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El Colegio de la Frontera Sur Efecto del uso del suelo sobre la diversidad de abejas (Hymenoptera: Apoidea) en paisajes dominados por cultivos de café (Coffea arabica) TESIS Presentada como requisito parcial para optar al grado de Maestría en Ciencias en Recursos Naturales y Desarrollo Rural por Jorge Alfredo Mérida Rivas 2010

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El Colegio de la Frontera Sur

Efecto del uso del suelo sobre la diversidad de abejas

(Hymenoptera: Apoidea) en paisajes dominados por

cultivos de café (Coffea arabica)

TESIS Presentada como requisito parcial para optar al grado de

Maestría en Ciencias en Recursos Naturales y Desarrollo Rural

por

Jorge Alfredo Mérida Rivas

2010

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INDICE

RESUMEN 4

1. Introducción 6

1.1 Paisaje, cambios antrópicos y diversidad 6

1.2. Paisajes cafetaleros 7

1.3. Biodiversidad en paisajes cafetaleros 8

1.4. Abejas y polinización 9

2. Justificación 12

3. Objetivos 12

3.1. Objetivo general 12

3.2. Objetivos específicos 12

4. Hipótesis 12

5. Metodología 13

5.1. Zona de estudio 13

5.2. Selección de sitios de estudio 13

5.3. Caracterización de los paisajes 15

5.4. Trabajo de campo 17

5.5. Procesado de los ejemplares y determinación 17

5.6 Análisis de datos 18

6. Resultados 19

6.1. Diversidad de abejas 19

6.2. Análisis del uso del suelo 21

6.3. Efecto del uso del suelo sobre la diversidad de abejas 22

7. Discusión 26

8. Conclusión 29

9. Literatura Citada 30

10. Anexos 36

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RESUMEN

Tanto la agricultura intensiva, como la conversión de uso del suelo representan una de

las mayores amenazas a los ecosistemas terrestres. Siendo el café uno de los cultivos

más importantes a nivel mundial. En las áreas con elevaciones medias en América

Latina, puede encontrarse una matriz agrícola compuesta frecuentemente de café,

tradicionalmente cultivado bajo un dosel diverso de árboles de sombra. En estos

paisajes, las abejas (nativas e introducidas) juegan un importante papel ecológico

llevando a cabo la polinización de plantas cultivadas y silvestres. Dado que la

polinización como un servicio ecosistémico, está asociada con el paisaje agrícola, el

servicio ofrecido a los ecosistemas y a los cultivos por agentes polinizadores nativos,

requiere la conservación y manejo de los recursos dentro de agroecosistemas como los

cafetales. En este estudio el objetivo fue evaluar el efecto del uso del suelo sobre la

diversidad de abejas nativas (Hymenoptera: Apoidea) en paisaje dominados por cultivos

de café (Coffea arabica), en Guatemala. Se colectaron abejas en tres tipos de hábitats

(cafetal, abierto y transición). Se encontró poca abundancia de abejas en los cafetales,

pero gran riqueza y abundancia en áreas aledañas, lo que nos lleva a proponer que el

paisaje cafetalero (cultivo de café más otros usos del suelo) es adecuado para la

conservación de la diversidad de abejas. Un análisis multivariado de la abundancia de

las 27 especies más comunes, muestra de manera clara en qué forma el uso del suelo

afecta a la diversidad de abejas, a través de los 10 sitios de muestreo. De esta forma

resaltan tres formas de usar el suelo: áreas relativamente conservadas que unen los

cafetales complejos y bosques; áreas alteradas en la cuales predomina el estrato arbóreo,

que une acahuales, milpas y potreros, y las áreas alteradas, en donde hay solamente

cafetales sencillos. Los resultados obtenidos muestran un efecto significativo del uso del

suelo para la diversidad de abejas nativas.

Palabras claves: Uso del suelo, paisaje, abejas nativas, Coffea arabica

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ABSTRACT

Intensive agriculture and land use conversion represents one of the major threats to

terrestrial ecosystems. In mid-elevation areas in Latin America, an agricultural matrix

could have a great proportion of coffee farms, traditionally cultivated under a diverse

canopy of shade trees. In these landscapes, the bees (native and introduced) play an

important ecological role carrying out the pollination of crops and native plants. Since

the pollination like an ecosystem service, is associated with the agricultural landscape,

the service offered to the ecosystems and to the cultures by native pollinators requires

the conservation and resource management within agroecosytems (as coffee

plantations). In this study the main objective was to evaluate the effect of land use type

on the diversity of native bees (Hymenoptera: Apoidea) in landscapes dominated by

coffee farms (Coffea arabica), in Guatemala. We collected bees in three types of

habitats (coffee plantation, “opened” and “transition”). We found low bee abundance in

the coffee farms, but great richness and abundance in surrounding areas, then we

propose that coffee landscapes (coffee farms and other land-uses) are suitable for the

conservation of the diversity of bees. A multivariate analysis of the abundance of the 27

more common species, show how the land-use affects the diversity of bees through the

10 sampling sites. There, three land use types could be highlighted: 1) areas relatively

conserved which includes complex coffee plantations and forests; 2) areas altered where

predominates an arboreal layer with acahuales, milpas and pastures; 3) altered areas

where there are only simple coffee farms. The obtained results show a significant effect

of the land-use type on the diversity of native bees.

Key words: Land-use, landscape, native bees, Coffea arabica

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1. Introducción

1.1 Paisaje, cambios antrópicos y diversidad

Tanto la agricultura intensiva, como la conversión de uso del suelo representan una de

las mayores amenazas a los ecosistemas terrestres (Tilman 2001). Debido a la presencia

difusa de personas, las principales modificaciones que ocurren en un paisaje son

producidos por cambios en el uso del suelo de un territorio (Farina 2000). Dichos

cambios afectan la distribución de la cubierta del suelo y afectan procesos ecológicos

fundamentales, como los regímenes hidrológicos y climáticos, los ciclos

biogeoquímicos, además de la persistencia y extinción de especies (Vitousek et al.

