Tesina de seminario



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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL




Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción

“Banco de germoplasma preliminar de plantas útiles de tipo herbáceo silvestre in situ, en el área de La Maná”



TESINA DE SEMINARIO

Previo a la obtención del Título de:




INGENIEROS AGROPECUARIOS


Presentada por:


José Luís Narváez Solano.

Alexis Roberto Villacrés Bonifaz

GUAYAQUIL – ECUADOR
Año: 2010

AGRADECIMIENTO


A todas las personas que de una u otra manera estuvieron involucradas en la realización de este trabajo, especialmente a mi director de tesina Ing. Felipe Mendoza, mi vocal Msc. Edwin Jiménez; y al Ing. Rommel Ramos.

DEDICATORIA

A DIOS


A NUESTROS PADRES

A NUESTROS HERMANOS




TRIBUNAL DE GRADUACIÓN

Ing. Francisco Andrade S. Ing. Felipe Mendoza G.

DECANO DE LA FIMCP DIRECTOR DE TESINA

PRESIDENTE





Msc. Edwin Jiménez R.

VOCAL PRINCIPAL

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de esta Tesina de Seminario, nos corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL”



José Narváez Solano Alexis Villacrés Bonifaz




RESUMEN
La localización y determinación de plantas herbáceas silvestres para la investigación de su potencial de usos y el posterior diseño y diagramación para un banco de germoplasma, se realizó a nivel de sistemas agroforestales: huertos, fincas, potreros, incluyendo tanto áreas con vegetación poco intervenida, así como bordes de caminos, quebradas, entre otras zonas adyacentes a las parroquias de Guasaganda, Pucayacu y el Carmen, que estructuran el área rural del cantón la Maná (Prov. del Cotopaxi) con un nivel de altitud comprendido entre los 240 hasta los 686 m.s.n.m.

Se utilizó un muestreo de tipo preferencial, para lo cual se implementaron un total de 6 transectos de vegetación de 10 x 100 m (1.000 m 2 cada uno), de manera que se demarcó un total de 2 transectos en cada una de las áreas aledañas a las parroquias escogidas, por otra parte, en cada transecto se recolectó el total de muestras fértiles encontradas (Plantas con flores), registrándoseles además parámetros fitosociológicos tales como cobertura, frecuencia y densidad.

La información de usos respecto de las muestras colectadas, se obtuvo mediante la realización de encuestas, utilizando la técnica de cuestionarios semiestructurados incluyendo una matriz predefinida de usos, mediante la realización de un día de campo en donde se averiguó si las especies tenían algún uso conocido o no, obteniéndose además datos como los nombres vulgares, valoración real de usos. Finalmente las especies estudiadas fueron enviadas al herbario para su identificación botánica.
Se obtuvieron un total de 56 especies con algún uso conocido, en un total de 48 géneros y 27 familias; A nivel fitosociológico, las especies con mayores valores de importancia fueron Impatiens balsamina (Familia Balsaminaceae), Eryngium foetidum (Familia Apiaceae) y Sida acuta (Familia Malvaceae).

Las especies más abundantes en el ensayo fueron Dicliptera unguiculata, Eryngium foetidum, Phyllanthus stipulatus y Sida acuta, por cuanto fueron consideradas como dominantes en el área de ensayo.

Para medir la riqueza de especies se utilizo el índice de Sorensen el cual estableció especies comunes en las unidades de muestreo, Este índice determino que los transectos ubicados a nivel del área aledaña a la parroquia Guasaganda presentasen la mayor proporción de especies comunes del ensayo; por otra parte se utilizo el índice de Mc. Ginnies para establecer el patrón de distribución de las especies de herbáceas analizadas; este índice encontró que el patrón de distribución predominante fue de tipo agrupado.

