Biología (plan 1997) 2017-1

Quinto Semestre, Taller Nivel 1

TALLER “ECOLOGÍA DE LA BIOTA DEL SUELO: SU PAPEL EN LA DINÁMICA, FUNCIONAMIENTO Y RESTAURACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS”.

Profesores:

1. Dr. Javier Álvarez Sánchez, Departamento de Ecología y Recursos Naturales, Facultad de Ciencias, UNAM. javier.alvarez@ciencias.unam.mx
2. Dra. Guadalupe Barajas Guzmán, Departamento de Ecología y Recursos Naturales, Facultad de Ciencias, UNAM. mgbarajasg@ciencias.unam.mx
3. Dra. Irene Sánchez Gallen, Departamento de Ecología y Recursos Naturales, Facultad de Ciencias, UNAM. irene_sgallen@ciencias.unam.mx
4. M. en C. Juan Carlos Peña Becerril, Departamento de Ecología y Recursos Naturales, Facultad de Ciencias, UNAM. jzbiol@yahoo.com.mx
5. Dr. Julio Campo Alves. Instituto de Ecología UNAM. jcampo@ecologia.unam.mx

Programa impartido en el nivel I.

1. Ecología y ambiente

Introducción

Niveles de integración

Recursos y condiciones

Atmósfera

Suelo

Agua

2. Suelo

Definición y formación

Propiedades físicas y químicas

Métodos de muestreo

Órdenes de suelos y su distribución en México

Principales procesos ecológicos en el suelo

3. Ecología de la biota del suelo

Clasificaciones generales de la biota del suelo

Grupos funcionales en la biota del suelo.

Protocolos generales de muestreo.

Métodos de muestreo por cada tipo de biota.

Hongos micorrizógenos

Mesofauna

Macrofauna

4. Manejo y alteraciones en los ecosistemas

Calidad y salud

Sucesión ecológica

Procesos generales de intervención

Restauración ecológica

Servicios Ambientales

Calidad y salud

5. Estadística

Protocolo de investigación

Diseño de Experimentos

Estadística Paramétrica

Estadística No Paramétrica

Análisis Multivariados (ACP)

R

Considerando que un semestre tiene alrededor de 14-16 semanas de clase, durante este nivel se discutirán como ya se dijo a través de seminarios periódicos los siguientes aspectos:

1. Conceptos a discutir y analizar: propiedades relevantes del suelo (densidad, estructura, textura, capacidad de intercambio catiónico, entre otras), redes y cadenas tróficas, meso y macrofauna del suelo y su clasificación, ingenieros del ecosistema, biodiversidad, especies clave, redundancia funcional, grupos funcionales, productividad primaria neta (PPN), productividad neta del ecosistema (PNE), restauración ecológica y servicios ambientales.

2. Procesos a entender y analizar: descomposición, mineralización, humificación, , características generales de los ciclos de nutrientes más importantes.
3. Conocimientos generales sobre biología y ecología de la macrofauna del suelo y en especial de los ingenieros del ecosistema edáfico.
4. Características taxonómicas generales y características funcionales de las micorrizas tanto HMA como EM (ectomicorrizas).

Evaluación

Nivel I. Ensayos y artículos 40%; exámenes (a casa) 60%.

Prerrequisitos: Podrán ingresar a este taller los alumnos que hayan cubierto los créditos correspondientes aprobados por el Consejo Técnico hasta el cuarto semestre de la Licenciatura en Biología. Será muy importante que para cursar el taller comprueben que aprobaron las materias correspondientes, y que al menos se encuentren cursando Ecología I.

Horario

Lunes y Jueves de 3 a 6 pm.

Taller Ecología y Recursos Naturales, Tlahuizcalpan (sótano).

PRIMERA REUNIÓN

Jueves 11 de agosto 4 pm

Taller Ecología y Recursos Naturales, Tlahuizcalpan (sótano).

ÁREAS Y PROYECTOS GENERALES PARA ELABORACIÓN DE TESIS.