1997).

Así, la modificación de los patrones de uso del suelo y la fragmentación del

hábitat, puede producir un amplio rango de efectos, a diferentes escalas espaciales y

niveles de organización biológica, que pueden alterar los procesos ecológicos, cambiar

los patrones espaciales de cubierta de vegetación de los paisajes, además de influir sobre

la diversidad y el ensamblaje de diferentes taxones en el seno de las comunidades.

La percepción por los humanos de los patrones de paisaje, está frecuentemente

relacionada con el ensamble, incluyendo la cantidad y estructura de la vegetación

natural, la prevalencia de bordes antropogénicos, el grado de conectividad en el paisaje,

y la estructura y heterogeneidad de las áreas modificadas. En paisajes con baja cobertura

de vegetación natural, baja conectividad de paisajes y uso intensivo de suelo bajo

manejo, es probable que ciertas especies se encuentren en riesgo de extinción (Fischer y

Lindenmayer 2007).

La diversidad local a nivel de especie, es dependiente de la diversidad regional

de especies y de los procesos históricos y regionales, que influyen en la estructura de la

comunidad local (Ricklefs 1987). Usando como base la ecología del paisaje (Turner et

al. 2001) y la teoría de metacomunidades (Leibold et al. 2004), es posible predecir que

especies y comunidades, al estar insertas en fragmentos de hábitats, son dependientes no

sólo de las condiciones locales, sino también del paisaje circundante y las interacciones

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con otros fragmentos a través de la dispersión local. La dispersión local, a su vuelta, está

relacionada con la movilidad de diferentes especies y cómo éstas son afectadas por la

conectividad entre hábitats dentro del paisaje (Tscharntke et al. 2005; Lindenmayer et

al. 2008). Las especies reaccionarán a los cambios del paisaje a diferentes escalas

espaciales, por lo que para comprender los patrones de diversidad y composición de la

comunidad dentro de los hábitats locales, es necesaria una perspectiva del paisaje

(Ahrné 2008).

La escala espacial seleccionada para un estudio de diversidad de especies, define

los resultados, por ejemplo si el recambio de especies, es bajo dentro parcelas, pero alto

entre parcelas (Tylianakis et al. 2006). A una escala de paisaje, la riqueza puede ser

afectada por factores tales como la fragmentación, la composición de la matriz, la

diversidad en el paisaje, la urbanización o el clima (ej. Dauber et al. 2003). A pequeñas

escalas espaciales, factores tales como tipo de hábitat, área del hábitat, intensidad de

manejo y las interacciones inter o intra específicas pueden ser más importantes en la

distribución de las especies (Tscharntke et al. 2002).

1.2. Paisajes cafetaleros

Alrededor del mundo, 11 millones de hectáreas están plantadas de café y esta industria

emplea a 25 millones de personas (O’ Brien y Kinnaird 2003). Dos especies son

cultivadas: el café arabica Coffea arabica L., y el café robusta Coffea canephora Pierre

ex Froehner. La primera es la especie que produce el café de mayor calidad, aunque

presenta autopolinización, su producción aumenta de 15 a 50 % cuando las flores son

visitadas por abejas (Free 1993; Klein et al. 2003; Roubik 2002). A pesar de esto, pocos

cultivadores de café reconocen la relevancia de la polinización para sus cultivos.

El café es ampliamente cultivado en México y Centroamérica a altitudes

incluidas entre 600 y 2000 m, en general en asociación con árboles que proporcionan

sombra y otros servicios, aunque las plantaciones modernas pueden ser cultivadas a

pleno sol, con un manejo apropiado de la planta y el suelo. El café es intolerante al frío

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y también a las altas temperaturas, por lo que se busca su protección contra las

temperaturas extremas con el uso de diferentes árboles de sombra. En la región de

América Central se utilizan más de 40 especies de árboles con este fin; las seis especies

más comúnmente utilizadas son Cordia alliodora, Erythrina poeppigiana, Eucalyptus

deglupta, Gliricidia sepium, Inga densiflora y Terminalia ivorensis (Van Oijen et al.

2010).

Derivado de lo anterior, en las áreas con elevaciones medias en América Latina,

se encuentra una matriz agrícola compuesta frecuentemente de café, tradicionalmente

cultivado bajo un dosel diverso de árboles de sombra. En agroecología, diversos autores

argumentan que este cultivo genera una matriz de alta calidad, que puede llevar a un

cierto grado de compatibilidad entre los componentes ambientales y socio-económicos

de las regiones. En este marco, el sistema agroforestal cafetalero ha probado ser

importante para la conservación de la biodiversidad (Perfecto et al. 2007).

1.3. Biodiversidad en paisajes cafetaleros

Varios estudios han demostrado que la diversidad y abundancia de distintos taxa en

paisajes agrícolas, disminuye significativamente con el aumento en la distancia del

hábitat natural (original); por ejemplo para paisajes en el Neotrópico, Ricketts et al.

(2001) encuentran una disminución de palomillas, Perfecto y Vandermeer (2002) en

hormigas y Luck y Daily (2003) en aves.

La diversidad de diferentes grupos taxonómicos asociada al manejo del café, ha

sido extensamente estudiada, encontrando particularidades en las respuestas incluso a

nivel de especie (ver Manson et al. 2008). Varios estudios argumentan que la estructura

vegetal compleja de los cafetales y otros sistemas agroforestales puede ser muy parecida

a la de los bosques nativos y por ello albergar un número importante de especies

(Perfecto et al. 1996; Moguel y Toledo 1999, Schroth et al. 2004). Estudios realizados

con monos (Williams-Guillen et al. 2006) aves (Greenberg et al. 1997a, 1997b, Tejeda-

Cruz y Sutherland 2004; Komar 2006), murciélagos, ranas y escarabajos (Pineda et al.

