formicidae (hormigas), aunque en los bosques, los sistemas agroforestales y pastizales prevaleció con similar abundancia junto a familias detritívoras y en los sistemas más alterados de cañaverales, cultivos varios y agroecosistemas urbanos su predominio fue más marcado. La estructura funcional evidenció una pronunciada dominancia de detritívoros e ingenieros del suelo en los bosques y los sistemas agroforestales, con respecto a los cañaverales y los cultivos varios, donde el grupo dominante fue el de omnívoros, los que también revelaron una alta abundancia en los pastizales junto a los herbívoros, y en los agroecosistemas urbanos. Asimismo, se observó una brusca disminución en