Bosque de roble o plantación de coníferas, ¿qué prefieren los líquenes epífitos?

Área de estudio

El estudio se llevó a cabo en la reserva de la sociedad civil Rogitama Biodiversidad, un área protegida privada, localizada en la vereda Peñas Blancas del municipio de Arcabuco (Boyacá), 5º47’47.3” N; 73º26’56.0” W. Altitudinalmente se ubica entre los 2485 a 2530 m de altitud y presenta una temperatura promedio anual de 13 °C, con un régimen de precipitación bimodal de 1900 mm.año^-1 (Gil-Leguizamón, Morales-Puentes y Díaz-Pérez, 2014). La reserva abarca 29 hectáreas de las cuales 22 son de bosque nativo y dentro de estas, ocho hectáreas presentan robledales. Por otro lado, seis hectáreas son plantaciones de P. patula; y una hectárea es dedicada a la vivienda (Chavarro, 2005). La importancia estratégica de esta área protegida está soportada en su ubicación en el corredor conservación Guantiva-La Rusia-Iguaque, una de las áreas más representativas en la protección de Q. humboldtii (Morales et al., 2007).

Selección de forófitos y recolección de ejemplares

Se seleccionaron y marcaron cuatro árboles de P. patula y cuatro de Q. humboldtii con altura superior a 5 m y circunferencia a la altura del pecho (CAP) superior a 100 cm, que presentaran ramas resistentes al ascenso (Gradstein, Nadkarni, Krömer, Holz y Nöske, 2003). Para registrar el mayor número de especies por forófito, cada árbol se dividió en cinco estratos de acuerdo con la zonificación planteada por Johansson (1974) y se ascendió mediante técnicas de escalada simple con una sola cuerda (Lowman, Moffett y Rinker, 1993). Cada levantamiento se realizó en un transecto vertical, con un flexómetro de 100 cm en cada estrato, en los que se recolectaron los líquenes que estaban debajo de la cinta métrica y se anotaron las características morfológicas y de ubicación espacial para cada ejemplar recolectado. El transecto vertical se replicó en cada punto cardinal. Para la extracción del material del dosel externo se usó un corta ramas que permitió el acceso y desmote de las porciones más externas. Las muestras de líquenes recolectadas y etiquetadas se secaron por exposicion al ambiente y, posteriormente, se llevaron al herbario forestal Gilberto Emilio Mahecha Vega (Sección Criptógamas) UDBC, donde se realizó el correspondiente proceso de determinacion mediante claves taxonómicas (Coca y Sanín, 2010; Lücking, Aptroot, Chaves, Sipman y Umaña, 2008; Moncada y Forero, 2006; Moncada, 2012) y la aplicación de pruebas químicas con NaClO, KOH, KI y parafenilendiamina, además del uso de esterescopio Leica TS1232W26 y microscopio Olympus CX31 con los cuales se realzó la observacion y el corte de las estructuras reproductivas de los liquenes para la observacion de caracteres utiles en la identificación taxonómica.

Registro de características de los forófitos

Para cada estrato vertical se midieron los pH de la corteza mediante la extracción de un fragmento de la misma y la maceración de 0.5 g diluidos en 5 ml de agua destilada, que se dejaron ocho horas en reposo para su posterior análisis en laboratorio con un medidor de pH digital RoHS (Kricke, 2002). Se examinó la estructura de la corteza en cada estrato, tomando como referencia un testigo de 10 centímetros, medida que se modificó de la metodología de Rosabal, Burgaz, Altamirano y Aragón (2012) , quienes usan un testigo de 5 cm. La intensidad de luz relativa (luminosidad) se registró para cada forófito con el uso de fotografías periféricas de cada levantamiento con un lente ojo de pez de 180°, que se transformaron a blanco y negro y se calcularon los porcentajes de cada color mediante el programa Gap Light Analizer 2.0 (Frazer, Canham y Lertzman, 2000), con el color blanco como la luz relativa y el negro como la cobertura del dosel. La humedad relativa se registró puntualmente en el levantamiento con el uso de un psicrómetro digital EHM-10.