Para realizar el diseño del banco de germoplasma categoría de conservación in situ se utilizo la siguiente metodología: usos reales de especies en relación a formas biológicas de Raunkaier

Los usos reales de especies se obtuvieron mediante la validación de conocimientos tradicionales por parte de los moradores de la zona de estudio y circunscripción de esta información en una matriz base predefinida de 9 categorías de uso. Se determinaron un total de 7 categorías de uso a partir de la matriz base de datos, así mismo se representaron 4 formas biológicas de Raunkaier; con estos datos se establecieron un total de 16 categorías de clase lo cual sirvió como argumento para el diseño del banco de germoplasma propuesto.

El área del banco de germoplasma contempló la utilización de 3, 267.00 m2 de superficie, incluyendo sector aledaño. El plano realizado en el Programa de Autocad, determinó qué su perímetro guardase relación con una figura geométrica de forma trapezoidal, y en donde de las 16 categorías de clase circunscritas al interior, aquellas que agruparon un mayor número de especies, fueron: medicinal- hemicriptófito; medicinal -terófito; y medicinal- caméfito.



ÍNDICE GENERAL

Pág.


RESUMEN………………………………………………….…………………………..VI

ÍNDICE GENERAL………………………………………………………………….…IX

ABREVIATURAS……………………………………………….…………………….XIV

SIMBOLOGÍA……………………………………………………………...…………XVI

ÍNDICE DE FIGURAS………………………………………………………………XVII

ÍNDICE DE TABLAS…………………………………………………….………….XVIII

ÍNDICE DE PLANOS……………………………………………………….………..XIX

INTRODUCCIÓN…………………………………………………..………….……......1


CAPITULO 1

1. Bancos de germoplasma y angiospermas herbáceas silvestres

útiles…………………………………………………………………………………...5

1.1 Banco de germoplasma……………………………………………………5

1.1.1 Utilización y características……………………………………...6

1.1.2 Categorías de Bancos de germoplasma en relación

a la conservación de plantas…………………………………..8

1.1.2.1 Conservación in situ……………………………8

1.1.2.2 Conservación ex situ………………………….10

1.1.2.3 Otras categorías……………………………….11

1.1.3 Diseño de bancos de germoplasma in situ para

herbáceas silvestres en agroecosistemas tropicales

húmedos…………………………………………………………12

1.2 Plantas herbáceas………………………………………………………..17

1.2.1 Morfología, fisiología y taxonomía de las familias

principales………………………………………………………..18

1.2.2 Formas biológicas representativas a nivel de

angiospermas herbáceas……………………………………..20

1.2.3 Principales familias (mono y dicotiledóneas) de

angiospermas herbáceas para la zona de estudio…………22

1.2.4 Generalidades sobre mecanismos y técnicas de

reproducción……………………………………………………28

1.3 Muestreo, análisis y clasificación utilitaria de plantas herbáceas silvestres…………………………………………………………………..29

1.3.1 Muestreo de vegetación herbácea con fines de prospección de recursos utilitarios……………………………29

1.3.1.1 Generalidades sobre muestreo de comunidades de herbáceas…………………………29

1.3.1.2 Propuestas para el análisis cuantitativo y de diversidad………………………………………………33

1.3.2 Generalidades sobre el sistema utilitario de clasificación de plantas y sus principales categorías de uso…………………………………………………………...35

