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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS ESCUELA PROFESIONAL DE BIOLOGÍA MENCIÓN ECOLOGÍA INFORME DE PRÁCTICAS PRE-PROFESIONALES REALIZADO EN EL INSTITUTO NACIONAL DE INNOVACIÓN AGRARIA - INIA ESTACIÓN EXPERIMIENTAL AGRARIA ILLPA - SEDE SALCEDO ÁREA DE MANEJO INTEGRADO DE PLAGAS PRESENTADO POR: JORGE FIDEL FLORES ARI PUNO - PERÚ 2019 ÍNDICE DE CONTENIDO I.INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................1 1.OBJETIVOS.................................................................................................................................2 II.REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA........................................................................................................2 1. ANTECEDENTES.......................................................................................................................2 2. MARCO TEÓRICO....................................................................................................................5 III.DESARROLLO DE LOS TEMAS REALIZADOS.......................................................................8 1.MATERIALES Y MÉTODOS......................................................................................................9 a.Material Biológico....................................................................................................................9 b.Material de campo....................................................................................................................9 c.Material de Laboratorio............................................................................................................9 d.Material y software utilizado en las ilustraciones..................................................................10 2.DESCRIPCIÓN DEL ÁMBITO DE LA PRÁCTICA................................................................10 a.Ubicación...............................................................................................................................10 b.Misión....................................................................................................................................10 c.Visión......................................................................................................................................11 d.Objetivo General....................................................................................................................11 e.Organización General.............................................................................................................11 f.Funciones del área donde se realizaron las prácticas..............................................................11 IV.RESULTADOS DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS.........................................................12 a.Recolección de Carábidos e insectos plaga............................................................................12 b.Montaje de insectos en laboratorio........................................................................................12 c.Montaje de genitalias de Carábidos machos..........................................................................14 d.Recolección de insectos para museo entomológico...............................................................14 e.Preparación de frasco letal.....................................................................................................15 f.Dibujo e ilustración de Carábidos...........................................................................................16 g.Ilustración de insectos mediante software de modelado........................................................20 V.DISCUSIONES...............................................................................................................................24 VI.CONCLUSIONES........................................................................................................................25 VII.RECOMENDACIONES..............................................................................................................25 VIII.BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................................26 IX.ANEXOS.......................................................................................................................................27 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Organigrama del Instituto Nacional de Innovación Agraria...............................................11 Figura 2. Montaje de insectos en etiquetas.........................................................................................13 Figura 3. Caja entomológica para museo entomológico....................................................................15 Figura 4. Preparación de frasco letal..................................................................................................16 Figura 5. Dibujo biológico de carábidos............................................................................................16 Figura 6-7-8. Ilustración de diferentes especies de carábidos y edeagos...........................................19 Figura 9. Modelo tridimensional de un Scarabeido............................................................................20 Figura 10. Modelo tridimensional de un Carábido.............................................................................21 Figura 11-12. Imágenes renderizadas a partir del modelo tridimensional..........................................24 I. INTRODUCCIÓN En el informe se describen las labores realizadas para las prácticas pre-profesionales que se desarrollaron en las instalaciones del Instituto Nacional de Innovación Agraria Puno, anexo Salcedo en el área de Manejo Integrado de Plagas, durante el 29 de setiembre hasta el 13 de diciembre del 2016. el objetivo fue de participar en las diversas actividades programadas, como la recolección de carábidos en los cultivos y en otras zonas, el montaje de insectos y el dibujo biológico de los mismos. El INIA realiza diversas actividades de investigación y capacitación orientadas a controlar ecológicamente los organismos perjudiciales para la