Proyectos en curso con financiamiento en los cuales pueden incorporarse los alumnos:

1. Almacenes de carbono en el suelo de una selva húmeda: la contribución de los hongos micorrizógenos arbusculares.

Financiado por PAPIIT-UNAM. Responsable: Dr. Javier Álvarez Sánchez. Participantes: Irene Sánchez Gallen, M. Guadalupe Barajas Guzmán, Juan Carlos Peña. Líneas desarrolladas: Ecología de hongos micorrizógenos y procesos en el ecosistema.

Síntesis del proyecto

La eliminación de la cobertura vegetal original por factores antropogénicos es una de las causas de la degradación y pérdida de suelo, así como pérdida de la biodiversidad a diversas escalas, la alteración del ciclo hidrológico y de los ciclos biogeoquímicos en general (Velázquez et al., 2002; FAO, 1994).

En este sentido, el ciclo del carbono es fundamental en el funcionamiento del planeta, ya
que se encuentra fuertemente ligado a la producción de biomasa, tanto en los ecosistemas terrestres como acuáticos. El CO₂ es generado por diversos procesos, tales como la respiración de las raíces y de los microorganismos, la quema de combustibles fósiles, además es
uno de los gases denominados invernadero. Las cantidades que actualmente llegan a la atmósfera son de tal magnitud que, junto con otros gases, estamos alcanzando puntos críticos de calentamiento que están repercutiendo negativamente a diferentes escalas espaciales y temporales (Lal et al., 200; Wall et al., 2012). Por lo que entender y manejar el ciclo del carbono es crítico para disminuir el calentamiento global y aumentar la productividad (Global Carbon Project, 2003; Wall et al., 2012).
El ciclo inicia cuando el CO₂ es capturado por los productores primarios a través del proceso de fotosíntesis y se cierra con la reintegración de la materia orgánica al suelo a través de la descomposición (Chapin et al., 2002). Ya en el suelo, se conoce poco acerca del papel
en su ciclo de los hongos micorrizógenos arbusculares (HMA), quienes establecen con las plantas una relación mutualista en la que el hongo heterótrofo recibe productos derivados de la fotosíntesis, además de un hábitat. A cambio, el micobionte facilita la absorción de nutrientes minerales y agua obtenidos como consecuencia de su mayor accesibilidad a recursos distantes del sistema radical (Bago et al., 2000).
Los HMA podrían influir directamente en la dinámica de carbono del suelo a través del crecimiento y propagación de las hifas extrarradicales (HER) dentro de la matriz del suelo
(Zhu y Miller, 2003). Si bien la permanencia en el suelo de las HER parece ser relativamente corto, no se ha medido, y, dado que las paredes celulares de las redes hifales tienen quitina que es un elemento recalcitrante a la descomposición, ello permitiría la acumulación de residuos hifales que permanecerían por largo tiempo en el suelo (Zhu y Miller, 2003). Existe muy poca información sobre el C orgánico almacenado en estas estructuras fúngicas en las selvas húmedas, y mucho menos se sabe cuál es su respuesta a los cambios de uso de suelo que sufren estos ecosistemas constantemente.
El conocer el impacto que estos cambios de uso de suelo tienen sobre la producción y mantenimiento de las HER constituye un punto de partida fundamental para desarrollar estrategias que favorezcan el secuestro de carbono y la retención y almacenamiento de los nutrientes esenciales para los productores primarios. La meta del presente proyecto está dirigida a determinar los almacenes de C orgánico en el suelo asociados a los HMA a través de la estimación de su biomasa y respiración, asociados al cambio de uso del suelo.

2. Influencia de la química, morfología y área foliar de tres especies arbóreas sobre la productividad, descomposición y respiración del suelo en bosques templados del centro de México.

Financiado por PAPIIT-UNAM. Responsable: Dr. Leopoldo Galicia, Instituto de Geografía. Participante: Irene Sánchez Gallen. Líneas desarrolladas: Procesos ecofisiológicos y ecosistémicos.