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2005), así como diferentes grupos de insectos (Nestel et al. 1993; Ricketts et al. 2001;

Perfecto et al. 1997; Arellano et al. 2005) han mostrado que las fincas de café de

sombra mantienen el hábitat para las especies especialistas del bosque. La diversidad y

abundancia de especies que se encuentra en un cafetal, puede estar relacionada con

factores que operan a nivel de sitio o a una escala espacial mayor, como la calidad de la

matriz adyacente (Perfecto y Vandermeer 2002). El estudio de la calidad del paisaje ha

sido pocas veces incorporado en las investigaciones de cafetales (por ejemplo López-

Barrera y Landgrave 2008).

En general, se ha considerado que un paisaje tiene mayor calidad para un mayor

grupo de organismos, en tanto contenga más áreas con vegetación natural, distribuidas

en fragmentos de vegetación más grandes y poco aislados. Sin embargo, no existe una

formula única para definir la calidad del paisaje o la matriz adyacente a un sitio

determinado. Algunos autores han propuesto que la diversidad del paisaje, entendida

como número de usos del suelo en un área determinada, se relaciona con la diversidad

de plantas y animales (López-Barrera y Landgrave 2008).

1.4. Abejas y polinización

Las abejas se encuentran agrupadas dentro del orden Hymenoptera. Los himenópteros

son un grupo diverso e importante que incluye aproximadamente 125,000 especies

descritas comprendiendo defoliadores que se alimentan de plantas, avispas parasíticas y

no parasíticas, hormigas y abejas (Grimaldi y Engel 2005; Zayed y Packer 2005). Las

abejas son el mayor grupo de este orden en la sección de los Aculeata. Dicho grupo

incluye a los principales polinizadores manejados del mundo, abejas de los géneros

Apis, Bombus, Megachile y Osmia, así como algunas especies de la tribu Meliponini

(NRC 2007). Las abejas constituyen la superfamilia Apoidea, la cual incluye más de

18,000 especies descritas y se estima que a nivel mundial el número de especies puede

ser superior a 20,000. Estas han sido ubicadas dentro de siete familias (Michener 2007),

seis de las cuales están presentes en México, en donde se conocen más de 1,800

especies (Ayala et al. 1996).

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Los cambios dentro de paisajes ponen en peligro directamente la biodiversidad

de abejas, pero también la productividad, diversidad y estabilidad de los sistemas de

producción de alimentos, por la perturbación de las comunidades de organismos

polinizadores (Klein et al. 2007, Gallai et al. 2009). La reducción de poblaciones de

abejas nativas se ha reportado en varias regiones del mundo (Biesmeijer et al. 2006,

NRC 2007). El mantenimiento del servicio ofrecido a los ecosistemas y a los cultivos

por agentes polinizadores nativos, requiere la conservación y manejo de los recursos

dentro de paisajes agrícolas; estos recursos incluyen hábitats de anidamiento adecuados,

así como suficientes recursos florales (Kremen et al. 2007).

La comprensión de la contribución de los patrones de paisaje, para mantener la

diversidad de abejas requiere de estudios detallados. La mayoría de los estudios sólo

han considerado una o pocas variables que afectan sólo a una escala espacial (Klein et

al. 2002). Así también sólo los parches de bosque son incluidos regularmente en los

análisis sobre la influencia del paisaje (caso, por ejemplo de Ricketts et al. 2008). El

efecto de otros elementos del paisaje, como las áreas con cultivos vecinos, que otorgan

distinta calidad a la matriz del paisaje, ha sido pobremente estudiado con respecto a la

diversidad de abejas (ej. Steffan-Dewenter 2002). Aun cuando las interacciones entre

todos estos factores pueden enmascarar diferencias sutiles en la diversidad de abejas

observadas.

La importancia de la polinización como un servicio al ecosistema, está asociada

con el paisaje agrícola (Ahrné 2008), ya que aproximadamente dos terceras partes de las

especies cultivadas en el mundo requieren de polinización animal (Roubik 1995) y entre

los animales las abejas, se consideran los polinizadores más eficientes (Klein et al.

2007). Se sabe con cierta precisión que la polinización por insectos es responsable de

9.5% del valor de la producción agrícola mundial, lo cual representa un valor de 153

billones de euros (Gallai et al. 2009). Este efecto es aún más agudo en cultivos muy

dependientes de la polinización, como las frutas y hortalizas (23%) o los estimulantes

(café y cacao, 39%).

Diversos estudios han demostrado que las abejas nativas son polinizadores

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efectivamente de cultivos y en ocasiones mucho mas eficientes que Apis mellifera, la

abeja productora de miel (Parker et al. 1987; Kevan et al. 1990). Estas abejas nativas,

además de representar mayor diversidad de polinizadores, pueden también estabilizar el

servicio ecológico de la polinización en el tiempo, amortiguando así la pérdida de

algunas especies. Sin embargo, mantener las poblaciones de abejas silvestres requiere

conservar sus hábitats dentro de paisajes agrícolas (Kremen et al. 2002a), ya que las

abejas dependen de recursos, tales como néctar y polen, que son frecuentemente

proporcionados en hábitats separados espacialmente, dando como resultado un flujo

entre hábitats naturales y cultivados y a escala de paisaje (Steffan-Dewenter 2002;

Kremen et al. 2004).

Nuestra habilidad para interpretar los patrones del paisaje, es fundamental para

comprender la diversidad a nivel de especie (Bestelmeyer et al. 2003) y para aplicar

políticas que permitan la conservación de los servicios ecosistémicos (Steffan-Dewenter

et al. 2001; Kremen 2005; Tscharntke et al. 2005).

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2. Justificación

Muchos estudios enfocados al efecto del uso del suelo sobre la biodiversidad,

consideran solamente unos pocos sistemas de manejo del suelo que están relacionados,

tales como diferente intensidad en el manejo del café o del cacao, sin integrar la calidad

del paisaje en los análisis. En este estudio se pretende evaluar el efecto del uso del suelo

a nivel de paisaje denominados por cultivos de café (Coffea arabica) que tienen los

diferentes tipos de uso del suelo mas predominantes sobre la diversidad de abejas

(Hymenoptera: Apoidea) en Guatemala.