CAPITULO 2

2. Materiales y métodos………………………………………………………………41

2.1 Características del área de ensayo……………………………………..41

2.1.1 Ubicación, localización geográfica y ecológica……………...41

2.1.2 Climas, suelos y vegetación…………………………………...42

2.2 Materiales, herramientas y reactivos usados………………………….43

2.3 Sistema de clasificación de angiospermas empleado………………..44

2.4 Habito y formas biológicas de angiospermas herbáceas para el muestreo y evaluación……………………………………………………46

2.4.1 Subfrutescentes…………………………………………………46

2.4.2 Hierbas latifoliadas……………………………………………...47

2.4.3 Graminoides……………………………………………………..47

2.4.4 Trepadoras y escandentes……………………………………..47

2.4.5 Formas biológicas………………………………………………47

2.5 Muestreo y análisis cuantitativo…………………………………………48

2.5.1 Selección y procedimientos en el muestreo a realizar………………………………………………………….48

2.5.2 Análisis cuantitativo y de diversidad…………………………..49

2.5.2.1 Descriptores fitosociológicos………………………...49

2.5.2.1.1 Densidad……………………………………..49

2.5.2.1.2 frecuencia……………………………………50

2.5.2.1.3 Índice de valor de importancia……............51

2.5.2.2 Índices de diversidad…………………………………51

2.5.2.2.1 Diversidad relativa…………………………..51

2.5.2.2.2 Índice de Sorensen…………………………52

2.5.2.2.3 Índice de Mc Ginnies………………............52

2.6 Manejo del ensayo………………………………………………………..53

2.6.1 Fase de campo………………………………………………….53

2.6.1.1 Demarcación e instalación de unidades de muestreo………………………………………………53

2.6.1.2 Registro e interpretación de datos en el análisis cuantitativo y de diversidad………………..54

2.6.2 Identificación taxonómica………………………………………55

2.6.2.1 Agrupación de herbáceas de acuerdo a sus formas biológicas y categorías de uso……………..56

2.6.2.2 Familias y especies de herbáceas útiles…………...58

2.6.2.3 Procedimientos para estimar el uso real de especies ……………………………………………….58

2.6.2.3.1 Técnicas de etnobotanica………………….58

2.6.2.3.2 Agrupación en categorías de uso…………62

2.6.2.3.3 Relaciones utilitarias………………………..62

CAPITULO 3

3. Análisis de resultados……………………………………………………………...63

3.1 Aspectos taxonómicos……………………………………………………63

3.2 Análisis cuantitativo……………………………………………………….66

3.3 Diseño del banco de germoplasma……………………………………..79

3.4 Discusión…………………………………………………………………..95

CAPITULO 4

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………………99

APENDICES

BIBLIOGRAFIA




ABREVIATURAS

APG II Sistema de Clasificación de Angiospermas

C.A. Cobertura Absoluta

C.R. Cobertura Relativa

ESPOL Escuela Superior Politécnica del Litoral

et al. y otros

etc. Etcétera

d diámetro promedio de plantas en metros

F.A. Frecuencia Absoluta

F.R. Frecuencia Relativa

FIMCP Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción

GPS Global Positionament System

Ha. Hectárea

I.V.I. Índice de Valor de Importancia

ln Logaritmo natural

m. Metro

msnm. Metros sobre el nivel del mar

No. Número

Lw Latitud oeste

LS Latitud sur

sp Especie

spp Especies

Uai Número de unidades muestreadas donde la especie i ocurre

UAt Número total de unidades muestreadas

A es el total de especies del ecosistema A

B es el total de especies del ecosistema B

C total de especies comunes del ecosistema A y B.

IMGi Índice de Mc Ginnies de determinada especie i.

DRi Densidad relativa de determinada especie i

ISS Índice de similitud de sorensen

m2 metros cuadrados

Te Terófito

Hm Hemicriptófito

Cr Criptófito

Ca Caméfito

FB Formas biológicas

Fam Familia

NC Nombre científico



SIMBOLOGÍA


% Porcentaje

°C Grados centígrados

° Grados


’ Minutos

/ Dividido

x Por

= Igual


S Sur

W Oeste


ÍNDICE DE FIGURAS


Pág.

Figura 1.1 Sistema utilitario, basado en Cerón, 1993………………………..37

Figura 3.2 Número de especies por familias………………………………….64

Figura 3.3 Número de géneros en relación a familias relevantes…………..64

Figura 3.4 Relaciones entre especies, géneros y familias principales……..65

Figura 3.5 Coberturas relativas…………………………………………………66

Figura 3.6 Densidades relativas………………………………………………..67

Figura 3.7 Frecuencias relativas……………………………………………….69

Figura 3.8 Abundancia de especies…………………………………………...70

Figura 3.9 Índice de valor de importancia………………………………….....71

Figura 3.10 Especies comunes entre los seis transectos…………………….72

Figura 3.11 Patrón de distribución de especies...……………………………..74

Figura 3.12 Diversidad relativas de familias…………………………………...75

Figura 3.13 Diversidad relativa total de familias………………………………76

Figura 3.14 Hábitos de herbáceas útiles……………………………………….77

Figura 3.15 Formas o atributos biológicos según Raunkaier………………...78

Figura 3.16 Hábitat………………………………………………………………..79

ÍNDICE DE TABLAS


Pág.