agricultura, con ayuda de la fauna benéfica o en busca de alternativas acordes con la salud de los agricultores y el medio ambiente. Ciertos insectos forman grandes plagas y perjudican la producción agrícola, ocasionando daños severos. Se han recurrido a diversos métodos para poder combatirlos, desde su destrucción o recojo manual, hasta la aplicación de sustancias químicas. Pero el uso indiscriminado de insecticidas produjo efectos colaterales indeseables, como el aumento de tolerancia o resistencia a los pesticidas por parte de los insectos plaga. Se plantearon entonces una serie de recomendaciones para los agricultores, como las prácticas culturales, rotación de cultivos, entre otros. En variadas ocasiones debe Ilustrarse al organismo que se describe o partes del mismo, gran parte de los trabajos taxonómicos o sistemáticos basan especialmente sus contenidos en la ilustración gráfica. Las estructuras internas o externas de la especie estudiada pueden llegar a ser bastante complejas, en tal caso las palabras sirven de poco salvo en el caso de caracteres muy bien definidos o distintivos, y morfologías diferentes pueden corresponder a esas descripciones, por muy certeras que sean las palabras mas bien son una ayuda o complemento a la ilustración. El dibujo o la ilustración gráfica es un recurso de gran valor en la ciencia, permite una rápida comprensión y asimilación de los conceptos, sin el cual se requerirían de varias párrafos de texto. Sin embargo actualmente esta cayendo en desuso, dando preferencia a imágenes fotográficas que limitan las posibilidades que brinda el dibujo, por ejemplo efectuar simplificaciones a fin de facilitar la comprensión, o resaltar detalles que pasarían inadvertidos en una fotografía. Durante el periodo de las prácticas profesionales se ilustraron diversos insectos de la familia Carabidae mediante procedimientos tradicionales. Se aplicaron luego técnicas digitales más avanzadas como el uso de software de modelado, renderizado (procesado de imágenes por ordenador) de gráficos tridimensionales y pintado digital. Adecuarse a estos métodos digitales es 1 tedioso al principio, pero luego facilitan enormemente la labor de la ilustración y brindan una gran ayuda en el dibujo de los organismos. 1. OBJETIVOS • Recolectar carábidos e insectos plaga de la quinua u otros cultivos. • Realizar montaje de insectos en laboratorio. • Realizar montaje de genitalias de carábidos machos. • Recolectar insectos para museo entomológico. • Realizar la Preparación de un frasco letal. • Realizar la ilustración de carábidos. • Elaboración de modelos tridimensionales de insectos. II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 1. ANTECEDENTES Dughetti (2015) sostiene que para el marco de una agricultura sostenible es necesario identificar correctamente las especies plaga y sus enemigos naturales; conocer las características morfológicas de los estados inmaduros y adultos, su bioecológica y los daños que ocasionan, con el fin de mejorar la planificación de las medidas de control, para desarrollar e implementar un adecuado manejo integrado de plagas. Es por ello la necesidad de haber estudiado las plagas que atacan el cultivo de quinua y sus enemigos naturales y evaluar los daños que ocasionan las diferentes especies dañinas, siendo estos los conocimientos básicos para la puesta en marcha a posteriori de un manejo integrado de plagas. Saravia & Quispe (2005) señala que durante todo su periodo vegetativo, el cultivo de la quinua es afectado por una amplia gama de insectos, de los cuales fueron identificadas alrededor de 17 especies que concurren al cultivo de la quinua. Entre las plagas de mayor importancia económica se encuentran la polilla de la quinua (Eurysacca melanocampta Meyrick) y el complejo ticonas (Copitarsia turbata, Feltia sp, Heliothis titicaquensis, Spodoptera sp.). Las pérdidas ocasionadas por estas plagas pueden oscilar entre un 5 a 67%, con un promedio de 33.37 % en el Altiplano Sur y entre 6 a 45% en el Altiplano Centro, con un promedio de 21.31%. Menciona también que entre los trabajos y tecnologías que se disponen están los genotipos tolerantes o resistentes al ataque de plagas, el conocimiento de los ciclos biológicos de las plagas, la identificación de los enemigos naturales de las plagas de la quinua y porcentajes de parasitismo, la fluctuación poblacional de las plagas que atacan a la quinua, el control de plagas con extractos naturales y bioinsecticidas, los 2 niveles de daño económico, las estrategias de control de plagas y el uso reciente de feromonas y bioinsumos. Campos et al. (2012), indica en su trabajo de Plagas insectiles en áreas de intensificación de quinua en Puno realizado en las zonas de Cabana (3901 msnm), Cabanilla - Cabanillas (3876-3885 msnm) y Vilque - Mañazo (3860-3920 msnm), ubicadas geográficamente en las provincias de San Román, Lampa y Puno respectivamente, durante la campaña agrícola 2010–2011. Las evaluaciones se realizaron en 27 parcelas, nueve en cada zona, con sistemas de rotación tradicional (T), Intensificado (IQ1) y altamente Intensificado (IQ2). Los resultados muestran que en las tres zonas evaluadas las mayores poblaciones corresponden a “Kcona kcona” Eurysacca quinoae Povolny (Lepidóptera – Gelechiidae) considerada como plaga clave y directa; otras especies fitófagas (plagas ocasionales) y controladores biológicos (predadores), se registraron en poblaciones muy bajas. Bravo & Loza (2009) evaluaron poblaciones de predadores, carábidos (Coleóptera), en localidades de dos zonas agroecológicas, se usó durante un año trampas tipo Barber, registrándose 12 especies, tres de ellas identificadas a nivel de especies, seis a nivel de géneros y tres no identificadas. Las tres especies más comunes y abundantes en el altiplano de Puno son: Notiobia schnusey Van Emden, Notiobia laevis bolivianus Van Emden y Meotachys sp., se ha encontrado que aproximadamente el 90% de las capturas corresponden a estas tres especies y en conjunto las nueve restantes hacen el 10%. Concluyeron que en campos con menores movimientos de tierra son más favorables para la actividad predadora, por lo menos, de las especies más abundantes. León (2003) menciona que la producción y productividad de la