3. Objetivos

3.1. Objetivo general

Evaluar el efecto del uso de suelo sobre la diversidad de abejas (Hymenoptera: Apoidea)

en paisajes dominados por cultivos de café (Coffea arabica).

3.2. Objetivos específicos

- Caracterizar la diversidad de abejas nativas en paisajes cafetaleros.

- Revelar las diferencias en composición y abundancia de abejas, derivadas de los

distintos usos del suelo.

4. Hipótesis

La diversidad de abejas cambia en respuesta a la calidad de matriz presente en cada

paisaje cafetalero.

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5. Metodología

5.1. Zona de estudio

Este estudio fue realizado como parte del proyecto MUTUAL: “Mutualismos y abejas

en paisajes tropicales: riesgos y rescate para la biodiversidad y la agricultura”. El trabajo

de campo comprendió los meses de Febrero-Marzo y Abril-Mayo de 2010 y se

desarrolló en Guatemala, Centroamérica, en el departamento de Huehuetenango,

considerando la gran diversidad de formas de manejo del café en esta región, en la cual

se encuentran desde cafetales casi a pleno sol, hasta cafetales bajo sombra diversificada.

Se trabajó en los municipios de Jacaltenango, San Antonio Huista, Santa Ana Huista,

Buenos Aires Cantinil y La Democracia.

5.2. Selección de sitios de estudio

Para la selección de los sitios de estudio se siguieron los siguientes criterios:

- Que en el área se encontrara al menos un cafetal, y que éste tuviera como mínimo una

hectárea de extensión.

- Que el cafetal seleccionado estuviera cercano o contiguo a una área abierta (la cual en

este estudio fue principalmente potrero, milpa o acahual), y que ésta tuviera una

extensión similar al cafetal seleccionado.

- Que el sitio estuviera situado como mínimo a una distancia de 4 km de cualquiera de

los demás sitios de muestreo, buscando independencia entre sitios, considerando el área

de vuelo que pueden tener diferentes especies de abejas.

Con base en estos criterios, se encontraron 10 sitios de muestreo, con una altitud

entre 915 y 1243 m, con presencia principalmente de cafetales, pero también de milpa,

potreros, acahuales y fragmentos de vegetación nativa (Cuadro 1, Fig. 1 y 2).

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Cuadro 1. Lista de los sitios de muestreo considerados para este estudio.

Código de sitio

Nombre de

sitio

Municipio Latitud Longitud Altitud M P A

CANT

Buenos

Aires/Cantinil

Buenos Aires

Cantinil 15.6102 -91.7419 1192

CAJU Cajuil

San Antonio

Huista 15.6375 -91.7872 1026

CALA Calaute La Democracia 15.5710 -91.8496 915

CAMO Camojaito La Democracia 15.6160 -91.8727 940

CHAP Chaparral La Democracia 15.6741 -91.9552 1007

CHEJ Chejbal Jacaltenango 15.6860 -91.7816 1085

JACA Jacaltenango Jacaltenango 15.6806 -91.7262 1243

NOJO Nojoya

San Antonio

Huista 15.6612 -91.8201 1000

PINA Pinalito

Santa Ana

Huista 15.6653 -91.8618 963

UNIO La Unión La Democracia 15.5740 -91.8141 1038

Presencia de los tres tipos de hábitats abiertos: M = Milpa, P = Potreo, A = Acahual.

Figura 1. Imagen del área de estudio en Guatemala dentro del departamento de

Huehetenango, (sitios marcados en azul), zona cercana al estado de Chiapas, México

(tomado de Google Earth®

).

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Figura 2. Imagen que muestra los sitios de estudio, lo cuales están localizados en

diferentes municipios del departamento de Huehuetenango, Guatemala (tomado de

Google Earth®

).

5.3. Caracterización de los paisajes

Para cada sitio de trabajo, se realizó una descripción cuantitativa del paisaje en un radio

de 2 km. En un primer intento, se buscó basar esta descripción en la clasificación

dirigida de imágenes satelitales Spot. Sin embargo, no se logró diferenciar entre

cafetales con diversos grados de diversidad de esencias arbóreas de sombra, ni entre

cafetales y bosques, al igual que en el caso de colegas que realizaron el mismo intento

(Duncan Gollicher y Shalene Jha, comunicaciones personales). Por este motivo, se optó

por describir los paisajes en base a técnicas tradicionales de transectos.

La descripción consistió en caminar tres transectos de 2 km (Fig. 1), en

direcciones radiales, alrededor de cada sitio de trabajo, con la ayuda de un equipo GPS

para medir distancias y georeferenciar puntos. A cada cambio de uso del suelo, se

apuntaron la distancia al sitio de muestreo, las coordenadas geográficas, y el tipo de uso

del suelo. Para ello, se determinaron 7 formas de uso del suelo, con base en recorridos

previos que permitieron establecer tales categorías (Cuadro 2).

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Cuadro 2. Catálogo de categorías de usos del suelo

Código Descripción de uso del suelo

Cs Cafetal simple a pleno sol o con una sola especie de árboles de sombra (Inga sp., chalúm o

Grevillea sp., gravilea)

Cc Cafetal complejo con 2 o hasta más de 10 especies de árboles de sombra

M Milpa

A Acahual (vegetación secundaria)

P Potrero

B Bosque conservado

U Zona urbana o pedregal

Posteriormente, se capturó la información en una hoja Excel, permitiendo

calcular para cada paisaje: número de parcelas encontradas, promedio y desviación

estándar del largo de parcela, índice de Shannon calificando la diversidad del uso del

suelo y porcentaje de cada forma de uso del suelo.

Figura 3: Un ejemplo de transectos radiales georeferenciados, mostrando los diferentes

usos de suelo, en el sitio de muestreo de Calaute (tomado de Google Earth®

).

