J A / C .
B / Q L o q ! + J 9
INFORME FINAL DEL SERVICIO SOCIAL
TITULO DEL PROYECTO:
J
''
Estudio sobre el efecto de los herbivoros en la dinánica-de poblaciones de plantas tropicales 'l.
ASESOR: Dr. Rodolfo Dirzo 14.
Verónica González Kladiano
Matricula: 78226350
Gabriela Gómez Rodriguez
Matricula: 78326904
AYITECEDENTES
Los ecosistemas tropicales tienen entre otras características
particulares una gran cantidad de interacciones bióticas, por ejemplo entre
herbívoros y l a s plantas que les sirven de recurso alimenticio.
po de estudios con pocas excepciones [ Janzen,1966,1969,,1970,1971 ) han
-
recibido poca atención por parte de ecólogos y estudiantes de evolución;-esto ha sido así,,a pesar del enorme potencial tanto académico como aplica
do de este tipo de estudios. En Mkxico, practicamente no existen investi
gaciones. relevantes a este c m p o , aunque existen algunos intentos preeli-
minares ( Córdoba, 1979
,
Estrada, en prep, Dirzo et al, 1981 ).Este ti-
De esto se desprende la gran utilidad que tendría avocarse a in-
vestigar alF.unos aspectos de la compleja interfase herblvoro-planta en eco
sistemas tropicales.
En una investigación previa ( Dirzo et al.en prep ... ) se han c u m -
.
tificado los niveles de herbivorla en un número considerable de árboles
-
tropicales en l a Selva de los Tuxtlas, Ver, y e l presente proyecto intent2
detectar le presencia de los principales grupos de Xetabolitos Secundarios
en el follaje de dichas especies.
Dicho anhlisis bioquínico servirá para correlacionar los niveles
de hcrbivorfa con mecanismos de defen.sa qulnica.
1IIiROUUCCIO:I
Un enfoque m u y importante ¿!e l a herbivorla es el referente a los mecanismos de Uefensa aie han desarrollado l a s plantas para evitar ser co-
nidas por 20% herbívoros, una planta que posea tales mecanismos tendr5 una
cierta ventaja adaptativa ( Edwards & Watten, 1.SX ) . Este tj.po de defcn
-
sa han sido ciivi.didas por diversbs investigadores en Físicas y Qulmicas
-
( iihittaker & Feeny,l971, Zdwnrds & Wr tten.1980 ) ,
7
!..ns defensas Flsicas &eneral$er.te se encuentran en l a superficie c k 1 . a ~ pluritss :i rizncra ds aphndiccc. e:>irAGrx:cx [ Felts, escír.a:;, C C : ~ j , lo que representa un obsthilo para ciuc e l insecto se alimente de la plan-
I
t a o sus tcj'.dos. j
:I
Los mecanismos de defensa quimica generalmente son compuestos no directamente involucrados con el metabolismo primario de la planta,
-
aunque existen ciertas excepciones ( Siegler, 1977 ).
Whittaker & F e w y ,(1971) expresaron que la defensa quimica.en plantas originada como desper
-
dicio químico o como un accidente resultado de una mutación conduce a una
La función selecci6n que favorecerá a los individuos mejor protbgidos.
de muchos químicos secundarios en las plantas es la de repeler o inhibir-
herbivoros patógenos o competidores ( Swain
,
1977 ) . Sin emhaPg0 PO-
cos estudios han demostrado inequfvocamente el papel defensivo de estos
-
metabolitos ( Jones,1962, Dirzo & Harper,1982 ).
-
La investigación del papel defensivo de estos compuestos ha to
-
mado gran auge en los últimos años ( ver Rosenthal & Janzen, 1979 ) .
Inyestigadores recientes ( Roades
,
1979, McKey,1979, Feeny,1976 ) inclusohan propuesto,una teorla de defensa óptima en base a los hletabolitos Secyp
darios. Dicha teoria ofrece algunas predicciones interesantes, por ejem-
plo, que plantas 'I Aparentes " ( de larga vida, perenes, de comunidad cli-
max, etc son menos susceptibles al ataque por herbívoros ya que invierten
un Eran gasto de recursos hacia la producción de defensas que las plantas-
" No Aparentes " ( efheras, anuales, de ambientes inestables, etc ) que
-
hacen una inversión menor en la producción de defensas ( Feeny,l97G, Roades
& Cates,l976, Cates & Orians,1974 ) .