Análisis de datos

Se calculó la diversidad alfa (α) para cada especie forófita mediante los índices de riqueza, dominancia de Simpson y equidad de Shannon-Wiener (Magurran, 1988). Se evaluó la relación entre la riqueza y los estratos verticales mediante una correlación de Spearman y la diversidad beta mediante el uso del índice de Jaccard (Magurran, 1988). Para evaluar el comportamiento de las variables ambientales en cada hospedero se realizó un análisis de varianza Anova no paramétrica (Kruskal-Wallis). Para reconocer la distribución de las comunidades y la influencia de las variables en la distribución de los líquenes epífitos se hizo el análisis de escalamiento multidimensional no paramétrico (NMS) (McCune, Grace y Urban, 2002).

Riqueza liquénica de las especies forófitas

Se recolectaron 964 muestras de líquenes en las dos especies hospederas, de las cuales 903 se identificaron hasta nivel de especie; mientras las otras 61 muestras se identificaron a nivel de género por carecer de estructuras que permitieran su determinación. Dicha revisión permitió el reconocimiento de 161 especies agrupadas en 40 géneros y 24 familias (anexo 1). Las familias con mayor riqueza fueron Parmeliaceae (ocho géneros-64 especies), Graphidaceae (8-31) y Physciaceae (2-12).

Los arboles de Pinus patula (pino), con 116 especies, exhibieron una mayor riqueza liquénica que la observada en Quercus humboldtii (roble), con 108 especies (tabla 1). Para las dos especies forófitas se observan bajos valores de dominancia (Simpson; D’= 0.02) y valores similares en la equidad con H’= 4.15 para P. patula y H’= 4.18 para Q. humboldtii. Se observa una composición liqúenica que difirió sustancialmente entre las dos especies forófitas con un índice de Jaccard (I_J = 0.38) que señala que se comparten el 38% de las especies.

Tabla 1: Índices de diversidad para los forofitos evaluados

En el caso de los pinos, Parmotrema mellissii (C.W. Dodge), Herpothallon rubrocinctum (Ehrenb.) Aptroot, Lücking & G. Thor y Heterodermia japónica (M. Satô) Swinscow y Krog fueron las especies más frecuentes (anexo 1). En contraste, Crocodia aurata (Ach.) Link, Erioderma sorediatum Galloway y Jørg y Parmotrema indicum Hale, entre otras, presentan un solo registro y hacen parte de las 50 especies únicas del pino.

En los robles, Herpothallon rubrocinctum, Hypotrachyna bogotensis (Vain.) Hale y Cladonia ceratophylla (Sw.) Spreng fueron las especies más frecuentes (anexo 1) y se reconocen 47 especies únicas de este forófito, como son Heterodermia corallophora (Taylor) Skorepa, Hypotrachyna densirhizinata (Kurok.) Hale y varias especies de Astrothelium, que también se destacaron por ser especies raras con un solo registro.

Caracterización fisicoquímica y microambiental de los forófitos

Respecto a la rugosidad, se encontró una mayor heterogeneidad en los registros obtenidos sobre las cortezas de P. patula comparado con Q. humboldtii (figura 1a) y se observan diferencias significativas entre los forófitos (Kruskal-Wallis, p= 0.006) que indican que los pinos (promedio = 12.58) eran más rugosos que los robles (promedio = 10.60). En lo concerniente al pH, los robles se consideraron significativamente más ácidos que los pinos (Kruskal-Wallis, p < 0.05). Aunque la luminosidad fue más heterogénea en pinos que en robles (figura 2c), no presentó diferencias significativas (Kruskal-Wallis, p= 0.279). Por su parte, la humedad tampoco registró diferencias significativas entre las especies forófitas (Kruskal-Wallis, p= 0.279).

Figura 1: Diagramas de caja para los factores fisicoquímicos (a. rugosidad; b. pH) y microambientales, (c.Luminosidad; d. Humedad) que muestran la variabilidad en las especies forófitas.

Distribución espacial de las comunidades liquénicas

La ordenación de las muestras resultó en dos agrupaciones visiblemente separadas, lo que muestra una correlación significativa con la especie de forófito. Se observa que la distribución de las comunidades liquénicas está relacionada con las diferencias en los parámetros de rugosidad, luminosidad y pH entre pinos y robles, mientras la humedad es el parámetro de menos influencia dada su posición perpendicular en el diagrama. Se reconocen tres muestras de Pinus patula dentro de la agrupación de Quercus humboldtii, que corresponden con las especies compartidas por los dos forófitos.