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5.4. Trabajo de campo

Con el fin de abarcar diferentes momentos del periodo de floración, se realizaron

dos muestreos, uno en Febrero-Marzo de 2010 y otro en Abril-Mayo de 2010. Las

colectas se realizaron con red entomológica aérea, técnica que ha sido previamente

evaluada como la más efectiva en zonas boscosas (Proyecto CONABIO BK063 en la

Reserva de Biosfera El Triunfo, llevado a cabo ECOSUR).

Los muestreos se hicieron exclusivamente en días bien soleados. Con la

finalidad de abarcar lo máximo de la diversidad existente, para cada sitio se

determinaron 3 parcelas de muestreo de al menos 0.5 hectárea cada una: 1. un cafetal, 2.

un área abierta (milpa o potrero) y 3. un área de transición (orilla de camino o

vegetación en recuperación después de un periodo de cultivo).

Para cada muestreo, se hicieron 6 equipos, formados cada uno por un colector

experimentado y un ayudante encargado del etiquetado de las muestras (fecha, hora,

colector, sitio, hábitat y planta). Para un día dado y un equipo dado, se dividió el tiempo

de muestreo, iniciando a las 8:30 y terminando a las 13:30, en 6 periodos: 50’ en cada

una de las parcelas, repitiendo dos veces el ciclo. En algunos casos este tiempo fue

extendido debido a la dificultad en el acceso al sitio o a las malas condiciones climáticas

(nubosidad temporal).

Durante cada periodo de 50’, se buscó cubrir a lo máximo la superficie de la

parcela, limitando el tiempo de captura a 5’ para cada planta, con el fin de evitar la

sobrerrepresentación debida a plantas muy atractivas. Las abejas capturadas fueron

sacrificadas en cámaras letales con cianuro de potasio.

Cada sitio fue muestreado durante 3 días por cada muestreo, buscando con ello

aumentar el número de muestras colectadas y, por la rotación entre colectores, reducir el

efecto colector.

5.5. Procesado de los ejemplares y determinación

Las abejas se montaron en alfileres entomológicos el mismo día que fueron capturadas,

y fueron etiquetadas con la información necesaria (país, estado, municipio, localidad,

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altitud, coordenadas geográficas, fecha, hora, colector, hábitat y planta), la información

de los ejemplares fue capturada en una base de datos generada en el programa

FileMaker Pro®

. Los ejemplares se identificaron a nivel de especie (en lo posible), y

para los géneros se siguió la clasificación de Michener et al. (1994) y Michener (2007).

En el caso de la tribu Meliponini (abejas sin aguijón) se utilizó la clasificación

propuesta por Moure (http://www.moure.cria.org.br/catalogue), en la cual los

subgéneros (sensu Michener 2007) ocupan el rango de géneros. En el caso de géneros

de abejas que cuentan con revisión taxonómica, fue posible la determinación a nivel de

especie. También se determinó por comparación con ejemplares de la colección de

Insectos de El Colegio de La Frontera Sur, Unidad Tapachula. Se contó con el apoyo de

los especialistas en abejas: Dr. Ricardo Ayala, Universidad Nacional Autónoma de

México, Instituto de Biología, Estación de Biología Chamela, Jalisco y Dr. Terry

Griswold, ARS-USDA, Bee Biology y Systematics Laboratory.

5.6 Análisis de datos

Los resultados se analizaron en tres fases. Primero se hizo una descripción general de la

diversidad de abejas. Segundo se hizo un análisis del uso del suelo en los 10 sitios

estudiados. Tercero, con pruebas estadísticas multivariadas, se buscó caracterizar el

efecto del uso del suelo sobre la diversidad de abejas.

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6. Resultados

6.1. Diversidad de abejas

En un total de 60 días de trabajo de campo (300 horas de esfuerzo), se colectaron un

total de 3245 abejas: 1413 individuos en el primer muestreo y 1832 en el segundo

muestreo. Se encontraron cinco familias (fig. 4), 10 subfamilias, 26 tribus, 52 géneros,

74 especies y 95 morfoespecies (fig. 5).

Figura 4. Número de ejemplares colectados para cada familia de abejas respecto a tres

tipos de uso del suelo.

Figura 5. Número de especies de abejas por familia considerando toda la información

reunida en este estudio.

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Las abejas de la familia Apidae son las mejor representadas en cuanto a número de

ejemplares, así como especies (Fig. 4 y Anexo 1). El género Paratetrapedia es el más

abundante con 629 individuos (anexo 2). La mayor parte de las abejas se colectaron en

sitios abiertos, seguido por los sitios en transición (efecto de borde), con abundancia

menor en cafetales. Dominan las abejas de hábitos solitarios, seguidas de las de hábitos

subsociales, las abejas parásitas y eusociales están igualmente representadas. Dentro de

las especies de hábitos eusociales, están las abejas sin aguijón (tribu Meliponini) y las

del género Bombus (tribu Bombini) además de Apis mellifera, la abeja doméstica.

En cuanto a la cantidad de ejemplares colectados por localidad, Pinalito muestra la

mayor abundancia de abejas y especies (Fig. 6 y 7), mientras que los valores más bajos

se presentan en Chaparral y Calaute.

Para ver esta película, debedisponer de QuickTime™ y de

un descompresor .

Figura 6. Número de ejemplares de abejas colectados en cada sitio de muestreo.

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Para ver esta película, debedisponer de QuickTime™ y de

un descompresor .

Figura 7. Riqueza de especies de abejas colectadas en cada sitio de muestreo.

6.2. Análisis del uso del suelo

Dentro de los 60 km de transectos (3 transectos de 2 km, en cada uno de los 10

sitios), se describe el uso del suelo para 761 parcelas con los usos del suelo

considerados (Cs, Cc, M, A, P, B, U). El número de parcelas es variable, de 34 en

Jacaltenango (paisaje menos heterogéneo) a 116 en Chejbal (paisaje más heterogéneo).

