Diego Enrique Tobar L.¹ & Muhammad Ibrahim¹

1. Programa de Ganadería y Manejo del Medio Ambiente (GAMMA), Centro Agronómico Tropical de Investigación yEnseñanza (CATIE), A.A. 7170, Turrialba, Costa Rica; dtobar@catie.ac.cr

Abstract: Do live fences help conserve butterfly diversity in agricultural landscapes? In Central America, natural forests have been transformed into agriculture production areas, generating forest fragmentation, desertification, erosion and loss of biodiversity, among other concerns. Different tree cover compositions are kept on these agricultural landscapes, including scattered trees in pastures, live fences, fragments of secondary forests, and riparian forests. These can help in biodiversity conservation because they generate shelter, feeding and reproduction areas, among others. We studied the composition, richness and abundance of diurnal butterflies on two types of live fences in a landscape where pastures are predominant in Costa Rica’s Central Pacific Region. Transects (120x5m) were observed for an hour (two days/habitat) in five multi-strata fences (with several plant species, strata and canopy width) and five simple fences (with smaller and pruned trees). A total of 2 782 butterflies were observed (75 species). The most abundant species were Anartia fatima, Eurema daria, Eurema nise, Hermeuptychia hermes, Junonia evarete and Phoebis philea. Multi-strata fences had more species and can help maintain 56% of the total species observed in secondary and riparian forests. This type of live fence can play an important role in butterfly conservation in livestock areas, and its benefits are influenced by the manner in which farmers manage their land. Rev. Biol. Trop. 58 (1): 447-463. Epub 2010 March 01.

Key words: Biodiversity, Costa Rica, environmental services, fragmentation, habitat, guild, live fences, Papilionoidea, silvopastoral systems, richness of species.

La fragmentación es el proceso de la destrucción parcial de un hábitat natural que da como resultado la producción de fragmentos de bosque de diferentes tamaño, forma y grado de aislamiento (Murcia 1995) e interrupción de la conectividad (Bennet 1999). Esto es una de las principales amenazas para la conservación de la diversidad y para la generación de servicios ambientales (Zhang et al. 2001, Balmford & Bond 2005).

En Centroamérica muchos paisajes han sido fragmentados, deforestados y transformados en áreas agropecuarias, lo que ha generado mosaicos de pequeños relictos de bosque inmersos en una matriz de pasturas. La FAO (2003) ha estimado que el 40% de la totalidad del territorio Centroamericano está constituido por tierras utilizadas para pastoreo. A su vez, un 60% de estas áreas de pasturas se encuentran degradadas, como consecuencia de la producción ganadera tradicional basada en el manejo de pasturas sin árboles. Esto ha ocasionado diferentes problemas ambientales, como la erosión y pérdida de la fertilización natural de los suelos, desertificación, pérdida de diversidad biológica, emisión de gases de efecto invernadero y contaminación de aguas. Asimismo, ha influido en el cambio de la composición de las especies de las comunidades bióticas, alteración en la función de los ecosistemas, propiciando la dispersión de especies exóticas y las que se benefician de la fragmentación del hábitat (Kaimowitz 2001, Harvey et al. 2008).

Actualmente, se ha planteado que una estrategia para solventar el impacto ambiental y la productividad de los sistemas convencionales de producción, es el uso de los sistemas silvopastoriles (SSP), que ayudan a incrementar la sostenibilidad y productividad de las fincas ganaderas (Devendra & Ibrahim 2004; Kallenbach et al. 2006). Un SSP es una estrategia de producción pecuaria que involucra la presencia de especies leñosas perennes (árboles o arbustos) y de los componentes tradicionales (forrajeras herbáceas y animales), en donde todos ellos interactúan bajo un sistema de manejo integral (Somarriba 1992). Algunos sistemas silvopastoriles son: leñosas en callejones, pastoreo en plantaciones de árboles maderables o frutales, barreras vivas y cortinas rompevientos, cercas vivas, árboles y arbustos dispersos en potrero y bancos forrajeros (Pezo & Ibrahim 1998). Estos sistemas son una alternativa para incrementar o mantener la producción pecuaria y el establecimiento o manejo de la cobertura arbórea en fincas ganaderas para de la generación de servicios ambientales (Ibrahim et al. 2000), de la misma manera se espera poder realizar un manejo sostenible de los recursos naturales.