quinua es limitada por la acción nociva de insectos plaga, estos dañan directamente cortando plantas tiernas, masticando y defoliando hojas, picando-raspando y succionando la savia vegetal, minando hojas y barrenando tallos, destruyendo panojas y granos, además, indirectamente las heridas provocadas por el daño del insecto permitirá la entrada de microorganismos y ocasionan enfermedades, además Los insectos más importantes son: “kcona kcona” o “q’haqo kuru” y “panojero” o "ticuchi" y se estima que las pérdidas que ocasionan los insectos son alrededor del 35%. Alandia et al. (1979), en su trabajo de Enfermedades en quinua y kañiwa (cultivos Andinos) menciona que entre las enfermedades de la quinua, una de las más importantes es el Mildiu causado por el oomycete Peronospora farinosa f. sp. chenopodii, que en lugares donde hay alta humedad relativa y temperaturas entre 12 a 22°C, puede causar grandes pérdidas. Además de que su control es costoso, afecta a la salud del hombre y causa contaminación ambiental. 3 Robles et al. (2003), en su estudio Plagas de aves en quinua y medidas de control en el Perú central menciona que las especies que mayormente atacan la quinua son palomas, jilgueros y gorriones, la paloma rabíblanca (Zenaida aurieulata) es reportada corno la más común en los campos de quinua, donde causa daños al consumir semillas y tumbar plantas, otras especies, corno Conirostrum cinereum son controladores de plagas insectiles en el campo, consumiendo gusanos e insectos sin dañar las plantas, La pérdida por aves puede alcanzar hasta 60 % de la cosecha. En este estudio algunas especies de aves no mostraron preferencia significativa por variedades dulces o amargas de quinua, mientras otras preferían las dulces. El control más eficiente fue empleando tiras plásticas alternadas con tiras de papel metálico, que con el brillo solar que reflejan y el ruido frenan el ataque de las aves. En la ilustración biológica, hubieron diversos artistas que contribuyeron con grandes aportes, Búmbalo (2001) menciona a Leonardo Da Vinci (1452-1529) y Alberto Durero (1471-1528) como los grandes precursores de la ilustración científica. También indica que a mediados del siglo XVI , el erudito médico más influyente fue Andreas Vesalius (1514-1564). En 1543 publicó De humani corporis fabrica, una obra muy influida por el estudio práctico del cuerpo humano, complementada con dibujos muy detallados. Grilli et al. (2015) nos dice que un pilar fundamental para el desarrollo de la Biología fueron los aportes de Robert Hooke (1635-1703), en su obra Micrographia de 1665, sus dibujos y las descripciones fueron hitos de la ciencia que sirvieron para establecer uno de los principios unificadores de la Biología la teoría celular. Rouaux (2015) refiere que Jan Goedart (1620-1668), pintor profesional en Middelburg, se dedicó a criar numerosas especies de insectos, sobre todo de lepidópteros, con el fin de ilustrar los diferentes estadios de cada una. Además, registró datos de historia natural, como la duración de cada estadio y las plantas de las que se alimentaban. Todas esas observaciones, traducidas en grabados coloreados con acuarela, fueron publicadas en tres volúmenes bajo el título Metamorphosis naturalis (en 1662, 1667 y 1669). Rouaux (2015) también indica a una de las ilustradoras más destacadas de la época, fue Maria Sibylla Merian (1647-1717), naturalista, pintora, maestra y exploradora alemana para quien la ilustración se convirtió en una forma de investigación y observación de la naturaleza. Aunque ignorada durante mucho tiempo, es considerada actualmente como una de las más importantes iniciadoras de la entomología moderna, gracias a las observaciones detalladas y a la descripción, con ilustraciones propias, de la metamorfosis de las mariposas, llegando a reunir información de más de 200 especies en 1705, su obra más famosa, Metamorphosis insectorum surinamensium (Metamorfosis de los insectos de Surinam), libro que contenía grabados en color con textos en latín y holandés. 4 Amorim et al. (2015) hizo uso de los software de modelado tridimensional, Autodesk Maya 2012 y Zbrush 4, aplicado en estudio de reptiles, específicamente en la modelación de la osteología caudal del lagarto Tropidurus itambere, centrándose en ilustrar y representar de manera simplificada el esqueleto volumétrico, los procesos de autotomía y regeneración caudal. Se indica también que la visualización volumétrica actualmente no es muy fomentada en publicaciones biológicas y zoológicas. 2. MARCO TEÓRICO Lorea (2004) destaca que cuando se prepara una salida al campo para buscar y colectar insectos se debe llevar redes que son muy útiles para capturar insectos voladores, debe ser de color pardo a oscuro. Su forma de uso consiste en realizar con la red un movimiento de vaivén por encima de flores o matorrales. Frascos de todo tamaño, pueden ser de vidrio o plástico, lo ideal es que sean transparentes para verificar la presencia del insecto en su interior. Aspirador de boca elemento muy útil para la captura de insectos pequeños y frágiles, además sirve para atrapar insectos que se encuentran en lugares desde donde es difícil extraerlos por otros medios. Las zarandas, que son fáciles de confeccionar, con cuatro tablas que servirán de marco y mallas de distinta graduación, sirve para la recolección de larvas y pupas principalmente, aunque no se descarta la posibilidad de atrapar insectos adultos. Morón y Terrón (1988) señala que un colector, un técnico o un investigador deben mostrar siempre una especial dedicación, responsabilidad y cuidado durante la obtención de datos y la manipulación de los mismos a lo largo del proceso de integración de los especímenes en una colección, porque aun cuando se hayan tomado datos de campo completos y detallados, pueden perderse o confundirse con otros al momento del montaje. Una etiqueta adecuada debe contener los siguientes datos mínimos: País, estado, municipio, localidad exacta, en coordenadas GPS, fecha o período de captura, substrato en que fue encontrado, tipo de trampa o método de colecta, altitud sobre el nivel del mar, tipo de vegetación o cultivo y nombre del colector. Solís (2007) menciona que la cría de escarabajos a partir de las larvas