Tabla 1 Cambios que ha experimentado la familia Asteraceae

A nivel de órdenes y en relación a los principales

Sistemas de clasificación……………………………………………23

Tabla 2 Cambios que ha experimentado la familia Solanaceae

A nivel de órdenes y en relación a los principales

Sistemas de clasificación……………………………………………24

Tabla 3 Cambios que ha experimentado la familia Verbenaceae

A nivel de órdenes y en relación a los principales

Sistemas de clasificación……………………………………………25

Tabla 4 Cambios que ha experimentado la familia Piperaceae

A nivel de órdenes y en relación a los principales

Sistemas de clasificación……………………………………………26

Tabla 5 Cambios que ha experimentado la familia Urticaceae

A nivel de órdenes y en relación a los principales

Sistemas de clasificación……………………………………………27

Tabla 6 Cambios que ha experimentado la familia Fabaceae

A nivel de órdenes y en relación a los principales

Sistemas de clasificación……………………………………………28

Tabla 7 Aspectos climáticos, latitudinales y de altitud a nivel del área del ensayo…………………………………………………………….42

Tabla 8 Clasificación ecológica del área de estudio y principales

especies presentes…………………………………………………..43

Tabla 9 Materiales, herramientas y reactivos usados……………………. 44

Tabla 10 Modificaciones a nivel de familias de angiospermas de acuerdo

a la APGII y respecto de otros sistemas de clasificación………..46

Tabla 11 Escala de cobertura relativa para el estudio de la

Población de malezas……………………………………………….50

Tabla 12 Posicionamiento latitudinal y altitudinal de transectos en


estudio…………………………………………………………………..53

Tabla 13 Escala arbitraria de frecuencias absolutas para estimar

abundancia de especies………………………………………………55

Tabla 14 Matriz de categorías de usos…………………………………………57

Tabla 15 Modelo de cuestionario para obtención de datos referente

a la valoración de usos en herbáceas silvestres…………………...61

Tabla 16 Categorías y formas biológicas definidas y utilizadas………... ….80

Tabla 17 Distribución de categorías de uso en relación a las

formas biológicas de Raunkaier……………………………………..81

Tabla 18 Diagramación de platabandas en el banco de germoplasma

In situ de herbáceas útiles para el predio de sacha

wiwua. Guasaganda, La Mana. Basado en Mendoza, 2010.……..84

Tabla 19 Lote 1: Alimenticio caméfito…………………………………………..87

Tabla 20 Lote 2: Alimenticio criptófito…………………………………………..87

Tabla 21 Lote 3: Alimenticio hemicriptófito…………………………………….87

Tabla 22 Lote 4: Alimenticio terófito……………………………………………88

Tabla 23 Lote 5: Forraje terófito………………………………………………...88

Tabla 24 Lote 6: Materiales caméfito…………………………………………..88

Tabla 25 Lote 7: Medicinales caméfito………………………………………...89

Tabla 26 Lote 8: Medicinales criptófito………………………………………...89

Tabla 27 Lote 9: Medicinales hemicriptófito…………………………………...90

Tabla 28 Lote 10: Medicinales terófito………………………………………....91

Tabla 29 Lote 11: Ornamentales hemicriptófito……………………………....92

Tabla 30 Lote 12: Ornamentales terófito……………………………………....92

Tabla 31 Lote 13: Social hemicriptófito………………………………………...93

Tabla 32 Lote 14: Toxica caméfito……………………………………………...93

Tabla 33 Lote 15: Toxica terófito………………………………………………..94

Tabla 34 Lote 16: Toxica criptófito……………………………………………...94

Tabla 35 Presupuesto estimado para la implementación del banco

de germoplasma in situ……………………………………………….95

ÍNDICE DE PLANOS

Plano 1 Área del predio de Sacha Wiwua Apéndice D.