Las cercas vivas y los árboles dispersos en potreros, al igual que los sistemas silvopastoriles y agroforestales en general, son hábitats perturbados y manejados por el hombre que han demostrado tener un papel importante en la conservación de los suelos, clima, agua y diversidad biológica (Casasola et al. 2009). Diversos estudios han mencionado que las cercas vivas y los árboles dispersos en potreros pueden contribuir a la conservación de la biodiversidad, debido a que pueden servir como corredores biológicos para la fauna y flora silvestre (Beer et al. 2003), incrementan la conectividad estructural de los paisajes, fomentan la cobertura arbórea en áreas de pasturas y permiten que estás áreas sean menos contrastantes con los fragmentos de bosque (Chacón & Harvey 2008), también proveen servicios ambientales como almacenamiento de carbono, conservación de la biodiversidad (Guevara et al. 1998; 2005, Estrada & Coates-Estrada 2002, 2005; Pagiola et al. 2004; Harvey et al. 2005) y protección de fuentes de agua (Ríos et al. 2007).

Para la realización de dichos estudios se ha establecido el uso de especies indicadoras, cuyos criterios de selección se basan en: (1) la diversidad y conocimiento del grupo taxonómico, (2) ser de fácil observación, (3) una historia natural bien conocida, (4) la sensibilidad a los cambios en su hábitat natural, y (5) responder de manera rápida a los cambios ambientales (McGeoh et al. 2002). Las mariposas son un grupo altamente sensible a los cambios ambientales ocasionados por la alteración y la fragmentación del hábitat, así como al cambio climático. Por lo anterior, el uso de los lepidópteros ha resultado muy atractivo para estudios de ecología, biogeografía, programas de monitoreo en áreas bajo manejo forestal, y podrían jugar un papel importante, para evidenciar el valor de conservación de los diferentes usos de la tierra en paisajes agropecuarios, como es el uso de las cercas vivas simples y multiestrato, empleadas en las fincas ganaderas para dividir potreros o marcar los límites o linderos de las fincas. El estudio tuvo como propósito evaluar la abundancia, diversidad y riqueza de especies de mariposas presentes en las cercas vivas simples y multi-estratos en un paisaje agropecuario en la región del Pacifico Central de Costa Rica.

Área de estudio: Se encuentra localizada entre los Distritos de Montes de Oro, Esparza, Puntarenas, provincia de Puntarenas y San Ramón, Alajuela (09°58’60" N y 84°40’00" W), perteneciente al la región Pacífica Central de Costa Rica. La temperatura media anual es de 27ºC, precipitación anual entre 1 500 y 2 000mm, con una altitud entre 300 y 1 000msnm. La época lluviosa dura siete meses (mayo-noviembre) y cinco meses la época seca (diciembre-abril). La humedad relativa está entre 65 a 80%. La topografía presenta pendientes que varían entre 0 y 30%. La vegetación predominante pertenecen a la zona de vida de bosque subhúmedo tropical (Holdridge 1963).

En Esparza, el uso de cercas vivas y árboles dispersos en potreros, son prácticas comunes, en donde los árboles que se utilizan provienen de: la regeneración natural el 70%, 15% son árboles remanentes y 15% han sido plantados. La actividad predominante es la producción pecuaria, el 63% de las fincas tienen un sistema de producción de carne (cría y/o engorde); el 34% son fincas con un sistema de producción bovina de doble propósito (leche y carne); y un 3% comprende fincas con sistemas de producción diversos (leche, agricultura+ganadería y agricultura). Existen diversas razas de ganado bovino: en fincas con ganado para carne predominan Brahman, cruces de Brahman con Indo brasil; en fincas con ganado de doble propósito sobresalen animales cruzados como cebú (Brahman o Brahman con Indo brasil), con razas lecheras (Holstein o pardo suizo) (Villanueva et al. 2007).

