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DIVISIÓN DE CIENCIAS FORESTALES

“SISTEMA EXPERTO PARA LA DETERMINACIÓN DE ESPECIES ARBÓREAS NATIVAS DEL VALLE DE MÉXICO”

TESIS PROFESIONAL QUE COMO REQUISITO

PARA OBTENER EL TITULO DE

INGENIERO FORESTAL

Presentan:

Luis Antonio Olmedo Rodríguez Y Onésimo Rocha Ugalde

Chapingo, Texcoco, México. Enero de 2004.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO

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AGRADECIMIENTOS A los profesores investigadores de la Universidad Autónoma Chapingo: M.C. Ángel Leyva Ovalle, M.C. Laura Yañez Espinosa, M.C Enrique Guizar Nolasco, Dr. José Amando Gil Vera Castillo, M.C José Guadalupe Álvarez Moctezuma, Dr. Irineo L. López Cruz por su asesoría en la realización del presente trabajo. A la Universidad Autónoma Chapingo. A la División de Ciencias Forestales. A todos los maestros que nos compartieron sus conocimientos. A la Comisión Nacional Forestal por el apoyo brindado. A todas las personas que con sus aportaciones enriquecieron este trabajo.

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DEDICATORIA A Dios

A mi Familia

A mis Amigos

A las personas que han contribuido en mi formación

Onésimo Rocha Ugalde A Dios por brindarme la vida. A la memoria de mi abuela Alberta Ríos Ambris. A mis abuelos Ma. Luisa Landa y Antonio Olmedo. A mis padres Adriana Rodríguez y Simitrio Olmedo, por darme la oportunidad de emprender mi propio camino, su apoyo fue indispensable para lograrlo. Alejandra y Virgina gracias por estar en el momento preciso, con las palabras precisas, a ustedes les dedico este trabajo. A mi Tía Irma, a Don Víctor y a toda mi Familia que siempre han creído en mi y me han brindado su apoyo incondicional, gracias. A todos mis amigos, que en mis aciertos y errores han estado conmigo: Rene, Yunuen, Liuba, Brenda, Fatima, Anel, Elias, Francisco, Arturo, Sergio, Onésimo, Yory.

Luis Antonio Olmedo Rodríguez

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ÍNDICE CONTENIDO Página

AGRADECIMIENTOS ...........................................................................................................................i

DEDICATORIA.....................................................................................................................................ii

ÍNDICE ................................................................................................................................................iii

ÍNDICE DE FIGURAS ..........................................................................................................................v

ÍNDICE DE CUADROS .......................................................................................................................vi

RESUMEN..........................................................................................................................................vii

SUMARY...........................................................................................................................................viii

1. INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................1

2. OBJETIVOS ................................................................................................................................2 2.1 GENERAL ...........................................................................................................................2 2.2 PARTICULARES .................................................................................................................2

3. MARCO GEOGRÁFICO..............................................................................................................3 3.1 DESCRIPCIÓN DEL VALLE DE MÉXICO..........................................................................3

3.1.1 Localización ...........................................................................................................3 3.1.2 Relieve ...................................................................................................................3 3.1.3 Geología ................................................................................................................4 3.1.4 Hidrología...............................................................................................................5 3.1.5 Clima ......................................................................................................................6 3.1.6 Vegetación .............................................................................................................7

3.2 ESTUDIOS FLORÍSTICOS DEL VALLE DE MÉXICO.....................................................14 3.3 ESPECIES NATIVAS DEL VALLE DE MÉXICO ...............................................................15 3.4 SISTEMAS EXPERTOS ....................................................................................................18

3.4.1 Aplicación de los sistemas expertos…………………………………………………..19 3.5 SISTEMAS DE CÓMPUTO APLICADOS A RECURSOS FORESTALES........................19

3.5.1 En México ............................................................................................................19 3.5.2 En el extranjero ....................................................................................................20

4. MÉTODOS.................................................................................................................................21 4.1 ELABORACIÓN DE LA CLAVE.........................................................................................21

4.1.1 Elección de las especies y revisión de sus descripciones....................................21 4.1.2 Caracterización y agrupación...............................................................................21

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4.2 DISEÑO DE LA BASE DE DATOS....................................................................................23 4.2.1 Diseño del Modelo Relacional. .............................................................................23 4.2.2 Conversión del Modelo Relacional a Tablas. .......................................................25 4.2.3 Normalización de la Base de Datos. ....................................................................25 4.2.4 Entrevistas a expertos humanos ..........................................................................25

4.3 IMPLEMENTACIÓN DE LA BASE DE DATOS EN EL MANEJADOR INTERBASE..........26 4.4 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE LA INTERFASE DEL USUARIO DE LA BASE DE

DATOS EN C++ BUILDER 5.0 ..........................................................................................26 4.5 TOMA DE FOTOGRAFÍAS................................................................................................26 4.6 SISTEMA EXPERTO NEURONAL ....................................................................................27

5. RESULTADOS ..........................................................................................................................30 5.1 CLAVE PARA LA DETERMINACIÓN DE ESPECIES ARBÓREAS NATIVAS DEL VALLE

DE MÉXICO. .....................................................................................................................30 5.2 BASE DE DATOS..............................................................................................................30 5.3 SISTEMA EXPERTO PARA LA DETERMINACIÓN DE ESPECIES ARBÓREAS NATIVAS

DEL VALLE DE MÉXICO “ARVAMEX”..............................................................................30 5.4 MANUAL DEL USUARIO ..................................................................................................30