recolectadas en el campo, además de brindarnos información adicional sobre la historia natural y sobre la morfología de las larvas y pupas de las diferentes especies, nos dan la oportunidad de obtener adultos de muchas especies que de otra forma serían muy difíciles de capturar. Gómez y Jones (2002) menciona que la Cámara letal es usado para el sacrificio de los insectos colectados, se construye utilizando un frasco, preferiblemente de Pyrex, en el fondo del cual se coloca una capa de aserrín, algodón o corcho en trocitos, sobre la cual se dispone un disco pequeño 5 de corcho donde se practican algunas muescas laterales que permitirá la salida de gases tóxico; por encima se coloca un círculo de papel filtro o papel higiénico que sirve para absorber las deyecciones de los insectos o el exceso del líquido letal utilizado; para la utilización de la cámara, se agrega a la capa del fondo, una pequeña cantidad de acetato de etilo, éter o cloroformo (nunca en exceso) y se cierra herméticamente. Murillo y Lezama (2008), menciona que el montaje de cada insecto debe cumplir con las necesidades básicas de las colecciones entomológicas, como ocupar el menor espacio posible dentro de la colección. Luego permitir que cada estructura del cuerpo quede a la vista del observador, es decir que algunas estructuras no dificulten la observación de otras. Finalmente reducir la probabilidad de que algunas partes de los insectos se quiebren durante su observación y manipulación. Sánchez & Barroso (2014) sostiene que el arte y la ciencia se vinculan en la ilustración científica, por tanto, las técnicas para su desarrollo son variadas: desde las tradicionales como la acuarela, hasta el más avanzado software de simulación 3D. Sin embargo, su finalidad sigue siendo la misma de los bestiarios y pergaminos medievales, en donde se promueve la divulgación del conocimiento. Grilli et al. (2015) menciona que el dibujo en ciencias también es arte, su particularidad radica en la siempre necesaria correspondencia que debe tener con el mundo natural que pretende explicar o describir. En las publicaciones científicas actuales dibujo y fotografía se complementan, sin excluirse, las nuevas tecnologías y el soporte digital potencian y amplían las posibilidades de la ilustración científica clásica y fotográfica. Rivas (2009) sostiene que el dibujo científico es una rama de la ilustración gráfica muy poco explotada por quienes se dedican a la pintura y el dibujo, pero que resulta de gran utilidad en algunos campos científicos, posee unas características muy particulares. Sigue siendo empleada por biólogos, ecólogos, botánicos, entomólogos y otros estudiosos que requieren mostrar las diferencias y semejanzas, sugerir el movimiento y el hábitat de las variadas especies que componen la flora y la fauna del planeta. La fotografía a pesar de sus avances no ha podido sustituir a esta técnica iconográfica en los manuales científicos. Rivas (2009) menciona que el dibujo científico esta subordinado al propósito de mostrar algo con mayor claridad de lo que podría expresarse con palabras. Ramón y Cajal (1946) afirma que por precisa y minuciosa que sea una descripción de los objetos observados, siempre resultará inferior en claridad a una buena ilustración Rouaux (2015) señala que a pesar del desarrollo de la fotografía y de las técnicas informáticas de procesamiento de las imágenes, el mundo de la ilustración se ha adaptado a los nuevos tiempos. Las 6 técnicas tradicionales se han mezclado con las digitales, y en numerosas ocasiones se parte de fotografías o dibujos tomados a través de material óptico (lupas y microscopios óptico y electrónico) para la realización de los bocetos. Los trabajos finales se logran a través de distintas técnicas, como el punteado, rayado, scratch o raspado, con tinta, lápiz de grafito o aguada, en distintos sustratos como papel vegetal, de algodón, clayboard, film poliéster o alto impacto, entre otros. Posteriormente, a través de la digitalización, la imagen que puede ser editada para su publicación. Lejos de desaparecer, la ilustración científica ha ido evolucionando a través de la complementariedad de actitudes, procedimientos y objetivos de las ciencias naturales y las artes, constituyendo una de las herramientas más importantes para la transmisión de la información y la interpretación de las ciencias naturales, particularmente en la Entomología. El-Khalili (2005), Lu et al. (2010), Lee et al. (2010), Ruisoto et al. (2012) (como se citó en Amorim et al., 2015) sostienen que en publicaciones científicas, es de suma importancia que el mensaje propuesto se transmita tan claramente como se pueda, es importante encontrar modos que simplifiquen complejos sistemas aún detallando las más intrincadas estructuras. Esto indica que los investigadores usualmente se apoyan en los dibujos científicos para dar a conocer sus hallazgos, y para este propósito los modelos tridimensionales tienen una mayor utilidad, ya que son prodigiosas herramientas para desvelar particularidades anatómicas, especialmente dentro del contexto de la anatomía funcional, donde características morfológicas interactúan en complejos mecanismos fisiológicos. Amorim et al. (2015) sostiene que también resuelve una multitud de asuntos prácticos e inconvenientes de las actuales estructuras estudiadas, que pueden resultar costosas y consumir mucho tiempo, además de ser éticamente cuestionables. Algunas de las técnicas usadas para crear estos modelos pueden producir complicadas e irregulares formas, a pesar de ser bastante precisas carecen de una uniformidad y simplicidad, las que son fundamentales para una buena comprensión, es por ello que un modelo simplificado puede ser la clave para mejorar el aprendizaje. Quinn et al. (2009) indica que estudios relacionados con los modelos 3d tratan de validarlos como sustitutos de lecciones prácticas comparando el performance de estudiantes aprendiendo de una simulación virtual con otros estudiantes sujetos a las regulares prácticas de disección. Hoyek et al. (2011) sostiene que aún cuando las ilustraciones científicas regulares son bastante útiles respecto a estas estructuras, requieren cierta familiaridad con el objeto dibujado para asegurar una buena