Las especies de pastos más utilizadas son Brachiaria brizantha e Hyparrhenia rufa. El paisaje se encuentra conformado por una matriz predominante de pasturas, remanentes de bosque, cultivos de caña y plantaciones forestales (66, 20, 10, 4%, respectivamente). Los bosques ribereños son de escasa extensión y de formas lineales, que en su mayoría no superan los 50m de ancho. La red de cercas vivas se encuentra dominada por Bursera simaruba (Indio pelado) y Bombacopsis quinata (Pochote). Las cercas vivas dominadas por estas especies, son podadas cada año entre 2-3m de altura. Las fincas presentan diferentes tipos de cobertura arbórea, las cuales son conservadas por los productores para múltiples propósitos (leña, madera, sombra para ganado, entre otros; Villanueva et al. 2007).

Selección de las cercas vivas: Se seleccionaron 10 cercas vivas, que tuvieran dos tipos de estructuras: (1) cinco cercas vivas simples (CVS): compuestas por Bursera simaruba (Indio pelado) o Bombacopsis quinata (Pochote) y en algunos casos, una combinación de otras especies. Estas cercas presentaron postes con diámetro a la altura del pecho (dap) menores a 10cm, un ancho promedio de copa menor de 4m y una altura promedio menor de 6m. (2) cinco cercas vivas multiestrato o complejas (CVM): conformadas por más de dos especies arbóreas y arbustivas de diferentes diámetros, alturas y ancho de copa mayor a 6m, de aproximadamente 200m de longitud, localizadas en potreros de las fincas ganaderas.

Observaciones de mariposas: El muestreo de mariposas se realizó durante el año 2005 y los meses de febrero a mayo de 2006. Cada cerca fue visitada cuatro veces durante la época seca y cuatro veces durante la época de lluvia, los transectos fueron recorridos a lo largo del día por un lapso de 45 minutos entre las 8:00 y las 16:00 horas. Se recorrió a un paso constante y uniforme, registrando, contando los individuos adultos de cada especie de mariposa, dentro de un margen de 2.5m a cada lado de la línea base del transecto. Para un total de 3h por cerca viva/periodo de muestreo, y 90h totales de esfuerzo de muestreo.

Caracterización vegetal: En cada cerca viva utilizada para la observación de mariposas, se estableció una parcela lineal de 200m, donde se realizó un inventario completo de todos los árboles con un diámetro a la altura del pecho (dap) mayor o igual a 5cm. Cada individuo se identificó a especie, se tomaron las variables dasométricas como altura total, altura del fuste o comercial, dap y diámetro de copa. Las plantas no identificadas fueron llevadas al Herbario Juvenal Rodríguez de la Universidad Nacional para su posterior identificación. Los arbustos se midieron caminando a lo largo de las cuerdas con los brazos extendidos (1.5m) desde el centro hacia los puntos cardinales y contando los individuos con diámetro menor a 3cm que fueron tocados por los brazos o el cuerpo al nivel del pecho. Los arbustos fueron considerados dentro de la primera categoría de dap.

Para cada tipo de cerca viva (simple y multiestrato), se calculó la abundancia, la riqueza de mariposas y los índices de diversidad de Shannon, Simpson (Magurran 2003). Estos resultados fueron comparados estadísticamente mediante una prueba T unilateral para dos muestras, para probar la hipótesis que las cercas vivas multiestrato se mantienen más diversas que las simples. Los análisis fueron realizados mediante el programa estadístico InfoStat V.2007p.

Se realizaron curvas de acumulación de especies mediante el reordenamiento aleatorio repetido con 1000 aleatorizaciones de los datos con el programa EstimateS (Colwell 2004). Para evaluar el nivel de inventario en cada cerca se usaron dos estimadores: el estimador de segundo orden de Chao (Colwell & Coddington 1994) y el modelo de Clench (Soberon & Llorente 1994). La diversidad entre hábitats de la comunidad de mariposa se estimó mediante el índice de complementariedad (Colwell & Coddington 1994), el cual expresa la diferencia, en porcentaje, de la composición en las listas de especies de dos hábitats. El valor mínimo de complementariedad (C) es cero cuando las listas de especies de los dos hábitats son idénticas y el valor máximo de 100 indica que las listas son completamente diferentes.