El análisis muestra la distribución entre las diferentes categorías de uso del suelo

en los sitios de muestreo. En la Fig. 8, se muestra como la proporción de café en Cs y

Cc son diferentes para cada sitio de muestreo. El sitio de Jacaltenango tiene cafetales

con mas diversidad de árboles de sombra. Los sitios de Camojaito, Calaute y La Unión

presentan menor cantidad de árboles de sombra. En otro extremo, el sitio Pinalito tiene

la menor proporción de café pero mayor superficie de milpa respecto a los demás sitios.

Se pueden diferenciar 3 clases de paisajes: 1) Pinalito, Cajuil, Chaparral y

Nojoya, como sitios con menos 40% de cafetales, más de 15% de milpa y más de 10%

de potreros; 2) Chejbal, Cantinil y Jacaltenango con alrededor de 50% de cafetales y

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más de 20% de acahual y 3) Camojaito, Calaute y La Unión con más de 60% de

cafetales.

Figura 8: Usos del suelo en cada uno de los 10 sitios de muestreo, expresado en

porcentaje del total de 6 km de transectos realizados (3 transectos de 2 km cada uno).

Cs: cafetal de estructura sencilla; Cc: cafetal de estructura compleja; M: milpa; A:

acahual; P: potrero; B: bosque; U: urbano. Los sitios están ordenados de acuerdo al

incremento en el porcentaje de cafetal (Cs + Cc).

6.3. Efecto del uso del suelo sobre la diversidad de abejas

Para determinar la relaciones entre el uso de suelo y la diversidad de abejas, se realizó

un análisis canónico de correspondencias, considerando el número reducido de sitios y

el elevado número de variables involucradas. Para ello, se seleccionó 27 especies más

abundantes, con un registró igual o mayor a 30 ejemplares, considerando todos los

muestreos en su conjunto (Cuadro 3).

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Cuadro 3. Lista de las 27 especies registradas con más de 30 individuos y que fueron

consideradas para el análisis estadístico.

Código

especie

Género Especie Abundancia Sitio de

anidamiento

Forma de

vida

parsp3 Paratetrapedia Sp3 221 Suelo Solitaria

parsp2 Paratetrapedia Sp2 194 Suelo Solitaria

cersp3 Ceratina Sp3 171 Ramas secas Subsocial

parsp1 Paratetrapedia Sp1 164 Suelo Solitaria

auasp5 Augochlora Sp5 162 Suelo Solitaria

triful Trigona fulviventris 130 Oquedades en

árboles

Eusocial

scapec Scaptotrigona pectoralis 120 Oquedades en

árboles

Eusocial

lassp12 Lasioglossum sp12 112 Suelo Subsocial

epiele Epicharis elegans 92 Suelo y ramas

de árboles

Solitaria

augign Augochloropsis ignita 86 Suelo Solitaria

meltep Melissodes tepaneca 73 Suelo Solitaria

hallig Halictus ligatus 69 Suelo Subsocial

cersp7 Halictus hesperus 64 Suelo Subsocial

halhes Ceratina sp7 64 Ramas secas Subsocial

lassp3 Lasioglossum sp3 61 Suelo Subsocial

augmet Augochloropsis metallica 55 Suelo Solitaria

exosp4 Exomalopsis sp4 54 Suelo Solitaria

auasp6 Augochlora sp6 53 Suelo Solitaria

caesp6 Caenaugochlora sp6 46 Suelo Solitaria

psegra Pseudaugochlora graminea 40 Suelo Solitaria

exosp3 Exomalopsis sp3 39 Suelo Solitaria

antapi Augochloropsis sp2 36 Suelo Solitaria

augsp2 Anthidiellum apicale 36 Suelo y

oquedades

Solitaria

megoto Megachile otomita 35 Suelo y

oquedades en

madera

Solitaria

parsp5 Paratetrapedia sp5 34 Suelo Solitaria

exosp5 Exomalopsis sp5 32 Suelo Solitaria

cenvar Centris varia 31 Suelo y ramas

de árboles

Solitaria

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Se presenta en la Fig. 9 el resultado del análisis CCA, del cual se puede resaltar

lo siguiente:

- Se agrupan las tres formas de uso del suelo que son: Cc (cafetal complejo), B (bosque)

y U (urbano). La asociación entre Cc y B es un eje orientado por los ecosistemas

conservados. Estos usos del suelo se asocian con los sitios de Jacaltenango, ricos en

Cc, Chaparral, y ricos en B, como se muestra la Fig. 8.

- Se agrupan otras tres formas de uso del suelo: A (acahual), M (milpa) y P (potrero).

Esta asociación muestra un eje orientado por ecosistemas alterados, pero en el

dominan las plantas del estrato herbáceo. Estos usos del suelo, se asocian con los

sitios Pinalito y Cajuil, ricos en A y P (Fig. 8).

- En un extremo opuesto a los dos grupos anteriores, se ubica Cs, mostrando que este

uso del suelo tiene un efecto particular y podría ser un eje orientado por los

ecosistemas alterados, en el que dominan plantas del estrato arbóreo o arbustivo.

Ningún sitio de muestreo se asoció estrechamente con Cs, pero están La Unión,

dominado por Cs pero también incluyendo A y P y Calaute, dominado por Cs e

incluyendo A y B.

En lo referente a la asociación de las especies con estos sitios y usos del suelo, se resalta

lo siguiente:

- Un número intermedio de especies está asociada con el grupo de usos del suelo Cc-B-

U.

- Un número importante de especies está asociada al grupo de usos del suelo A-M-P.

- Un número reducido de especies está asociada al uso del suelo Cs, indicando que

pocas especies se adaptan a esta forma de alteración del ecosistema. Resaltan los

meliponinos Scaptotrigona pectoralis, conocida por ser generalista y en menor

grado, Trigona fulviventris, también generalista.

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Figura 9: Análisis canónico de correspondencias (CCA) considerando tres juegos de

datos: 1) 10 sitios de muestreo (ver cuadro 1), 2) siete formas de usos del suelo (ver

cuadro 2), 3) 27 especies encontradas con 30 o más ejemplares durante el total del

muestreo (ver cuadro 3).