comprensión, mientras los modelos 3d son más fácilmente asimilables al primer contacto. El-Khalili (2005) afirma sin embargo que la mayoría de la difusión científica es aún en 2d o basados en grabado, pero al combinar lo mejor de ambas técnicas (transformando los modelos en 3d en 7 imágenes impresas) sería la clave para facilitar el aprendizaje y entendimiento, brindando un buen medio de divulgación científica. Amorim et al. (2015) menciona que el modelado en 3d es una tarea artística, consecuentemente requiere un grado de habilidades artísticas combinado con cierta familiaridad con un amplio rango de software de renderizado disponibles. El dibujo científico también requiere herramientas específicas y destrezas y toma la misma cantidad de tiempo y esfuerzo, Además el modelado digital puede ser subcontratado, como ocurre con el dibujo científico, por lo cual ahora es un campo en expansión. Por consiguiente al usar modelos 3d como ilustraciones para artículos científicos, requerirá solo cierto cambio de perspectiva, y puede ser ventajoso para representar minuciosos detalles de complejas estructuras. III. DESARROLLO DE LOS TEMAS REALIZADOS La práctica dio inicio el 29 de septiembre del 2016 hasta el 13 de diciembre del mismo año, de acuerdo a la programación de actividades establecida se ejecutó con la supervisión del Blgo. M.Sc. Pedro Delgado Mamani, la observación, recolección, evaluación en campo, viajes a distintos lugares del departamento donde se practica el cultivo de quinua, también se realizó viajes a zonas rocosas, bofedales, y otros cultivos de importancia, para la recolección de insectos de control de plagas y otros de un valor taxonómico por determinarse. Se realizó actividades de evaluación en parcelas experimentales de quinua, con el fin de reconocer el comportamiento y los daños causados por las plagas, se realizó recolecciones de hojas dañadas e insectos (plagas, controladores, ocasionales, enfermedades, etc.), en recipientes y transportados al laboratorio para su observación y posterior reconocimiento con el material bibliográfico. En el laboratorio se reconoció las características morfológicas de un insecto y particularmente las de importancia taxonómica para poder separarlos en taxones diferentes y enfocarnos principalmente en la familia Carabidae. Las muestras que no eran de interés en el momento fueron guardados en cajas entomológicas clasificadas para futuras investigaciones. Se hizo los dibujos y la ilustración de los carábidos bajo inspección del Blgo. M.Sc. Pedro Delgado Mamani, por iniciativa propia y en un intento de mejorar las ilustraciones se hizo el modelado en tres dimensiones una muestra del insectario y un carábido genérico. Se participó en los talleres y conferencias informativas, así como la capacitación a los agricultores de cultivo de quinua, mencionando temas sobre los factores que afectan y favorecen al cultivo. La metodología realizada durante las prácticas fueron: 8 • Exploratorio: se realizó actividades de observación y recolección. • Descriptivo: Se utilizó este método para describir y observar las actividades desarrolladas. • Participativo y aplicativo: aprendizaje e Intervención en las actividades. 1. a. MATERIALES Y MÉTODOS Material Biológico • Plantas y semillas de quinua(Chenopodium quinoa) • Semillas de malezas de hoja ancha hoja angosta • Semillas de kañiwa (Chenopodium pallidicaule) • Larvas de polilla de la quinua (Eurysacca quinoea) • Pulgón verde (Macrosiphum sp.) • Pulgilla saltona (Epitrix sp.) • Carábidos (Notiobia peruviana) • Coccinélido (Hippodamia convergens) • Insectos recolectados en San Gabán b. • GPS Garmin Monterra • Platilla de evaluación • Bandejas y envases (plástico y vidrio) • Aspirador • Malla y soportes de madera • Clavos y estacas • Alambres común y galvanizado • Cinta • Lápiz lapicero y cuaderno de apuntes c. 9 Material de campo Material de Laboratorio • Microscopio estereoscópico Unitron Beige • Microscopio Nikon eclipse E100 • Cubre y porta objetos • Recipientes plásticos • Frascos de vidrio • Guantes descartables • Goma transparente • Alfileres • Etiquetas • Pinzas de microcirugía • Luna de reloj • DMHF (dimetil hidantoína formaldehido) • KCN (Cianuro de Potasio) • Alcohol • Yeso de parís • Caja entomológica d. Material y software utilizado en las ilustraciones • Papel Canson • Juego de estilografos Rotring • Lapices y hojas para los bocetos • Juego de reglas • Sistema operativo Linux, distribución Ubuntu 16.04 • Software de código abierto Blender 2.76 - 2.79 • Software de código abierto Gimp 2.8.1 2. a. DESCRIPCIÓN DEL ÁMBITO DE LA PRÁCTICA Ubicación Geográficamente, Instituto Nacional Innovación Agraria - Estación Experimental Agraria Illpa Sede Salcedo, se ubica en el departamento de Puno, provincia y distrito de Puno, con sede operativa en Rinconada Salcedo s/n, cuenta con 10 ha de terreno, ubicada en la zona agroecológica circunlacustre a 15°14'35" de latitud sur y 70°43'30" de longitud oeste, a una altitud de 3820 m.s.n.m. la temperatura habitual varia entre 2.50 - 8.80 °C y una precipitación de 800 mm anuales. b. Misión Ser una institución moderna y competitiva, reconocida por su excelencia para generar, promover y transferir conocimientos y tecnologías para el agronegocio regional, que contribuya al desarrollo 10 sostenible del sector agrario, seguridad alimentaria, al mejoramiento de los ingresos y nivel de vida de la población rural. c. Visión La Estación Experimental Agraria Santa Ana es una institución pública desconcentrada del INIA, orientada a viabilizar soluciones para un desarrollo sostenible de la agricultura por medio de la generación y adaptación de conocimientos y tecnologías en beneficio de la agricultura macro regional. d. Objetivo General Generar tecnologías agrarias de carácter estratégico priorizadas promoviendo la transferencia y extensión agraria mediante el desarrollo del mercado de bienes (semillas, plantones y reproductores de alta calidad genética) y servicios tecnológicos. e. Organización General Estructura de la Estación Experimental, Propuesta en concordancia con la ley 28987 y características funcionales de la estación. Figura 1. Organigrama del Instituto Nacional de Innovación Agraria. Fuente: INIA, 2017. f. Funciones del área donde se realizaron las prácticas • Generar tecnología en manejo integrado de plagas en los cultivos andinos y quinua. • Conducir y aplicar tecnología en control de plagas en semilleros de cultivos andinos y quinua que conduce la estación experimental IILPA. 