Para detectar si la proporción de gremios alimenticios de mariposas (nectarívoros: se alimentan de polen y néctar de las flores; generalistas: se alimenta de frutos, savias, excretas entre otras) (DeVries 1987); las especies fueron agrupadas bajo estas dos categorías, las cuales fueron comparadas mediante una prueba de bondad de ajuste G para un cuadro de contingencia de 2x2, el cual fue realizado con el programa Infostat V. 2007p.

Para la selección de variables de hábitat (cercas vivas simples y multiestrato), se usó un análisis de gradiente para determinar la variación de la riqueza de especies de mariposas a lo largo del gradiente de los tipos de cerca seleccionadas. Primero, se realizó un análisis de correspondencia rectificado (Detrended Correspondence Analysis, DCA) con variables previamente estandarizadas; el mayor valor del primer Eje X permitió elegir el tipo de análisis siguiente, lineal (longitud del eje < 3) y unimodal (longitud del eje > 4) para valores intermedios.

Se realizó un análisis de correspondencia canónico (CCA, Ter Braak & Smilauer 2002) cuando la respuesta de las variables fue unimodal; y cuando las variables tuvieron una respuesta lineal, se usó un análisis de redundancia (RDA). Posteriormente, se seleccionó la variable que mejor explicó la riqueza de mariposas usando un modelo de regresión paso a paso (stepwise forward) y probando la significancia de la selección mediante permutaciones de Montecarlo con pruebas de F. El criterio para mantener una variable dentro el modelo fue de p<0.05 y para retirarla p>0.10. Con las variables seleccionadas (regresoras), se realizó un ajuste usando un modelo lineal general (GLM) y el número de especies de mariposas como variable dependiente; de esta manera, se determinó en algunos casos el óptimo de esta variable, el cual a su vez produjo un óptimo de riqueza de mariposas. Para el mejor ajuste del modelo, se usó el criterio de Akaike (AIC, Akaike Information Criterion) y valores de F. La mejor variable fue la que tuvo el menor valor de AIC y un valor F significativo. En los análisis se emplearon los programas CANOCO 4.5 para Windows (Ter Braak & Smilauer 2002).

Estructura de la vegetación de las cercas vivas: Se registraron un total de 770 individuos pertenecientes a 34 especies arbóreas. En las cercas vivas simples se registraron un total de 13 especies y en las cercas vivas multiestrato 29 especies arbóreas. Las cercas multiestrato presentaron una mayor abundancia, riqueza, diversidad, dap, altura total, que las cercas vivas simples, pero no hubo diferencias en el diámetro de la copa (Cuadro 1).

La composición de especies en las cercas vivas multiestrato estuvieron dominadas por Bursera simaruba (Indio desnudo: 54% de los individuos), Cordia alliodora (Laurel; 13 %), Tabebuia rosea (Roble; 5.2%), Trichilia havanensis (Uruca; 4.8%), Anacardium occidentale (Marañon; 3.7%) y Entorolobium cyclocarpum (Guanacaste; 3%), que equivalen el 83% del total de los individuos registrados en estas cercas. Las cercas vivas simples estuvieron dominadas por Bursera simaruba (Indio desnudo; 82% de los individuos) y Bombacopsis quinata (Pochote; 14%).

Caracterización de las mariposas en las cercas vivas: Se registró un total de 2 782 individuos pertenecientes a 75 especies de mariposas, las especies comunes en las cercas vivas fueron: Anartia fatima, Dryas julia, Eurema daria, E. nise, Hamadryas februa ferentina, Hermeuptychia hermes, Junonia evarete, Phoebis philea, Siproeta stelenes. Estas son especies con alta capacidad de dispersión y asociadas con hábitats perturbados (DeVries 1987). Las nueve especies comunes (Cuadro 2), representan el 75% del total de individuos observados durante el periodo de muestreo.