-
-
Varios autores ( Cates & Roades,1977, Roades.1979, Cwain,lY77 )
-
han sugerido una división de los Compuestos Secundarios en base a la respues
ta que provocan en los herbívoros:
i) La defensa Cualitativa, representada por las toxtnas. Es la
pcrcih del sistena defensivo antiherbívoro de l a planta que afecta prina .-
riancnte los procesos metabólicos. Incluyen alcaloides, giucósidos ciano
-
xénicos, aninoacidos no protéicos, g,lucósidos cardiacos y muchos otros.
Estos conpuestos se encuentran en bajas concentraciones, son altanente ac
-
tivoc contra sistemas fisiológicos de aninales y usualmente son caracterís
-
ticos de tejidos efineros de plantas herbficeas y perenes.
ii') La Defensa Cuantitativa, reduce..la di-estibilidod. Son protei
:I:??, -.!?ricrdI ii..ad:ir, y Carb
( -ins del 6OY del peso seco de tejido 1 son caracterfstices de tejidos n3dU
ros de p l n n t a s le?ioris Frrenes.
corideiis::ido?.
~.
cr>r:~li?ji,s , , ~ ~ ? s ~ I - , C < : ~ P.P. y,;'a?:!es c:.n,i< .~
-
Lo que se requiere actualmente es obtener infornación de campo
De ah€ la importancia de que sirva para confrontar tales predicciones.
realizar un Servicio Social de esta naturaleza.
OBJETIVOS GEIJERALES
El objetivo primordial de este Servicio Social fuk el de incor-
porarse a un grupo de investigaciones con un proyecto planeado en este Ea
so particular dentro del campo de l a t?cología y nás especificamente en el
estudio de interacciones entre herbívoros y plantas en ecosistemas tropi-
cales, dicha participación cubrió el objetivo de entrenarnos en investiga
ciÓn bhsica tanto en el trabajo de campo directo como en su complementa
-
ción con trabajo de laboratorio. Tara lograr esto, se plantearon los
-
siguientes objetivos particulares.
OBJETIVOS PARTICULARES
1) Fmiliarizarnoc con la literatura inhs relevante en este campo.
2) Conocimiento de la Flora más representativa de la Estación de Biología
Tropical de los Tuxtlas, Ver, donde dicho proyecto s e llevó a cabo.
I
d
3) Obtener un conocimiento bósico ( mediante la participación en e l
trabajo de campo ) de los niveles :y patrones de herbivorla presentes
en esta flora.
4 ) AnRlisis Dioqiiínico del follaje a ,fin de detectar mediante reacciones
la presencia Ó ausencia de los Netabolitos Secundarios que se han re-
po:tado coil« principales mediadores de l a interación entre herbfvoros
y plantar,.
METODOLOGIA DE TRABAJO
I ) Se revisó la literatura relevante al tema, que se encuentra-
archivada en el Laboratorio de Ecolo& del Instituto de Biz
logia de la U.N.A.X. y por otro lado se participó en los Se-
minarios de discusión de dicha literatura que se realizaron
de Octubre de 1982 a la fecha ( aprox. 2Seminarios cada se-
mana ) .
2) Se efectuaron dos sesiones de: colecta de follaje de campo en
l a estación de BiologSa Tropical de los Tuxtlas en Ver., en-
donde el proyecto se llevó a cabo. La primera colecta se
realizó del 17 de Febrero al 2 de Marzo de 1983 y la segunda
del 23 de Marzo al 2 de Abril. del mismo año.
3) En cada una de las salidas de campo, se colectaron, procesa-
ron e identificaron 30 spp. aproximadamente. Las especies
colectadas se identificaron por medio de ejemplares de Herb5
rio y gracias a la ayuda del Biol. Guillermo Ibarra ( Técnico
Académico de la Estación encargado del Herbario ).
