Land use and biotic integrity in shallow streams of the Hondo River basin, Yucatán Peninsula, Mexico / Uso del suelo e integridad biótica en arroyos someros de la cuenca del río Hondo, península de Yucatán, México

Abstract Aquatic environments face a variety of threats in the Hondo River basin, Southeastern Yucatán Peninsula. Some of these impacts, like pollution by pesticides, may depend on land use and cover. Our objective was to assess the effect of land use/cover using a previously published index of biotic integrity (IBI), based on fishes and designed for shallow streams in the Hondo River basin. Our hypothesis was that land uses that cause deforestation and pollution, such as urbanization, cattle breeding, or sugar cane fields, would be reflected in low IBI values, at least at some spatial scales. The 23 sites originally used in 2008-2009 to estimate by electrofishing the relative abundance and other characteristics of selected fish species and guilds to construct the IBI, were revisited in February 2010, to validate by direct inspection the type of land use/cover suggested by landscape information in digital databases. We analyzed the effect of seven types of land use/cover (agriculture, pasture, human settlements, water bodies, wetlands, forest, and secondary vegetation) on the IBI values, at four spatial scales, i.e., the percent of every land use/cover at progressively larger circles (125, 250, 500, and 1 000 m diameter) centered on the water body where the IBI value was measured. Correlations were established among the percent land/use cover by scale around 23 sites, and with their corresponding IBI values. Then, Student's t tests were calculated to examine significant differences in land use/cover between groups of localities above and below the median IBI value, and Mann-Whitney's U tests were applied to compare IBI values between localities with andwithout a given landscape cover. Agriculture, human settlements, and secondary vegetation correlated negatively with the IBI; forests positively. Differences were significant (p<0.05) for forest (higher in sites with higher IBI values) and human settlements (lower in sites with higher IBI). Of all the landscape categories located in the Hondo River basin, with the exception of pasture, those of anthropogenic origin tended to be detrimental to aquatic biotic integrity.

Resumen Los ambientes acuáticos en la cuenca del río Hondo, sureste de la península de Yucatán, enfrentan diversas amenazas. Algunos de estos impactos, e.g. contaminación por plaguicidas, pueden depender del uso de suelo o cobertura. El objetivo fue evaluar el efecto del uso del suelo/cobertura sobre un índice biótico de integridad (IBI) basado en peces, publicado previamente, diseñado para arroyos someros en esta cuenca. La hipótesis era que los usos del suelo que involucran deforestación y contaminación, entre ellos urbanización, ganadería o cultivo de caña de azúcar, se verían reflejados en valores bajos del IBI, por lo menos a ciertas escalas espaciales. Los 23 sitios usados originalmente para estimar por electropesca la abundancia relativa y otras características de especies y gremios selectos de peces, para construir el IBI, fueron visitados de nuevo en febrero 2010 para validar por inspección directa el tipo de uso del suelo/cobertura sugerido por la información de paisaje en bases de datos digitales. Se analizó el efecto de siete tipos de uso del suelo/cobertura (agricultura, ganadería, asentamientos humanos, cuerpos de agua, humedales, bosque y vegetación secundaria) sobre los valores del IBI, a cuatro escalas espaciales, i.e., el porcentaje de cada uso del suelo/cobertura en círculos progresivamente mayores (125, 250, 500 y 1 000 m de diámetro) centrados en el cuerpo de agua donde se midió el valor del IBI. Los porcentajes de uso del suelo/cobertura por escala se correlacionaron entre sí y con los valores correspondientes del IBI para explorar su asociación; luego, mediante pruebas t de Student se buscaron diferencias significativas en cobertura entre grupos de localidades por encima y por debajo del valor mediano del IBI, así como pruebas U de Mann-Whitney para comparar valores del IBI entre localidades con o sin una cobertura dada. La agricultura, asentamientos humanos y vegetación secundaria mostraron una relación negativa con el IBI, lo cual sugiere un impacto de las actividades humanas sobre la salud de los ecosistemas acuáticos. Las diferencias fueron significativas para el bosque (mayor en sitios con mejor integridad acuática) y los asentamientos humanos (menor en sitios con mayor valor del IBI). De todas las clases paisajísticas en la cuenca del río Hondo, las de origen antrópico, excepto los pastizales para ganadería, tendieron a ser perjudiciales para la integridad biótica acuática.

Influencia de factores ambientales en la distribución de especies arbóreas en las selvas del sureste de México / Influence of environmental factors on the distribution of tree species in the forests of south-eastern Mexico

We studied the relationship between the distribution of tree species and environmental factors in the Sian Ka’an Biosphere Reserve, south-eastern Mexico. Our main objective was to examine how changes in microtopography and edaphic factors influence the distribution of tree species of medium and low-statured forests. We established 17 plots of 625 m2 and collected data on spatial distribution of individuals with dbh > 5 cm, and the following soil variables: electric conductivity (CE), cationic exchange capacity (CEC), textural class, pH, organic matter (MO), total nitrogen (Nt) and phosphorus availability (P). We used Twinspan to classify the plots and applied indirect (DCA) and direct (CCA) gradient analysis. We found 84 species and 4 433 individuals. MO, texture and CEC varied significantly (p < 0.05) between the high and low parts. DCA and CCA indicated that the species distribution is strongly influenced by the microtopography gradient and the textural class. Using DCA and CCA exclusively on the data of the low parts, two low statured forest types were identified: one characteristic of low zones (soil slightly basic and high percentage of clay), the other surrounded by medium statured forest (soil slightly acid, high CEC, MO and clay).

Se estableció la relación entre la distribución de las especies arbóreas de la selva mediana y baja y los factores edáficos y microtopográficos en la Reserva de la Biosfera de Sian Ka’an. En 17 sitios de muestro de 625 m2 cada uno, se registró la presencia y disposición espacial de los individuos que presentaron un DAP > a 5 cm y las variables edáficas de conductividad eléctrica (CE), capacidad de intercambio catiónico (CIC), clase textural, pH, materia orgánica (MO), nitrógeno total (Nt) y fósforo disponible (P). Para la clasificación de los sitios de muestreo por similitud florística, se empleó el análisis de Twinspan y para la ordenación, los análisis de gradiente indirecto y directo (ACD y ACC, respectivamente). Se registró un total de 4 433 individuos en 84 especies. Aunque la microtopografía es moderada en el área de estudio, diferentes factores edáficos (CIC,arcilla y MO) variaron significativamente (P < 0.05) entre las zonas altas y bajas. Una primera aproximación del ACD y ACC con el total de los datos establece que la distribución de las especies esta determinada por el gradiente microtopográfico y la clase textural. Al realizar una segunda aproximación del ACD y ACC, empleándose solo datos de la zona baja, se muestran dos grupos florísticamente diferentes, uno influenciado por pH ligeramente ácido, alta CIC, MO y arcilla, rodeado de una selva mediana; el otro grupo registra pH básico y alto porcentaje de limo, y se localiza cerca de una selva baja inundable. Las condiciones microtopográficas y edáficas son ecológicamente significativas, ya que están altamente correlacionados con la distribución de las especies vegetales y con las características de la estructura de las comunidades tropicales