Riqueza y estructura de las comunidades de lombrices del suelo con relación a las condiciones ecológicas de los hábitats en la Orinoquia colombiana

Abstract

En los últimos años, el estudio de las comunidades de lombrices del suelo en América del Sur contribuyó a mejorar el conocimiento sobre la riqueza y la estructura de las comunidades de lombrices, tanto en los inventarios como en los catálogos. Sin embargo, los estudios sobre taxonomía y ecología de lombrices son limitados en las sabanas tropicales, que se distribuyen principalmente en África, Australia, India, América del Sur, Centro América y el Caribe, y que cubre grandes extensiones de suelo con vegetación cuyo esqueleto vegetal dominante son los pastizales. Las unidades fisiográficas de la Orinoquia de Colombia, incluyen diferentes patrones climáticos, geológicos, edafológicos y de estructuras vegetales que pueden tener efectos sobre la riqueza y la estructura de las comunidades de lombrices del suelo. Por lo anterior, en este trabajo se pretendió caracterizar la riqueza y estructura de las comunidades de lombrices del suelo en diferentes localidades de la Orinoquia colombiana, y relacionar los patrones obtenidos con las condiciones ecológicas del hábitat (características físico-químicas del suelo y los arreglos fisionómicos de la vegetación). Se realizó un análisis de las comunidades de lombrices en sitios con diferentes tipos de vegetación de cinco localidades de la altillanura y de la llanura aluvial en la Orinoquia de Colombia. Se determinó la variabilidad de la densidad y la biomasa, su distribución vertical y el aporte a los grupos funcionales de las lombrices del suelo. Se realizaron pruebas no paramétricas para identificar las diferencias de la densidad y biomasa total entre los sitios estudiados, se determinaron los porcentajes de distribución en tres capas del suelo (0-10, 10-20 y 20-30 cm), y los porcentajes de densidad y biomasa por categorías ecológicas. Para analizar la relación entre las comunidades de lombrices del suelo y las características ecológicas de sus hábitats (cobertura vegetal, condiciones físicoquímicas del suelo), se seleccionaron sitios con diferentes arreglos de la vegetación, como los bosques no inundables, los bosques de galería, los morichales, y los pastizales. Se recolectaron las lombrices en monolitos de acuerdo con las recomendaciones metodológicas para estudios de biodiversidad y fertilidad del suelo TSBF y se evaluaron las características físicoquímicas de los suelos (textura, humedad, materia orgánica y pH). Se realizaron Análisis de Componentes Principales (ACP) para reducir la dimensión del conjunto de los datos y se agruparon las variables en componentes no correlacionados entre sí para facilitar la explicación de las causas de su varianza. En las áreas estudiadas de la Orinoquia se encontraron 27 especies de lombrices del suelo, representadas en 12 géneros y cuatro familias. Las familias más importantes a nivel taxonómico fueron Rhinodrilidae (15 especies y seis géneros) y Glossoscolecidae (ocho especies y tres géneros), y los géneros con mayor número de especies fueron Pontoscolex (6), Righiodrilus (6) y Rhinodrilus (4). En general, la riqueza fue mayor en la llanura aluvial que en la altillanura. Se encontraron dos especies nuevas (Righiodrilus cusiani y Andiodrilus cravijae Celis, Feijoo & Rangel, 2018), y los registros nuevos para Colombia corresponden con: Diaguita vivianeae Cordero, 1942; Glossodrilus marabora Righi, 1984c; Righiodrilus itajo Righi, 1971; Andiorrhinus (T) brunneus Michaelsen, 1892; Rhinodrilus appuni pavoni, Righi & Araujo, 1999; Rhinodrilus ayacu Righi 1996; Rhinodrilus cucho Righi 1996; Tuiba dianae Righi, Ayres & Bittencourt, 1976 y Eukerria eiseniana Rosa, 1895. Se observaron diferencias significativas en los valores de densidad y biomasa entre las dos unidades fisiográficas, en la llanura aluvial los valores fueron más altos, principalmente en las localidades de Puerto Rondón en el departamento de Arauca. En las dos unidades fisiográficas tanto la densidad como la biomasa fueron mayores en la capa superior del suelo (0-10 cm), no obstante, los valores de biomasa entre los diez y los 20 cm de profundidad fueron superiores en la altillanura. También se encontraron diferencias en la distribución vertical de la densidad y la biomasa entre los hábitats estudiados de las dos unidades fisiográficas. En la llanura aluvial figuran las categorías endógea, anécica e hidrófila endógea, y en la altillanura se encontraron las categorías epígeas, endógeas y anécicas. Las especies endógeas son dominantes en los sitios estudiados. Los valores de biomasa fueron excepcionalmente altos debido fundamentalmente a una especie anécica (Rhinodrilus appuni pavoni). Las condiciones del hábitat, en este caso el suelo como sustrato, están relacionadas directamente con las características de las comunidades bióticas, específicamente con la riqueza, la densidad y la biomasa de las lombrices. Por su parte, las categorías de agrupación ayudaron a explicar la distribución según las texturas del suelo y la vegetación. En general, en todas las localidades las variables que mejor explicaron la varianza de los datos fueron la humedad y la materia orgánica del suelo, la riqueza, la densidad y la biomasa de las lombrices. Al respecto, se pudo concluir que los pastizales y los bosques de galería en suelos con texturas francas, fueron los lugares con mayor expresión de riqueza, densidad y biomasa de lombrices del suelo. Por otra parte, en todas las localidades estudiadas los pastizales fueron los sitios con mayor riqueza y diversidad, por lo que se concluyó que las comunidades de lombrices de la Orinoquia están compuestas por especies que se adaptaron a las condiciones de los ecosistemas dominantes y nativos, compuestos principalmente por pastizales.