4 ) Para realizar la detección de los lletabolitos Secundarios se
-
siguieron las siguientes etapas.
a) Se reunió el material necesario tanto de Cristalería como
de Substancias Oufmicas, obtenido de diversas fuentes ( Casas
comerciales, Laboratorio de IScologfa, Almaccn del Instituto,etc).
b) Preparación de l o s Reactivos y dilución de las substancias
-
en sus concentraciones a<?ecu.idas ( I!CL 274, :!etano1 al 60::,etc).
I
HATERIAL
Los Metabolitos Secundarios analizados fueron los siguientes:
-
Alcaloides-
Taninos-
Taninos Condensados-
Leucoantocyanidinas-
Flavonoides-
Capacidad cianogénica.estos incluyen para su análisis un gran número de substancias y reacti-
vos, además de el material de cristalerfa adecuado.
MATERIAL DE CRISTALERIA
Tubos de ensaye
Gradillas
Pigetas ( de 1, 5, 10 ni.)
Goteras
Papel filtro
removedores
Guantes
Probetus ( de 25.100.1000ml.)
!:orteros
I'arrilla
rspatuia-,
:l:~!:raz Erlnrneyes con tapa.
TANINOS
Metano1 al 83%
NaCl ( 10%
Gelatina 1%
Gelatina al 1%
+
NaCl al 10%Solución prueba de Cloruro Ferrico.
LEUCOANTOCYAr~IDIIIAS
HCL 2N
Propanol I?
FLAVONOIDES
Eter de Petroleo
Metano1 al 8052
Magnesia
HCL concentrado.
GLUCOSIDOS CIA!iOGEElICOS
Cloroformo
Acido Picric0
ilETODO DE AIIALISIS
Procedimiento para Alcaloides 1
a) Hacer una incisión en la parte apropiada de la planta y poner l a
-
miuestrz en el papel filtro y dejar secar. Con una micropipeta,
-
aplicar el reactivo Dragendorf'c.
b) Alternativamente empapar el papel filtro en la solución Dragendorf's
y dejar secar. Poner la muestra en el papel filtro especial y 05-
servar el desarrollo de color dentro de los primeros 30 se,:.
Una reacción positiva desarrolla un
,
color que va de naranja a amarillo.~~
!'rocediiiirr,to p w i i A: ~ 3 1 0 ; rl:>s 7 ( Cu?ver:ci :-it,-,- L.,,c..13?
-.
)a) Ze muelen de 2 a 3 ems. de material veicetal fresco en un riortero y
c a l y se a g i t a durante 1 min. Se pone en un tubo y se l e agrega
.5ml de Ac. Sulfúrico 2N, se a g i t a . Se r e t k r a l a c a p z d e ácido-
con una pipeta y se coloca en o t r o tubo. Se l e agregan unas go- t a s d e l reactivode l4ayer's. Se observa l a formación de un preci- pitado en ambos tubos para una reacción' p o s i t i v a .
.
Procedimiento para Taninos
a ) Evaporar 10 ems. de e x t r a c t o de planta con Netano1 a l 80% a secado.
Agregar 25 nl. de agua c a l i e n t e destilada a l residuo.
con un agitador y d e j a r e n f r i a r a l a temperatura ambiental. Agre- g a r de 3 a 4 gotas de Hac1 a l 10%. F i l t r a r .
Poner 3 mls. del e x t r a c t o f i l t r a d o en 4 tubos de ensaye. Agregar a l o s 3 primeros:
TUBO 1: 4-5 gotas de solución de g e l a t i n a a l 1%
TUBO 2: 4-5 gotas de solución s a l i n a allO% + g e l a t i n a a l 1%
TUBO 3: 3-4 gotas de Cloruro f e r r i c 0 y observar e l c o l o r d e l preci- blezclar bien '
, '
pitado.
Una reacción p o s i t i v a en 1 y 2 e s l a formación de un precipitado.