11 • Transferir tecnología en manejo integrado de plagas a proveedores de asistencia técnica y agricultores. • IV. Inspeccionar, evaluar y controlar plagas y enfermedades de los cultivos andinos. RESULTADOS DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS a. Recolección de Carábidos e insectos plaga. Se recolectó insectos en su prioridad de la familia Carabidae, que tiene como propósito identificar la especie y conocer el comportamiento que desempeña todo su ciclo de vida en la interacción con insectos plaga de los cultivos andinos, en esencia plagas que afectan al cultivo de quinua y papa. Las plagas del cultivo de quinua pueden reducir el rendimiento entre 8 y 40 %, dependiendo del tipo de insecto, la incidencia y la época de cultivo. Dentro de este grupo se encuentran plagas claves o que causan daños de importancia económica, principalmente en las áreas tradicionales del cultivo. Siendo una de las plagas más graves en los cultivos de quinua, la “kcona kcona”, es importante determinar los niveles poblacionales presentes en las parcelas estudiadas. La prospección y recolección se realizó en diferentes localidades del departamento de Puno donde encontramos parcelas de quinua (otros cultivos, malezas, arroyo, bofedales, etc.) Se buscaron carábidos (Notiobia peruviana, Laevis boliviana, Notiobia schunessi) en el área interior, borde y circundante de la zona elegida. Se recolectaron los carábidos con el aspirador o a mano dependiendo del tamaño, entre la mayoría de especies de carábidos capturados fueron bembidions, platinis, bradicellus, entre otras especies encontramos coccinélidos, curculionidos, ortópteros y larvas de lepidópteros. Se trasladaron a los frascos de vidrio o envases de plástico y rotularon con la hora, fecha, lugar y coordenadas usando el GPS. En el laboratorio si la muestra no se pretende observarla al instante o durante los días siguientes, se realizaron el empaquetado para su preservación. El empaquetado consiste en poner los insectos sobre un papel absorbente y cartulina luego cubrirlos con mica y engramparlos por los costados. En las parcelas experimentales de quinua seleccionar 5 surcos al azar para la recolección. Se recolecto insectos plaga y otros mediante el método de "Knockdown" y así recolectar larvas de “kcona kcona” y otros. Se colocaron en las bandejas de plástico y rotularon con la hora, fecha, lugar. b. Montaje de insectos en laboratorio. La actividad de montaje de insectos es importante para la conservación y preservación para la identificación de especies y géneros de los controladores biológicos - carábidos. Previamente ya 12 fueron recolectados los insectos de la familia carabidae y otros en diferentes zonas de la región de puno en frascos de vidrio. Se procedió a separar los insectos de materiales orgánicos (tierra, pasto, paja, etc.). En el laboratorio para su conservación hasta su manejo, se pusieron las muestras en el refrigerador, se utilizó el estereoscopio para la observación y montaje, los insectos fueron remojados en agua con anticipación de un día. Para evitar que las muestras se mantengan duras y difícilmente manejables, se prepara una mezcla de agua tibia más unas gotas de detergente en un frasco, se sumergieron las muestras para ablandarlas. En el laboratorio con ayuda visual del Microscopio estereoscópico, se procedió a realizar el montaje, visualizando a través del estereoscopio y con la ayuda de pinzas de microcirugía y alfileres se prepararon los insectos, (limpieza, separación de patas, extensión de mandíbulas y arreglo de antenas). Para el montaje se usó una gradilla de madera, la cual define la distancia de la etiqueta hacia la punta del alfiler al momento de perforarlo. Se usaron las etiquetas de No 3,6 y 9 para el montaje de los carábidos, dependiendo del tamaño de los insectos. Igualmente los alfileres entomológicos de No 0,00,3. Finalmente se realizaron los montajes en las etiquetas con ayuda de la goma para que el insecto quede estático. En caso de accidentes y desprendimiento de extremidades del insecto se procede pacientemente a reubicar ayudándose con goma la extremidad en el cuerpo del insecto. Figura 2. Montaje de insectos en etiquetas. 13 c. Montaje de genitalias de Carábidos machos. La genitalia (órganos reproductivos del macho o hembra), masculina de los carábidos son importantes en la identificación taxonómica a nivel de género y especie de este grupo. La mayor parte del procedimiento de extracción y montaje se realizaron utilizando el microscopio estereoscopio con luz incorporada Unitron Beige. Previamente se humedecieron a los insectos 24 horas antes de la preparación para la facilidad de extracción de su genitalia. Con la ayuda de Microscopio estereoscópico se sexaron el grupo de insectos, generalmente el macho presenta dilatado el primer artejo del protarso (penúltimo segmento del primer par de patas). Se extrajo el edeago (órgano copulador intromitente de los insectos machos), utilizando pinzas de microcirugía y estiletes, sobre una luna de reloj y con agua. Se limpiaron con agua y alcohol el edeago de membranas y estructuras extrañas. Se ubicaron en tarjetas plásticas (micas transparentes rígidas cortadas en forma de tarjeta) el edeago con alcohol. Para evitar burbujas de aire, la base del endófalo (saco blando, membranoso, con varios apéndices y zonas velludas) se dirigió hacia la izquierda. Se montaron con una gota de DMHF cada edeago, dejando secar la resina por 24 horas. d. Recolección de insectos para museo entomológico. La preservación consiste en mantener a los ejemplares colectados en las mejores condiciones posibles para su posterior estudio. Las recolecciones se realizaron de todos los insectos adultos presentes en campos con y sin cultivos, principalmente carábidos. La familia carabidae, es un importante grupo de insectos cosmopolitas. Para las condiciones del altiplano, no se conoce específicamente la función ecológica que cumplen, a excepción de los carábidos