Impacto de las plantaciones de pino que remplazan bosque de roble

Los resultados de esta investigación ponen en evidencia el impacto sobre la composición de la biota liquénica que ocurre al remplazar el bosque nativo de Q. humboldtii por plantaciones de P. patula. Se observó que, aunque los índices de diversidad alfa en ambas especies eran similares, su composición varió notablemente con el cambio de forófito. El impacto también se percibe en la cantidad de especies particulares que presenta cada hospedero (50 especies particulares del pino y 47 especies particulares del roble). Además, en el robledal se encontraron especies de las familias Graphidaceae (thelotremoides) y Lobariaceaeae, las cuales son indicadoras de bosques bien conservados (Cáceres et al., 2007; Rivas Plata et al., 2008; Soto et al., 2012; Ramírez-Morán et al., 2016), mientras que en la plantación de pino dominan las especies de Parmotrema, Hypotrachyna y algunas especies de Graphidaceae (lirelados) como Graphis elegans y Phaeographis inconspicua, que son afines a condiciones más hostiles en los sustratos como contaminación atmosférica, alta incidencia de la luz, presencia de resinas en la corteza de los forófitos (Mossmann, Weidner y Martins, 2012) y que para el caso de Graphidaceae se destacan como especies pioneras en cortezas de fácil desprendimiento como la de Eucalyptus globulus (Ardila, Moncada y Lücking, 2014; anexo 1).

Estas modificaciones en la diversidad y estructura de las comunidades liquénicas parecen ser un patrón común al comparar bosques nativos con plantaciones forestales, en las que se han encontrado cambios en la riqueza, abundancia y composición de los líquenes como respuestas frecuentes a la intervención (Estrabou, 2007; Calviño-Cancela et al., 2013; Nascimbene, Thor y Nimis, 2013; Bäcklund et al., 2016). Por ejemplo, Ardila et al. (2014) reconocieron un impacto sustancial en la estructura de las comunidades de especies de la familia Graphidaceae, que cambian al contrastar un robledal característico de los bosques altoandinos colombianos con una plantación de Eucalyptus globulus. Los mismos autores encontraron riquezas homogéneas entre los árboles de eucalipto evaluados y la separación de las comunidades liquénicas en los forofitos exóticos y los de bosque de roble; esto último coincidiendo con los resultados de los análisis de escalamiento multidimensional realizados.

De manera similar Käffer, Ganade y Marcelli (2009) detectan cambios en la composición liquénica de los bosques nativos de Araucaria en Rio Grande do Sul, comparándolos con plantaciones de pino y eucalipto. El cambio más notable se observó en términos de la dominancia de especies umbrófilas, que se presentan recurrentemente en los bosques nativos de Araucaria, mientras en las plantaciones dominan los líquenes heliófilos. En los resultados obtenidos se identificaron cianolíquenes de los géneros Coccocarpia, Erioderma, Leptogium y Sticta, considerados como especies umbrófilas y más frecuentes en los robles; mientras que en los pinos son frecuentes las especies heliófilas de los géneros Parmotrema, Hypotrachyna y Usnea.

Los resultados obtenidos representan no solamente un cambio en las especies asociadas a cada forófito, sino también en los grupos funcionales característicos de los líquenes (Koch Mossmann, Martins, Lucheta y Müller, 2013; Lakatos, Rascher y Büdel, 2006; Llop et al., 2012; Stofer et al., 2006), lo que a su vez se relaciona con la variedad de microclimas que pueden encontrarse en los árboles de Rogitama, en los que características como la rugosidad, la luminosidad y la acidez de las cortezas varían entre los forófitos (figura 2). Por consiguiente, se esperaría que los rodales de pino presentaran condiciones más hostiles para el crecimiento de cianolíquenes, por presentar cortezas ácidas, sitios con amplia incidencia de luz y un régimen homogéneo de humedad, tal como lo han registrado varios estudios (Bäcklund et al., 2016; Calviño-Cancela et al., 2013; Käffer, Ganade y Marcelli, 2009). En contraste, las condiciones evidenciadas y la presencia exclusiva de Erioderma sorediatum sobre el pino implican que en ocasiones este forófito pueda considerarse como facilitador para el desarrollo de especies umbrófilas, lo que corrobora lo indicado por Ellis (2012) y Giordani et al. (2012) .