Procedimiento para Flavonoides
a ) Se evaporan 3 zms. d e l e x t r a c t o v e g e t a l con Alcohol a sequedad. Se e n f r i a a l a Temperatura del cuarto.. Se lava e l residuo con e t e r de
s
P e t r o l e o hasta decolorarlo. Se disuelve e l residuo en 30 ml. de
-
Alcohol E t í l i c o y s e f i l t r a , :;e colocsn 2 r.11. en 3 tubos de ensaye Tubo 3: c o n t r o l ( r e c i b e Alcohol et57ico g u r o ) .b ) A l tubo 1 se añade .5nl. de H:X conc. y 3 Ó 4 l i s t o n e s de ¡,I.<. Se
-
observo cambio de color dentro de los siI!uientes 1:: nin.. S i e l-
cnnhio ocurre se e n f r i a y U i l y r e con 1 v o l i i x n i::ual de agua y se aliade 1 nil. (le alcohol O c t í l i c o , se a g i t a y sc d e j a e n f r i a r . Se r e E i t r a e l c o l o r en cada ca?a.I
I
Procecliniento para Leucoantocyanid'nas
a) t n e l tubo 2 d e l procedimiento k.teriop, se añaden .5ml Ce !!CL conc.
y L->c' c a l i e n t a a b s I o :Tari::, p r 5 a;.r,iito:;. SE o'.>scrva r a c t ~ i o de
-
c o l o r . Color ro;o oscuro es una
1
k g i s t r x cn l a s i c u i e n l ? h o r a .
FLAV
.
ALC. TAN. TAN.C. LEUCO CXP.CIA. L I S T A DC ESPECIESlirera caracasana
U,m>ciora rcpejilote
Ochroma lagopus
i:j.riocarpa longipes
Heliocarpus apendiculatus
Dendropanax arboreum
Sactrix s p
.
Desmoncus SF
.
Guarea chiclibn
Guarea Elabra
Brosimun al icastruin
Rhedia edulis
Salacka negictofila
Onfalea olcifers.
Reinhartia s i
.
Neurolaena sh
Acal'fiha diversifolia
Siparuna nicaragüensis
Cecropia ob Lusifolia Poycotria chiapensis
Zritrlna ss
.
Faramca o c c i d e n t a l i s
Croton sil..
Stcmadcnia donelli-snithi
3iuritrci sirnüruba
?i-,ci n f f . nnd:?o
Cynbopctiilur; hiloni
!hara.-i'~ea funehris
Cn:?er:ura ohlonf:ata
í.'j c',s < . C
Cordia r,f
.
.io:ii: ' ?i r n - m o c a
?nut er. i i , z-r,<i t a
::ortoni o !.?i.xaroii s?p.
. " .
-
. .LISTA DE ESPECIES
Aegephylla spp.
Spondias nonbin
Pseudo1med:a oxiphyllaria
Passiflora cy
.
Poulsenia arnata
Oreopanax SP
.
ilectandra ambigens
Anfitecna tuxtlensis
Anonácea I1
Fliconia sp.
honacea I
Caparidacea
Vioiacea ( ? )
Trichilliu sy
.
Aneli~a sl:
.
ürticacea ( ? 1
Piper hispidurn
Cupania cientata
Tren?, nricantha
Stroblecnnthus spp.
1ng:i SD
.
S i ; ~ : a n k c m ( ? ) Eupatorium s?
.
Ard: si?a s ;
.
TAN.
+
+
+
-
+
T T T+
T-
T-
T T T + T-
-
+
T +FLA'J.
-
Flavonoides, ALC.- Albaloides, TAN. -'laninos
,
TA;l.C.-
Taninos con- densatios, LXJCO.- Lcucoantocyanidinas. AP.CIA.
-
Capacidad Cianogénica.r : c y .P,C I
!.>.I
t. :7 pr.,scnte
-
2- :w:;cnte . .T = 'Lrn?.'!:;
:' = no s.' ;,u10 realizar I n prueba
( '? ) i :;<lo ::*: i<icintifico ki;.:;t.n f z n i l ; n .