Comparación de la abundancia, diversidad y riqueza de especies de mariposas entre cercas vivas simples y multiestrato: En las cercas vivas multiestrato (CVM) se registró 1 605 individuos pertenecientes a 70 especies de mariposas, comparado con 1 177 individuos de 51 especies de mariposas en las cercas vivas simples (CVS; Anexo 1). En las CVM se registró el mayor número de individuos, especies, diversidad de Shannon que en las CVS (Cuadro 3), mientras que el índice de diversidad de Simpson mostró valores similares.

Las curvas de acumulación de especies alcanzaron una fase asintótica en ambos tipos de cercas (Fig. 1) y el estimador de riqueza indicó un nivel de inventario superior al 87% para CVM y del 91% en las CVS (Cuadro 4). Asimismo, el estimador de riqueza predice que se pueden registrar hasta siete especies en el conjunto de ambos tipos de cercas en el paisaje estudiado.

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Gremios alimenticios: Las 75 especies de mariposas se agruparon en dos gremios alimenticios, el gremio nectarívoro fue en ambos tipos de cercas el más abundante (Fig. 2), representando 58% en CVM y 63% en CVS, y el de generalistas, un 42% en CVM y 37% para CVS. La proporción de individuos fue dependiente del tipo de cerca viva (G=5.26; p=0.0218).

Relación entre la estructura y diversidad de la vegetación y la riqueza de mariposas: La relación entre las variables de la estructura de vegetación utilizadas (altura, dap, cobertura arbórea, número de árboles, riqueza de especies y número de arbustos) y la riqueza de especies de mariposas, evidenció en el agropaisaje de Esparza que el número de especies arbóreas (p=0.03; AIC=7.980) y el número de arbustos (p<0.001; AIC=2.647), fueron las variables que más incidieron en la diversidad de mariposas que usan estos hábitats para realizar sus movimientos en el paisaje, estas variables explican la variación de la diversidad de mariposas en un 55% (Fig. 3). La riqueza de mariposas y el número de arbustos, presentó un ajuste cuadrático, generó un óptimo de 7 arbustos, para 41 especies de mariposas por cada 200m de longitud de cercas vivas con diferentes estratos (Fig. 4a). La riqueza de mariposas y el número de especies arbóreas fue lineal y significativa (Fig. 4b).

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En Centro América, los paisajes agropecuarios mantienen diferentes formas de cobertura arbórea como árboles dispersos, cercas vivas, fragmentos de bosque, bosques ribereños, que pueden generar hábitats apropiados para la conservación de la biodiversidad. El presente estudio caracterizó la composición, riqueza y abundancia de mariposas en dos tipos de cercas vivas presentes en un paisaje dominado por pasturas en el Pacifico Central de Costa Rica. Se seleccionaron un total de cinco cercas vivas por cada tipo de cerca (simples y multiestrato), donde se establecieron franjas de 120x5m que fueron recorridos por espacio de una hora durante dos días/hábitat. Se registró un total de 2 782 individuos, pertenecientes a 75 especies de mariposas. Las especies más abundantes fueron: Anartia fatima, Eurema daría, E. nise, Hermeuptychia hermes, Junonia evarete y Phoebis philea. Las cercas vivas multiestrato presentaron una mayor riqueza y abundancia de especies de mariposas que las cercas vivas simples. Las cercas vivas multiestrato pueden ayudar a mantener el 56% de las especies encontradas en los bosques secundarios y ribereños. Este tipo de cerca viva pueden jugar un papel importante para la conservación de mariposas en áreas de producción pecuaria, y su beneficio está influenciado por el tipo manejo que realizan los productores.

Palabras claves: Biodiversidad, cercas vivas, Costa Rica, fragmentación, hábitat, gremios, Papilionoidea, sistemas silvopastoriles, servicios ambientales, riqueza de especies.

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Referencias de internet