Figura 2: Diagrama de ordenación para la composición de los espacios muestreados en las dos especies de forófitas.

A pesar de los cambios en la composición, que se producen con el establecimiento de las plantaciones, es importante evaluar la dominancia que ejercen las especies resilientes al disturbio. En lo referente a los líquenes, en nuestra investigación se registran varias especies de la familia Parmeliaceae, como: Hypotrachyna costaricensis (Nyl) Hale, Hypotrachyna osorioi (Hale) Hale, Parmotrema arnoldii (Du Rietz) Hale y Parmotrema simulans (Hale) Hale que son frecuentes en pinos y robles. Esto concuerda con algunos estudios los cuales sugieren que varias especies de la familia Parmeliaceae son tolerantes a la desecación, acidificación de sustratos e incluso a la presencia de material particulado (Hauck y Javkhlan, 2009; Käffer, Ganade y Marcelli, 2009; Llop et al., 2012; Simijaca et al., 2014). Esta familia también es dominante sobre varios forófitos en los bosques del Chaco argentino, donde crecen con exuberancia (Estrabou, 2007). Los bosques altoandinos colombianos también son referentes en la diversidad de Parmeliaceae, donde se registran como una de las familias de mayor riqueza, junto con Lobariaceae y Physciaceae (Aguirre-C, 2008; Ramírez-Morán et al., 2016; Simijaca, 2011; Wolf, 1993b).

En el caso de los taxones exclusivos, se destaca la presencia de la familia Trypetheliaceae y el género Astrothelium (cuatro especies), como taxón particular de los robles de este estudio. En contraste con las formas lireladas, características de la familia Graphidaceae, que abundan en los pinos (anexo 1). Al respecto, se han delimitado algunos biotipos que reflejan el estado de conservación o intervención de los bosques (Koch Mossmann et al., 2013; Mercado-Díaz, Gould, González y Lücking, 2015; Ramírez-Morán et al., 2016), donde morfotipos telotremoides y con peritecios, representan los bosques bien conservados; mientras algunas formas lireladas de la familia Graphidaceae concuerdan con el biotipo de bosques intervenidos (Rivas Plata et al., 2008). De manera similar, el género Sticta es más diverso en robles que en pinos y puede relacionarse con los biotipos descritos por Ramírez-Morán et al (2016) para los bosques conservados.

Con estas diferencias, los líquenes anteriormente mencionados pueden ser utilizados como indicadores de continuidad ecológica (Rivas Plata et al., 2008), en la que Anzia, Astrothelium, Leptogium y Sticta son habitantes de los robledales y se sugieren como biotipos de los bosques bien conservados; mientras que Cladonia, Herpothallon, Hypotrachyna y Parmotrema son característicos de la plantación de pino y se sugieren como biotipos de los bosques intervenidos. Lo anterior concuerda con algunos registros de Ramírez-Morán et al. (2016) y Pulido y Ramos (2016) , que incluyen tanto características morfológicas como fisiológicas de los líquenes en la delimitación de los biotipos.

No obstante, la presencia de cianoliquenes como Coccocarpia prostrata y Erioderma sorediatum y su exclusividad en el pino, sugieren que buenas prácticas de manejo de las plantaciones o el mantenimiento de remanentes sin tala y entresaca de las mismas, conservan algunas condiciones ambientales que son favorables para estos grupos de líquenes sensibles (Calviño-Cancela et al., 2013) y pueden promover el recambio por especies de Lobariaceae o Trypetheliaceae que son frecuentes en los bosques conservados (Moncada, 2012; Ramírez-Morán et al., 2016).