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7. Discusión

Los paisajes modernos dominados por humanos comúnmente se caracterizan por un uso

intensivo del suelo y altos niveles de fragmentación de hábitats, a menudo resultando en

mosaicos de hábitats claramente contrastantes, en cuyas condiciones la biodiversidad

llega a estar amenazada (Tscharntke et al. 2002). El efecto del uso del suelo para la

biodiversidad en general ha sido bastante estudiado, pretendiendo buscar la

estructuración de cultivos y áreas conservadas que permita un óptimo entre producción

agrícola y conservación de la biodiversidad (Klein et al 2002; Kwaiser y Hendrix 2008;

Rodewald 2003; Schmidt y Diehl 2008). Esta búsqueda cobra un sentido particular con

las abejas, dado que más allá de ser un componente de la biodiversidad, contribuyen al

rendimiento de los cultivos por medio de la polinización (Allen-Wardell et al. 1998;

Klein et al. 2007; NRC 2007). Sin embargo, el efecto del uso del suelo para la

biodiversidad de abejas se ha estudiado principalmente en paisajes homogéneos,

determinando la biodiversidad en cultivos a diferentes distancias de zonas conservadas

que fungen entonces como proveedores de polinizadores (Brosi et al. 2007; Ricketts

2004). Pero el conocimiento carece de trabajos sobre este tema en paisajes

fragmentados heterogéneos.

Como revelado por un número creciente de estudios, un factor importante

relacionado a la riqueza de especies en bosques fragmentados es la conectividad del

paisaje, la cual a su vez, es promovida o inhibida por el tipo de matriz circundante. Si la

matriz y los fragmentos de hábitats comparten un alto grado de similitud estructural,

entonces la matriz tiende a sostener mayor diversidad de especies comparado con otras

matrices con menor similitud estructural y fragmentos de hábitats (Marín et al. 2009,

Vandermeer y Carvajal 2001; Vandermeer et al. 2001). Varios estudios han demostrado

que la matriz puede en realidad representar un elemento importante que proporciona

hábitat para una variedad de especies y que permite la afluencia de individuos entre

fragmentos, contrarrestando así la opinión generalizada de que representa un ambiente

hostil. En los trópicos la matriz puede estar compuesta de plantaciones de café,

pastizales, vegetación secundaria y pastizales y combinación de plantaciones de café y

pastizal. Estos estudios indican que los paisajes compuestos por los remanentes de

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bosque rodeados por área de cultivo o pastizal en la escala considerada en este estudio

son aun una buena opción para conservar las poblaciones y la riqueza de las

comunidades de organismos sometidas a un decline serio en otras áreas que no están

protegidas (ver Marín et al. 2009). El manejo de las comunidades de polinizadores

silvestres se torna entonces necesario para asegurar la polinización de las plantas. La

polinización de plantas silvestres en hábitats fragmentados puede ser influenciada por el

tamaño y aislamiento del fragmento, la característica de la matriz alrededor modificada

por los humanos y la consiguiente respuesta de las poblaciones de plantas y

polinizadores (Ghazoul 2005). Es probable que todos los factores específicos al

fragmento sean modulados por el tipo de matriz dominada por humanos que rodea los

fragmentos naturales (Ricketts et al. 2001). Si la matriz circundante es hospitalaria para

las plantas silvestres (MayÞeld y Daily 2005) o contiene recursos de anidamiento o

florales para algunas especies de polinizadores (Klein et al. 2002; Westphal et al. 2003),

los efectos del tamaño del fragmento y aislamiento pueden ser aliviados.

A pesar de este marco teórico, en la práctica, relativamente pocos estudios de

comunidades de polinizadores y función de la polinización en paisajes fragmentados

consideran los efectos de la matriz (Cane et al. 2006; Dauber et al. 2003; Hirsch et al.

2003; Winfree et al. 2007). Por esto hemos seleccionado aquí 10 paisajes distintos en la

región de producción de café de Guatemala. Estos sitios tienden a agruparse según el

porcentaje de cafetal sencillo, cafetal complejo, milpa, bosque y potreros que los

componen. El porcentaje de uso urbano y de acahuales no parece discriminante entre los

sitios.

Durante un muestreo intensivo y estructurado a lo largo de estos 10 paisajes,

hemos encontrado 169 especies (74 determinadas y 95 morfoespecies), que representan

una alta riqueza de abejas, si se comparan con lo encontrado en colectas de paisajes más

conservados: 105 especies en la península de Yucatán, 181 especies en la Reserva de la

Biosfera de la Sepultura, Chiapas, 222 especies en la Reserva de la Biosfera de El

Triunfo, Chiapas, 228 especies en la Estación de Biología de Chamela, Jalisco (Ayala

2004). Esta comparación permite ver que, aún en paisajes dominados por importantes

áreas de cultivos, existen condiciones para la existencia de un gran número de especies

de abejas.

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Se puede notar en los muestreos mencionados anteriormente, que hay gran

abundancia en las especies de la familia Apidae, seguida a un nivel intermedio por

Halictidae y Megachilidae, dejando valores de abundancia bajos para Colletidae y

Andrenidae. Adicionalmente, se encontró en la colecta de abejas cerca del doble, de

riqueza y abundancia, en áreas abiertas (hábitats abierto y en transición), comparándolos

con los cafetales. Lo cual muestra que los cafetales son espacios poco adecuados para la

conservación de la biodiversidad de abejas. Sin embargo, las áreas aledañas a los

cafetales, parecen albergar gran riqueza y abundancia de abejas, lo que las hace

proveedoras de abejas durante la floración del café.

Un análisis multivariado con la abundancia de las 27 especies más comunes,

muestra de manera clara en que forma, el uso del suelo, a través de los 10 sitios de

muestreo, afecta a la diversidad de abejas. De esta forma resaltan tres formas de usar el

suelo: área relativamente conservadas que une los cafetales complejos y bosques; áreas

alteradas en la cuales predomina el estrato arbóreo, que une acahuales, milpas y

potreros, y las áreas alteradas, en donde hay solamente cafetales sencillos.