1
,'
1
i
-
F '
i
DISCUSIOTJ
’, En base a los resultados obtenidos podemos afirmar como predice
l a teorC,a ( Edwards & iilratten,l980 ) , que en ambientes tropicales donde
-
las plantas permanecen con follaje todo el año, deben escapar al daño por
herbfvoros con defensas altanente efectivas. La exuberante vegetación-
del Bosque Tropical lluvioso comunmente muestra pequerias evidencias de
-
ataque por insectos pero la cantidad de follaje concumidoes generalmente
menor al 10% ( Dirzo et al en prep 1.
promedio las especies poseen al menos, un compuesto secundario que las pro-
tege del efecto de los herbfvoroct:-,? ? :
Los resultados indican que ea
-
La gran proporción de espec:ies con taninos en este estudio, con-
cuerda con Cates & Roades (1977 ) , que dicen que I~letabolitos Secundarios
que reducen la digestibilidad ( defensas cuantitativas como taninos, se
encuentran en aproximadamente un 805: de las especies árboreas perenesM5 2,’
En este estudio se analizaron una gran cantidad de especies arbóreas pere-
nes por lo que es lógico el resultado encontrado.
do de toxinas ( Defensas Cualitativas, es bajo debido a que frecuente
-
mente se les encuentra en tejisos efineros de plantas herbáceas y perenes.
Así mismo, el conteni
Se ha visto que la concentración de químicos secundarios decre-
ce rapidamente entre los tejidos mas maduros de todas las formas de creci-
miento ( Swain, 1977 1. Lo anteriormente dicqo explica la baja represef!
tación de toxinas en nuestras muestras, debido a que la colecta de folla-
je se concentró en hojas madur:as de &-boles usualmente adultos.
Con respecto a los G1ucósiP.os cianogénicos, :a prueba no es con
tundente en cuanto a 1a.presencia o ausencia de este Glucósido, sino lo
-
que se intento f u é n e d i r la ca?acic?ad; cianogEnica ( capacidad de liberar
lic:i
1. Esta prueba no descarta la posibilidad de qce 1u planta posea-
el Gl.ucósiclo Cianoyánico pero cf indica la ausencia de la enzina ( liidro-
xilnsa que se encarga dc li.berar el i:CN d e l Glucósido ) . Lsta podría
-
ser una de l a s causas por l a s cuales el porcentaje cie Glucósido Cianogéci
co fiié G?; en nuestras muestras.
-
!>e este estudio de puede ver l a importancia de trabajos inter
-
d i J: ’ p l i n n r i o:; [ n ~ - i i ?oC.?r :!hor‘!?ir - l v ’ i . ? l n e n + ~ u11 p r o b l e m ‘ci.olÓi;ico tan -
conplejri como l a interaccih herbívoio-u;anta. Janzen ( 1373 enfatiza
Is noccsi,i3d clc coo?ernción entre qc:iiicos y ecó1of:os para generor hip6
-
tesis acertadas en cuanto al papel eCol6gico que juegan los compuestos
Secundarios en la Naturaleza
-
RESWIEN
I) Una serie de colectas fueron hechas para analizar presencia o ausencia
de Metabolitos Secundarios ( Alcaloides, Flavonoides, Leucoantocyanidi-
nas, Glucósidos cianonénicos, Taninos y Taninos Condensados ) en 60
-
especies de árboles tropicales en la región de Los Tuxtlas., Ver.
11) De los Metabolitos Secundarios analizados, los Taninos arrojan un alto
porcentaje de representación en esta flora, mientras que para los demás
los porcentajes son bajos.
111) En base a los resultados obtenidos, podemos afirmar que la mayoría
-
de las especies presentan por lo rienos un Compuesto presente que le sir
ve de Defensa.
I
COI~CLUSIOMES
En base a los objetivos planteados se obtuvo un conociniento bási-
co tanto de la literatura relevante como de la f l o r 2 más reprentativa del -
Así nisno se realizó unsanálisi bio
l u p r y sus patrones de her,Sívoria.
-
quínico del follaje, lo que nos perxitió detectar al&unos lktabolitos Se
-
cundarios c
Este tipo de trabajo, nos permitió ponernos en contacto con una
-
:,!etodolo[:ía moderna utilizada cctualmente en Ecolozia de poblaciones de
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