De otro lado, las modificaciones en los patrones de diversidad como consecuencia de la intervención humana no son manifestaciones exclusivas de los líquenes, pues la flora vascular del sotobosque y del dosel también experimentan cambios considerables con la transformación del bosque nativo (Alzate, Cardona y Callejas, 2001; Braun et al., 2017; Marín-Corba y Betancur, 1997). Del mismo modo, la reducción de hábitat y alimento, producto de la homogenización de recursos en las plantaciones, afecta especies de aves (Barlow et al., 2007; Calviño-Cancela et al., 2013; Sáenz-Jiménez, 2010), mamíferos (Otálora, 2003; Ramírez y Pérez, 2007; Sáenz-Jiménez, 2010) y artrópodos (Gasca e Higuera, 2008; Parada, 2015; Vanegas, Fagua y Flórez, 2012). Por ejemplo, Macroagelaius subalaris Boissonneau, Chorostilbon poortmani Bourcier y C. prunellei son aves con distribución restringida a los robledales del corredor Guantiva-La Rusia-Iguaque (del cual hace parte Rogitama) que se ven afectadas por la explotación de madera en departamentos como Boyacá y Santander, trayendo como consecuencia la reducción en sus poblaciones, con la transición de bosques nativos a plantaciones forestales (Avella y Cárdenas, 2010; Sáenz-Jiménez, 2010).

Los resultados de este estudio reiteran el éxito en el uso de los líquenes como indicadores en diversos aspectos ambientales, dentro de los que se destacan la medición de la calidad del aire (Llop et al., 2012; Rubiano y Chaparro, 2006; Simijaca et al., 2014) y el cambio en la salud de los bosques (Dingová Košuthová y Šibík, 2013; Nascimbene et al., 2013; Song, Liu y Nadkarni, 2012). Teniendo en cuenta que modificaciones en parámetros como la acides del sustrato, la rugosidad del mismo y la luz incidente sobre los tallos liquénicos modifican la composición de las comunidades de dichos organismos y permiten rastrear la preferencia de los mismos por determinada condición ambiental.

¿Que prefieren los líquenes?

Particularmente para Pinus patula se destacan especies exclusivas como Chrysothrix candelaris, Graphis cognata, G. elegans y Heterodermia leucomela, que han sido mencionados por algunas investigaciones dentro de los morfotipos resistentes a condiciones ambientales hostiles y en este estudio se presentan sobre las cortezas más rugosas y con mayor incidencia de la luz. No obstante, otras de sus exclusividades corresponden a Coccocarpia prostrata y Erioderma sorediatum que corresponden a especies que según Goward y Arsenault (2000) son poco frecuentes sobre coníferas y prosperarían en condiciones de baja luminosidad.

Por su parte, como especies únicas de Quercus humboldtii se observa a Anzia leucobatoides (que corresponde a un nuevo registro para el país), Leptogium diaphanum y Sticta isidioimpresula y tres especies de Astrothelium que corresponden a especies propias de bosques conservados y denotan una preferencia por ambientes de baja luminosidad, pero que son tolerantes a la acides que la presencia de taninos le confiere a los robles (Martínez-Gil et al., 2017). Estos resultados son comparables con los estudios Wolf (1993a) , que señalan entre 35 y 50 especies en las formaciones vegetales evaluadas y con las 41 especies de Graphidaceae sobre robles, identificadas por Ardila et al. (2015). Además, con bosques de Weinmannia tomentosa del municipio de Guasca-Cundinamarca en el que se registran 54 especies (Ramírez-Morán et al., 2016).

Es importante señalar que la preferencia de los líquenes por determinado forófitos depende de un conjunto de parámetros dentro de los cuales la rugosidad y la acides de las cortezas y la luminosidad son determinantes en la distribución de las comunidades liquénicas, corroborando lo mencionado por Cáceres et al. (2007) y Soto et al. (2012) . Por consiguiente, algunas especies como Chrysotrix candelaris prefirieron las cortezas rugosas y la alta luminosidad presente en los rodales de pino, mientras otras especies como Anzia leucobatoides fueron más afines a cortezas lisas y con acides pronunciada por la presencia de taninos como es el caso del roble, que también presenta una mayor cobertura del dosel.

Dadas las similitudes en la metodología utilizada y la riqueza de la reserva Rogitama, se considera superior a la encontrada por Cornelissen y Ter Steege (1989) en las tierras bajas de Guyana. También es comparable con el reconocimiento de 250 especies en un bosque de tierras bajas en Venezuela (Komposch y Hafellner, 2000) y con la identificación de 150 especies en el estado de Alagoas al noreste de Brasil (Cáceres et al., 2007). Ubicando a la reserva Rogitama como un resguardo de flora liquénica en el cual el esfuerzo de conservación del robledal y las buenas prácticas de manejo de los rodales de pino permiten que se comparta el 38% de la flora liquénica y que se presenten especies de cianoliquenes sobre las cortezas de pino.