In recent years, the study of earthworm communities in South America contributed to improving knowledge about richness and structure of earthworm communities, both in inventories and catalogues. However, studies on earthworm taxonomy and ecology are limited in tropical savannas, which are mainly distributed through Africa, Australia, India, South America, Central America and the Caribbean, and covers large areas of soil with grasslands. The physiographic units of the Colombian Orinoquia region include different climatic, geological, edaphological and plant structure patterns that can have effects on the richness and structure of earthworm communities. Therefore, the objective of this study was to characterize richness and structure of earthworms in different localities of the Orinoquia, and to relate the patterns obtained with the ecological conditions of the habitat (soil physicochemical characteristics and physiognomic vegetation arrangements). We carried out an analysis of earthworm communities in sites with different vegetation types from five locations of high plains and floodplains in the Colombian Orinoquia. Variability of density and biomass, vertical distribution and contribution to the functional groups of earthworms were determined. Non-parametric tests were carried out to identify the differences in density and total biomass between the studied sites. The distribution percentages were determined in three soil layers (0-10, 10-20 and 20-30 cm) and the percentages of density and biomass by ecological categories. Sites with different vegetation arrangements were selected, such as non-flood forests, gallery forests, moriche palms, and grasslands, to analyze the relationship between earthworm communities and the ecological characteristics of their habitats (vegetation cover, physicochemical soil conditions). Earthworms were collected in monoliths according to the methodological recommendations for TSBF soil fertility and biodiversity studies, and the physicochemical characteristics of the soils (texture, humidity, organic matter and pH) were evaluated. Principal Component Analysis (PCA) were runned to reduce the dataset dimensions and the variables were grouped into non-correlated components to facilitate the explanation of their variance causes. In the studied sites of the Orinoquia, 27 species of earthworms were found, represented in 12 genera and 4 families. The most important taxonomic families were Rhinodrilidae (15 species and 6 genera) and Glossoscolecidae (8 species and 3 genera), and the genera with the highest number of species were Pontoscolex (6), Righiodrilus (6) and Rhinodrilus (4). In general, richness was higher in the floodplain than in the high plain. Two new species were found (Righiodrilus cusiani y Andiodrilus cravijae Celis, Feijoo & Rangel, 2018), and the new records for Colombia correspond to: Diaguita vivianeae Cordero, 1942, Glossodrilus marabora Righi, 1984c, Righiodrilus itajo Righi, 1971, Andiorrhinus (T) brunneus Michaelsen, 1892, Rhinodrilus appuni pavoni, Righi and Araujo, 1999, Rhinodrilus ayacu Righi 1996, Rhinodrilus cucho Righi 1996, Tuiba dianae Righi, Ayres & Bittencourt, 1976 y Eukerria eiseniana Rosa, 1895 Significant differences were found in the values of density and biomass between the two physiographic units, in the floodplain the values were higher, mainly in Puerto Rondón in the department of Arauca. In both physiographic units, both the density and the biomass were higher in the upper soil layer (0-10 cm); however, biomass values between 10 and 20 cm deep were higher in the high plain. Differences were also found in vertical distribution of density and biomass between the studied habitats of the two physiographic units. In the floodplain are endogenous, anemic and endogenous hydrophilic categories, and in the high plain epigeal, endogenous and anemic categories. Endogenous species are dominant at the studied sites. The biomass values were exceptionally high, mainly due to an anemic specie (Rhinodrilus appuni pavoni). Habitat conditions, in this case the soil as substrate, are directly related to biotic communities characteristics, specifically the earthworm richness, density and biomass. Otherwise, the grouping categories helped explain distribution according to soil textures and vegetation. In all localities, soil moisture, soil organic matter and earthworm richness, density and biomass were the variables that explained data variance. In addition to, we concluded that grasslands and gallery forests in soils with frank textures were the places with highest earthworm richness, density and biomass. On the other hand, in all the studied localities grasslands were the sites with the greatest richness and diversity, therefore we concluded that earthworm communities of the Colombian Orinoquia are composed of adapted species to conditions of the dominant and native ecosystems, covered by grasslands.