presentes en cultivos que actúan la mayor parte de ellos como predadores de muchas plagas. Se recolectaron carábidos presentes en las diferentes comunidades de las provincias de Puno, Chucuito, El Collao, Yunguyo, San Román, Lampa, Ayaviri. Se hicieron colectas manuales directas del suelo y mediante un frasco aspirador. Los lugares específicos de capturas directas del suelo fueron principalmente debajo de piedras, cercanos y alejados de fuentes de agua o humedad. Se realizaron las etiquetas en donde está registrado la fecha, lugar y recolector. Posteriormente se identificaron las muestras, para separar cuales son fuente de investigación dentro del cronograma establecido y cuáles serán preservadas como muestras de evidencia para futuras investigaciones. Cualquiera sea el insecto incluso arácnidos se realizaron su respectivo montaje sin determinar el sexo, cada muestra esta etiquetado con el lugar, fecha y recolector Finalmente se realizó el traslado a cajas entomológicas para su preservación y observación. 14 Figura 3. Caja entomológica para museo entomológico. e. Preparación de frasco letal. Para sacrificar los insectos, generalmente se usa Cianuro de Potasio (KCN), es necesario para esto, disponer de frascos de superficie lisa, resistentes y con boca ancha. El KCN puede colocarse en el fondo del frasco. El frasco letal es una herramienta que sirve para el sacrificio instantáneo de un determinado insecto, utilizando para lo cual gases de Cianuro de Potasio. Se prepararon frascos transparentes de boca ancha y tapa en rosca. En un lugar seguro, se pesaron y ubicaron en la base del frasco entre 2 a 10 mg de Cianuro de Potasio, depende del tamaño del frasco y la vigencia deseable. Se cubrieron con una capa de aserrín fino el cianuro de potasio, que puede ser de alrededor de 1 cm de grosor debe compactarse (esto puede hacerse con la ayuda de un trozo de madera). En un recipiente aparte se prepararon unos gramos de yeso de parís (yeso utilizado en odontología) con agua, batiéndolo hasta obtener una masa moldeable. Se cubrieron con el preparado de yeso de parís, la capa de aserrín. La capa puede ser de 0.2 a 0.5 cm de ancho. Se dejaron secar los frascos por 24 horas en un lugar seguro. Etiquetándose los frascos para indicar que son peligrosos y que contienen Cianuro de Potasio. 15 Figura 4. Preparación de frasco letal. f. Dibujo e ilustración de Carábidos. El dibujo científico, es una herramienta de indudable valor documental, es un auxiliar indispensable siempre que haya que referirse a aspectos morfológicos de la materia viva. Se ilustraron los siguientes carábidos seleccionados por el Blgo. M.Sc. Pedro Delgado Mamani, (Mimodromius altus, Pelmatellus anicorun, Mimodromius zischkai, Platinus sp., Blenidus sp., Trachesibus sp., entre otros) Se observaron a través del estereoscopio, realizando los bocetos previos en hojas bond y a lápiz, para una rápida corrección de los errores, con la ayuda de la regla se cuida de la simetría bilateral. Ya finalizados los bocetos, se procedieron a trasladar los dibujos en hojas de papel mantequilla, aprovechando su transparencia se colocaron encima de los bocetos previos, y sujetaron con cinta Maskin. Mediante rotuladores de diversos tamaños se repasaron y delinearon los dibujos, luego se sombrearon mediante la técnica del puntillismo, el proceso se hizo con sumo cuidado, debido a la escasa oportunidad de enmendar errores. Figura 5. Dibujo biológico de carábidos. 16 17 18 Figura 6-7-8. Ilustración de diferentes especies de carábidos y edeagos. 19 g. Ilustración de insectos mediante software de modelado. El avance de los software de modelamiento en 3D, nos brindan herramientas gráficas muy versátiles, cuyo uso puede abarcar un amplio rango de profesiones, en este caso la ilustración científica. El desarrollo y continuo apoyo de la comunidad Blender y los software de códiigo abierto nos provee un fácil acceso a estos programas. El software usado para realizar los modelos en 3D es Blender versión 2.76 y la versión 2.79, está disponible para diferentes sistemas operativos, debido a su mejor desenvolvimiento en Linux se escogió la distribución Ubuntu 16.04. Se ejecutaron en las computadoras del laboratorio mediante USBs booteables. Se escogió a uno de los insectos recolectados en la zona San Gabán de la familia Scarabeidae, el cual ya estaba montado. Se tomaron fotografías de lado, frente y encima del insecto. Luego se visualizaron en las principales vistas de Blender en modo ortogonal. Con esas imágenes guía se realizó el modelado del espécimen en el modo escultura de Blender. Ya finalizado se hizo la retopología (reducción de polígonos) de un modo manual. Para terminar se hizo el texturizado básico en el modo UV. para mejorar el pintado se recurrió a un software externo (Gimp). Figura 9. Modelo tridimensional de un Scarabeido. 20 Se probó el modelado de un carábido genérico por el tema de los detalles, en especial del aparato mandibular, para evitar el desmembramiento y mutilamiento de la muestra, se descargó un modelo de alto poligonaje de la página web (https://zerokobo.web.fc2.com/) eligiéndose a un carábido (ground beetle). Seguidamente se hizo la retopología, ayudado esta vez por el addon Retopoflow cuyo uso redujo considerablemente el tiempo empleado en el anterior modelo. Una interesante opción que se dispone, es el renderizado del modelo en 3d que nos provee de imágenes más elaboradas con efectos en las texturas y la luz. El resultado que se obtuvo fueron imágenes de gran calidad (como se ve en las figuras 11 y 12) ya que incluso se puede ajustar la resolución a conveniencia, con la opción Freestyle permite agregarle delineados (figura 11). Esta imagen podría reemplazar tranquilamente un dibujo tradicional realizado con estilógrafo. Un gran agregado en la versión Blender 2.79 es la opción Denoising, que elimina el ruido en los renderizados. La gran ventaja del 3d es una buena asimilación de los conceptos por parte del lector, como ya se indicó anteriormente en un artículo, algo que las palabras no podrían hacerlo con facilidad. Figura 10. Modelo tridimensional de un Carábido. 