Plano 2 Diseño preliminar del banco de germoplasma para el área de Sacha Wiwua Apéndice E.

Introducción

En la actualidad debido a muchos factores como son la tala indiscriminada de bosques; el cambio climático con aumento en el nivel de la temperatura, la subsecuente desertificación presente, las inundaciones, la erosión de los suelos y la polución ambiental, todo esto se está evidenciando en la desaparición de muchas especies de plantas por cuanto estas formas de vida al estar arraigadas al suelo no pueden migrar a la misma velocidad que los animales en respuesta a los continuos cambios.


Muchas de las especies de plantas presentes en los Ecosistemas tropicales constituyen un recurso genético poco estudiado, conociéndose de esta flora, un inmenso potencial que podría cubrir necesidades diversas de nuestra sociedad tales como: alimento, medicina, fibras, biocombustibles entre otras demandas.

Aunque la riqueza de especies o biodiversidad es mayor en la flora herbácea que en cualquier otro estrato de bosque, los debates de las amenazas a la diversidad biológica a menudo las omiten. Esto es irónico, porque las especies herbáceas tienen mayores tasas de extinción natural que las especies de plantas de cualquier otro estrato (Gilliam, 2003).

A menudo se afirma, aunque con menos frecuencia en términos cuantitativos, que la mayoría de la biodiversidad vegetal de los ecosistemas de bosque se encuentra en el estrato herbáceo, aproximadamente el 80%, es decir por cada árbol que exista en un bosque habrá más de 6 especies herbáceas.
Las Herbáceas representan menos del 1% de la biomasa de los bosques, sin embargo, puede contener el 90% o más de las especies vegetales de los mismos. (Gilliam, 2003)
Aunque aún no existe acuerdo acerca de la correcta definición de malezas, en general son descritas como plantas impopulares o indeseables que crecen en los campos agrícolas y compiten con los cultivos por luz, agua, espacio, nutrientes, etc. No obstante este concepto, mucha gente aún recolecta y usa productos de poblaciones de plantas tipo maleza. De hecho, se sabe que el 45% de las plantas medicinales que se venden en los mercados de la ciudad de México son malezas. Así, en contraste con la agricultura moderna que considera a todas las malezas como nocivas, los agricultores tradicionales entienden el importante papel y la utilidad de las plantas no cultivadas y en consecuencia han desarrollado varias prácticas para su manejo y aprovechamiento (Lira Saade, 2006)
Los Bancos de Germoplasmas son sitios o lugares donde se mantiene a individuos representativos o a sus partes reproductivas (semillas, esporas, y demás partes útiles) con el fin de evitar la pérdida de la diversidad genética necesaria en el proceso de selección natural o artificial.

El deterioro de los recursos naturales y de germoplasma que se vienen presentando a nivel mundial, y en particular en relación a países de mucha diversidad biológica como lo es Ecuador requiere urgentemente de la creación de Jardines botánicos como fuente de conservación y de estudio de los recursos fitogenéticos

De acuerdo a los párrafos anteriores se expone la importancia de los bancos de germoplasma, con lo cual esta investigación persigue los siguientes objetivos:
Objetivo General:


  • Realizar el diseño preliminar de un banco de germoplasma In situ a nivel de plantas herbáceas silvestres en el área del Bosque Sacha Wiwua (Parroquia Guasaganda). La Maná, Provincia del Cotopaxi

Objetivos Específicos:


  • Identificar especies herbáceas consideradas útiles mediante la realización de muestreos, patrones de distribución e identificación etnobotánica local




  • Clasificar las especies encontradas según sus usos, utilizando un sistema utilitario escogido para este estudio.




  • Diseñar un diagrama preliminar de un banco de germoplasma in situ, para conservación de plantas útiles, en relación a los patrones de distribución y las formas biológicas de herbáceas analizadas.