La forma en que cambia la riqueza de especies en respuesta a la modificación de

hábitat y en particular a la intensificación en los agroecosistemas de café es diferente

para diferentes taxa (Perfecto et al. 2003). Una de las razones por la que se presentan

más abejas en hábitats abiertos o de transición es entonces por la forma de vida que

estas tienen. Por ejemplo, es posible encontrar una mayor diversidad de abejas que

anidan en suelo en áreas abiertas que en áreas con cafetales dónde algunas especies de

abejas no son tolerantes a la humedad. Sin embargo en cafetales es posible encontrar

abejas que anidan en cavidades de árboles como son las que pertenecen a la tribu

Meliponini (abejas sin aguijón) (ver Jha y Vandermeer 2010). Es posible que las áreas

con disturbios a menudo tengan más abejas que las áreas sin disturbios, aunque esto no

signifique que las áreas con disturbio sean mejor para las abejas. Cuando un área total

llega a ser un monocultivo de maíz u otro cultivo, la mayoría de las abejas llegan a ser

dependientes de pequeñas áreas o caminos pequeños y con pequeñas poblaciones

aisladas, el número de especies e individuos pronto será reducido (Michener 2007).

Para una mejor comprensión de los datos obtenidos, se requiere pasar a un

análisis de grupos funcionales. Un grupo funcional puede ser definido como una

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colección de especies de abejas que desempeñan una función similar independiente de

su afinidad taxonómica (Nyström 2006). Las especies de abejas son frecuentemente

asignadas a gremios o grupos funcionales basado en una expectativa a priori de

complementariedad debido a rasgos taxonómicos, fisiológicos o morfológicos (Hoehn

2008). De esta forma las abejas se pueden agrupar en diferentes grupos funcionales

como pueden ser solitarias, sociales o parásitas, por su tipo de anidamiento, rango de

vuelo, tamaño o por ser oligoléticas o polilécticas. Un agrupamiento en grupos

funcionales de las especies encontradas en nuestro trabajo permitiría tener una

comprensión ecológica de la forma en que los diferentes usos del suelo afectan la

biodiversidad de abejas.

8. Conclusión

Las abejas son esenciales para la polinización, y por ello para la reproducción sexual de

mucha de la vegetación natural del mundo, también como para muchos cultivos

agrícolas. A pesar de la importancia de éstas como polinizadores y concientes acerca de

la conservación de polinizadores, hay poca comprensión científica de cómo la

conversión de hábitats naturales a usos humanos afecta a las abejas (Cane 2001). Para

manejar los polinizadores silvestres o nativos se requiere una mejor comprensión de su

ecología de forrajeo y biología poblacional y como ellas son influenciadas por las

propiedades del paisaje (Kremen y Ostfeld 2005). Los pocos estudios existentes, sin

embargo sugieren que las comunidades de polinizadores saludables (diversos y

abundantes) pueden proporcionar un aumento en los servicios de polinización para un

amplio rango de cultivos y asegurar la estabilidad de los servicios dentro de estaciones y

a través de los años (Klein et al. 2003; Kremen et al. 2002b).

En conclusión, se aprecia a través de nuestro trabajo un efecto significativo del

uso del suelo para la diversidad de abejas. Después de realizar un análisis por grupos

funcionales, este estudio permitirá un trabajo sobre la polinización del café u otros

cultivos (calabaza o chile por ejemplo), para determinar si la mayor riqueza y

abundancia en ciertos sitios lleva a cambios en la polinización y los rendimientos de

tales cultivos.

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10. Anexos

Anexo 1: Descripción de la diversidad de abejas colectadas

Familia

Total

ejemplares Subfamilias Tribus Géneros Subgéneros* Especies Morfoespecies

Andrenidae 5 1 1 1 1

Apidae 1864 3 17 30 18 49 39

Colletidae 110 4 3 4 1 1 12

Halictidae 1088 1 2 10 3 11 29

Megachilidae 178 1 3 7 10 13 14

* Las morfoespecies no se les asignó subgénero.

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Anexo 2: Número de ejemplares colectados por familia y género de abejas.

Familia Género

Total de

ejemplares Familia Género

Total de

ejemplares

Apidae Paratetrapedia 629 Halictidae Neocorynura 18

Halictidae Lasioglossum 292 Apidae Thygater 13

Apidae Ceratina 283 Megachilidae Anthodioctes 12

Halictidae Augochlora 276 Megachilidae Hypanthidium 12

Halictidae Augochloropsis 185 Apidae Partamona 12

Halictidae Halictus 150 Apidae Cephalotrigona 11

Apidae Exomalopsis 133 Apidae Tetraloniella 11

Apidae Trigona 133 Megachilidae Coelioxys 10

Apidae Epicharis 124 Apidae Mesoplia 10

Apidae Scaptotrigona 121 Apidae Nomada 10

Apidae Centris 114 Apidae Mesocheira 9

Megachilidae Megachile 101 Apidae Tetragonisca 8

Apidae Melissodes 73 Apidae Euglossa 7

Colletidae Hylaeus 62 Apidae Tetrapedia 7

Halictidae Caenaugochlora 57 Megachilidae Heriades 6

Colletidae Colletes 46 Apidae Ancyloscelis 5

Halictidae Pseudaugochlora 40 Andrenidae Calliopsis 5

Megachilidae Anthidiellum 36 Apidae Melipona 5

Halictidae Augochlorella 36 Apidae Eulaema 4

Halictidae Agapostemon 33 Megachilidae Anthidium 1

Apidae Nannotrigona 27 Apidae Anthophora 1

Apidae Xylocopa 26 Colletidae Chilicola 1

Apidae Plebeia 25 Apidae Melitoma 1

Apidae Triepeolus 23 Apidae Osiris 1

Apidae Trigonisca 20 Colletidae Ptiloglossa 1

Apidae Bombus 18 Halictidae Temnosoma 1