21 22 23 Figura 11-12. Imágenes renderizadas a partir del modelo tridimensional. V. DISCUSIONES Dentro del cronograma de actividades se menciona métodos de recolección y evaluación de insectos plaga y benéficos para el cultivo de quinua, así mismo Cruces (2016) menciona que para un adecuado sistema de evaluación se debe considerar los siguientes pasos: sectorización del campo y recorrido del terreno, definición de las unidades de muestreo, y el establecimiento de la metodología de evaluación de cada plaga, también refiere que se puede tomar 25 a 50 plantas para la evaluación, esto dependerá de la fenología del cultivo en la que se permita el desplazamiento y facilidad para tomar un mayor número de muestras, de la extensión y uniformidad del terreno, y del personal disponible para la evaluación. Las actividades posteriores a la recolección en campo son de mucha importancia para la preservación de la muestra así como Lorea (2004) indica los insectos una vez muertos pueden tener dos destinos: ser preparados inmediatamente para la colección o conservarlos para ser preparados más adelante en el tiempo, sea cualquiera el camino a seguir, hay que tener en cuenta que en cuestión de horas los insectos se secan, tornándose inmanejables y quebradizos habiendo perdido el tiempo dedicado a la recolección; en el segundo caso se deben guardar los insectos muertos en el freezer o en el congelador hasta que se tenga el tiempo y los elementos necesarios para prepararlos para una colección, No conviene guardar muchos insectos dentro de un mismo recipiente; el problema es que se suelen enredar los distintos apéndices con las consiguientes roturas, tampoco se deben juntar insectos de diferente naturaleza dentro de un mismo recipiente; un coleóptero, con su cuerpo duro, rompería una mariposa o un himenóptero. Los métodos de evaluación para el control y prevención de plagas, Según Cruces (2016) Las plagas en el cultivo de quinua no solo son perjudiciales por el hecho de que reducen los rendimientos y la rentabilidad del cultivo, sino también porque, debido al desconocimiento de las medidas adecuadas de control, los agricultores realizan aplicaciones inapropiadas de plaguicidas, lo que lleva a cosechar un producto con alta probabilidad de contener residuos, que pone en riesgo la salud de los consumidores, imposibilita su exportación y causa perjuicios en el medio ambiente. Dada la importancia del cultivo de quinua y sus problemas fitosanitarios, es necesario establecer un programa de manejo integrado del cultivo. La instalación de mallas en las parcelas experimentales de quinua puede controlar o reducir el porcentaje de daño de aves plaga, además Gómez y Aguilar (2016) menciona beneficios indirectos en la reducción de daños por granizo y la reducción de la velocidad del viento, también menciona técnicas de ahuyento: Colocar espantapájaros, cintas brillantes alrededor del campo, plásticos brillantes en las inflorescencias, cinta vibradora anti pájaro que causan ondas 24 sonoras por efecto del viento, aparatos de sonido y ultrasonido con grabaciones de sonidos emitidos por aves depredadoras. VI. CONCLUSIONES Las actividades realizadas durante los meses de prácticas profesionales, brindan experiencias laborales sobre el manejo integrado de plagas, que es actualmente uno de los métodos eficientes y sobre todo no perjudiciales sobre el medio ambiente, además de poner en practica conocimientos adquiridos en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional del Altiplano. Durante las prácticas profesionales se realizaron una participación activa. Las experiencias dentro de las actividades programadas por el Área de Manejo Integrado de Plagas, sirvieron para afianzar la identificación de diferentes especies plaga y sus debidos controladores, los cuales tiene una función dentro del ecosistema y en la regulación de este. Las ilustraciones realizadas además de pertenecer al campo artístico, tienen una estrecha relación con la ciencia, ayudando a afianzar los conocimientos que brinda la naturaleza. Utilizando también las nuevas tecnologías que se desarrollaron por parte de la comunidad detrás de los programas de código abierto, como el software de modelado 3D Blender. Al tener una debida orientación, se logró conocer las pautas necesarias para el montaje y etiquetado de insectos, con la finalidad de obtener un museo entomológico, inclusive pueden aplicarse las nuevas tecnologías que se desarrollan, una propuesta sería un museo-insectario digital. Al obtener experiencia en el manejo integrado de plagas, se ha podido aprender a evaluar parcelas demostrativas de quinua tomando en cuenta todas las variables. Se pudo recolectar e identificar diferentes especies de carábidos presentes en los cultivos tanto de papa como de quinua. Se determinó que la instalación de las mallas frente a las aves plaga de la quinua fueron de utilidad y así reducir los daños causados por aves. La importancia de conocer y comprender el comportamiento de las especies plaga y benéficas del cultivo de quinua ayudara al agricultor obtener un rendimiento favorable de su cultivo. VII. RECOMENDACIONES Se recomienda realizar ilustraciones sobre los organismos a estudiar, debido a que esta actividad no es muy fomentada, y la tecnología respecto a ello avanzó bastante, en el campo del diseño gráfico por ejemplo, el programa Blender ofrece una variedad de herramientas para la creación y manipulación de modelos en 3 dimensiones, muy útil para elaborar ilustraciones en el campo de las ciencias. 25 Se recomienda a las personas que desempeñan la actividad agrícola utilizar metodologías y procedimientos de manejo integrado de plagas, que son amigables con la naturaleza y no recurrir al uso indiscriminado de agroquímicos o plaguicidas para erradicar plagas, ello conllevan a resultados de bajo impacto sobre el entorno y así desarrollar una agricultura sostenible. Se recomienda complementar este trabajo con otros relacionados, así como de monitoreos de plagas de aves, virus, hongos, bacterias y otros microorganismos presentes en los cultivos quinua y otros cultivos andinos. 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ANEXOS Para visualizar los modelos en 3 dimensiones, este documento esta disponible en la página web (https://documentos-modelos3d.updog.co), o puede visitarlo escaneando el código: 27 28