CAPÍTULO 1


  1. BANCOS DE GERMOPLASMA Y ANGIOSPERMAS HERBACEAS SILVESTRES UTILES.



    1. Banco de germoplasma

Un banco de germoplasma es una unidad dinámica donde se concentra por tiempo indefinido la mayor diversidad genética posible, expresada por un alto número de biotipos representativos de la especie y de especie a fines. A la vez, los bancos de germoplasma prestan servicio a los programas de mejoramiento y a los investigadores, aportando materiales y datos útiles para la producción de cultivos superiores, resistentes a plagas y enfermedades u otra clase de problemas (4,8).


      1. Utilización y características

La creación del banco de germoplasma y su conservación nace debido a la necesidad del hombre de disponer de plantas que presenten características de utilidad ya sean estas de tipo alimenticio tanto para el ser humano como para los animales, medicinales, toxicas y demás tipos, y conservarlas cerca de su hábitat para garantizar un sustento duradero en el tiempo (8,19).

La pérdida de variedades tradicionales ha sido tan rápida que no se pudo atender la señal de alarma de los mejoradores y estudiosos de la evolución de plantas cultivadas. La existencia de esa variabilidad es necesaria para que siga habiendo progreso en la Agricultura, la importancia del banco de germoplasma ya había sido señalada desde 1980. Teniendo en cuenta que en una agricultura desarrollada la evolución de plantas cultivadas tiene lugar solamente en manos del mejorador, el mantenimiento de la variabilidad genética es la única posibilidad de cambio para el futuro (15,20).

De acuerdo a Biasutti et al (8), la recolección de especies silvestres para un banco de germoplasma dependerá del tipo de planta de que se trate, es decir, no se sigue un patrón universal. No obstante, se presenta a continuación un esquema general de la manera de domesticar una especie, entendiendo por domesticación el conocimiento del manejo y comportamiento de una determinada especie bajo cultivo en un ambiente dado:


  • Estudio de la ecología de la especie (conocimiento biológico) de acuerdo con:

  1. Distribución de poblaciones silvestres.

  2. Variabilidad poblacional.

  3. Etnobotánica (estudio del origen de las plantas).

  4. Quimiotaxonomía (clasificación de las plantas en base a sus compuestos químicos).

  • Recolección y selección de plantas sobresalientes con base en:

  1. Fenotipo.

  2. Sanidad.

  3. Producción.

  4. Calidad.

      1. Categorías de Bancos de germoplasma en relación a la conservación de plantas.

        1. Conservación in situ

La conservación in situ, es decir, en el propio lugar donde se cultiva lo que se pretende conservar, consiste en la creación de ciertos lugares de reservas de cultivos, en las que las razas locales podrían conservarse en su ambiente natural. En la actualidad la FAO concede especial importancia al fomento de un mayor conocimiento, la difusión de información, la capacitación y la investigación de la conservación in situ y la recomienda no sólo para especies forestales, sino también para frutales, forrajeras y medicinales, además de plantas silvestres relacionadas con las cultivadas (15,26).

La conservación in situ de las especies silvestres implica la adecuada protección y gestión de los ecosistemas en los que habitan y, para ello, existen un gran número de figuras de salvaguardia de recursos naturales (parque natural, parque nacional, reservas, bancos de germoplasma) etc. La conservación in situ resulta especialmente adecuada en las especies silvestres y presenta menos problemas que en las plantas cultivadas debido a que sus hábitats son ecosistemas naturales en los que no interviene la acción humana (8,27).

La conservación in situ de la diversidad biológica se realiza en las áreas en que ésta ocurre naturalmente, procurando mantener la diversidad de los organismos vivos, sus hábitats y las interrelaciones entre los organismos y su ambiente (28,47).

La conservación in situ permite mantener combinaciones genéticas específicas y que continúen evolucionando así como generando nueva diversidad. Se logra conservar las plantas, sus hábitats naturales y las interacciones entre ellos. Dentro de este enfoque, las especies de interés se mantienen simultáneamente en su sitio de origen, en los que además, se almacena información sobre el manejo que se les ha dado (1,29).


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