Síntesis del proyecto

El presente proyecto analiza la productividad, la descomposición y el reciclado de tres especies arbóreas de hojas funcionalmente contrastantes en bosques templados del Centro de México, tema de actualidad y relevancia científica. Los objetivos de la presente propuesta son: (1) Analizar la productividad y la biomasa aérea y subterránea de tres especies arbóreas con hojas funcionalmente contrastantes y sus implicaciones en el potencial de almacenamiento de carbono en bosques templados. (2) Analizar la descomposición y la mineralización de nutrientes de hojas de tres especies arbóreas funcionalmente contrastantes. (3) Analizar la relación entre los flujos de respiración del suelo y la actividad fotosintética y sus implicaciones en el balance de carbono de tres especies arbóreas de hojas funcionalmente contrastantes. México es el centro de diversificación tanto de pinos como encinos; hay 50 especies de Pinus y 166 especies de Quercus y, en general, se distribuyen sobre amplias escalas geográficas como especies dominantes, representando más del 90% de la biomasa en estos ecosistemas. Ambos géneros difieren marcadamente en sus aspectos foliares (morfología, longevidad, área, química foliar, etc.), características que tienen fuertes consecuencias en la productividad, descomposición y reciclado de nutrientes. Sin embargo, los estudios de los efectos de las especies desde el enfoque ecosistémico en bosques templados son escasos. Para cumplir con los objetivos de esta propuesta seleccionaremos tres especies que difieran en morfología, química y aérea foliar (Quercus rugosa, Abies religiosa y Pinus hartwegii) y que se distribuyen en dos sitios (Izta-Popo y Tlaxco-Chignahupan) con suelos distintos (Andosoles y Cambisoles). En este contexto nosotros pretendemos reconocer la influencia de estas especies sobre la productividad, la descomposición y la respiración del suelo en boques templados del Centro de México. Las aportaciones científicas de este proyecto son: (1) conocer la naturaleza, el ritmo y la magnitud de los cambios de los almacenes de carbono aéreo y subterráneo (arbórea, residuos leñosos gruesos, raíces, materia orgánica lábil y recalcitrante) de tres especies arbóreas de hojas funcionalmente contrastantes. (2) Estimar la influencia de los atributos foliares sobre las tasas de mineralización e incorporación de nutrientes en suelos bajo tres especies arbóreas de hojas funcionalmente contrastantes. (3) Entender los mecanismos que determinan la relación entre la respiración del suelo y la fotosíntesis en el balance de carbono. Estos nuevos conocimientos darán las bases para generar estrategias de políticas de manejo forestal sustentable que contribuyan al entendimiento del ciclo de carbono y nutrientes en bosques templados de México. Nuestros sistemas de estudio ofrecen todas las ventajas de investigación para evaluar el marco conceptual que sustenta a la presente propuesta de investigación.

3. Biogeoquímica en el suelo de Paisajes Agrícolas.

Responsable: Dr. Julio Campo, Instituto de Ecología UNAM.

Síntesis del proyecto

A pesar de que la agricultura es una de las principales actividades que se realizan en México y de la naciente necesidad de adoptar prácticas sustentables, el conocimiento del ciclo del C, N y P en suelos agrícolas y su vulnerabilidad a cambios en la tecnificación en función del régimen de lluvia aún es insuficiente. Particularmente son urgentes los estudios en el país respecto al estado del ciclo de C en cuatro cultivos con mayor importancia nacional: maíz (Zea mays L.), frijol (Phaseolus vulgaris L.), Café (Coffea arabica L.) y Aguacate (Persea americana Miller), los que conjuntamente ocupan aproximadamente el 50 % de la superficie sembrada del país, y se encuentran principalmente en modalidad temporal (SAGARPA 2015, FAO 2009). El objetivo de éste proyecto es responder a la siguiente pregunta, ¿cómo el régimen de precipitación y la tecnificación afectan la dinámica de los ciclos de nutrientes en el suelo bajo los cultivos?.