5.4.1 Instalación del software........................................................................................30 5.4.2 Entrada al sistema ...............................................................................................31 5.4.3 Pantalla de inicio .................................................................................................31 5.4.4 Ingreso de restricciones .......................................................................................33 5.4.5 Inferir ....................................................................................................................35 5.4.6 Descripción de la Especie ....................................................................................35 5.4.7 Descripciones del Género ....................................................................................36 5.4.8 Descripciones de la Familia .................................................................................36 5.4.9 Glosario................................................................................................................36 5.4.10 Ejemplo del manejo del sistema...........................................................................38

5.5 CONSULTA DINÁMICA.....................................................................................................45 5.6 VALIDACIÓN.....................................................................................................................47

6. DISCUSIÓN...............................................................................................................................48 6.1 COMPARACIÓN ENTRE LAS CLAVES DICOTÓMICAS Y EL SISTEMA EXPERTO ......48 6.2 COMPARACIÓN ENTRE OTROS SOFTWARE Y EL SISTEMA EXPERTO ....................48

7. CONCLUSIONES ......................................................................................................................50

8. RECOMENDACIONES..............................................................................................................51

9. BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................................................52

10. ANEXOS ...............................................................................................................................55

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura Página

1 GRUPOS DE DIFERENCIACIÓN. ............................................................................................... 22 2 ERROR MÍNIMO OBTENIDO EN EL ENTRENAMIENTO PARA LA DIVISIÓN ANGIOSPERMAE. ..........................27 3 ARQUITECTURA Y PARÁMETROS DE ENTRENAMIENTO PARA LA DIVISIÓN ANGIOSPERMAE.................. 28

4 ERROR MÍNIMO OBTENIDO EN EL ENTRENAMIENTO PARA LA DIVISIÓN GYMNOSPERMAE. ................... 28

5. ARQUITECTURA Y PARÁMETROS DE ENTRENAMIENTO PARA LA DIVISIÓN GYMNOSPERMAE. .............. 29

6. ENTRADA AL SISTEMA “ARVAMEX”....................................................................................... 31

7. PANTALLA DE INICIO DEL SISTEMA “ARVAMEX”. ..................................................................... 32

8. PANTALLA DEL COMPONENTE HOJA...................................................................................... 33

9. PANTALLA DEL COMPONENTE FRUTO.................................................................................... 34

10. PANTALLA DEL COMPONENTE FLOR...................................................................................... 34

11. SELECCIÓN DE LA PALABRA EN EL LISTADO DEL GLOSARIO. ....................................................... 37

12. RESULTADO DE LA BÚSQUEDA EN EL GLOSARIO. ...................................................................... 37

13. SELECCIÓN DE LA DIVISIÓN DE ENTRADA AL SISTEMA. .............................................................. 38

14. SELECCIÓN DE UNA RESTRICCIÓN......................................................................................... 39

15. CONSULTA CON LAS RESTRICCIÓN SELECCIONADA .................................................................. 40

16. NÚMERO DE ESPECIES QUE CUMPLEN CON LAS RESTRICCIONES INGRESADAS. ................................ 40

17. RUTA CRÍTICA PARA LA DETERMINACIÓN DE LA ESPECIE. .......................................................... 41

18 . SELECCIÓN DE LA CARACTERÍSTICA DECISIVA. ....................................................................... 42

19. RESULTADO DE LA DETERMINACIÓN. .................................................................................... 42

20. DESCRIPCIÓN DE LA ESPECIE. .............................................................................................. 43

21. CONSULTA DE LAS DESCRIPCIONES DEL GÉNERO. .................................................................... 44

22. CONSULTA DE LAS DESCRIPCIONES DE LA FAMILIA .................................................................. 44

23. CONSULTA DINÁMICA REALIZADA POR EL SISTEMA.................................................................. 46

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ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro Página

1 REPRESENTACIÓN EN TABLA DE LA ENTIDAD FILOTAXIA…………………….……….25

2 ESTRUCTURAS QUE CONSIDERA EL SISTEMA EXPERTO PARA CADA DIVISIÓN................33

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RESUMEN Con la intención de facilitar el proceso de determinación botánica y para solventar algunas dificultades que se presentan en la utilización de los métodos tradicionales se elaboró un Sistema Experto para la determinación de especies arbóreas nativas del Valle de México. El motor principal del Sistema denominado “ARVAMex” es una base de conocimiento que contiene información detallada sobre las 79 especies arbóreas nativas del Valle de México, esta recopilación fue resultado de una revisión bibliográfica enriquecida con las aportaciones de expertos en él área de botánica. La base de conocimientos se sometió a una red neuronal, se obtuvieron los valores ponderados de cada carácter. Con ellos se construyó la herramienta inferir, a través de la cual el usuario puede observar los caracteres con mayor peso en la determinación. La interfase con el usuario se programó en Builder C++ 5.0 con programación orientada a objetos. El sistema corre en ambiente Windows 98 o superior. La estructura del programa está conformada por tres componentes: hoja, fruto y flor, cada uno con sus respectivas imágenes, el usuario puede navegar de un componente a otro de acuerdo a la información con la que cuente. La adquisición de información es de manera dinámica; ya que el usuario puede iniciar el proceso por la característica que deseé y eliminar aquellas en las que no esté seguro. Una vez que el usuario llegue al resultado, a través de la opción verificar, podrá corroborar con las imágenes y descripciones. El sistema cuenta con las descripciones de las Familias y los Géneros, tiene un glosario de más de mil términos botánicos.

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SUMARY With the intention of facilitating the process of botanical determination and to pay some difficulties that are presented in the use of the traditional methods, was elaborated an Expert System for the determination of native arboreal species of the Valley of Mexico. The main motor of the System "ARVAMex" is a base of knowledge that contains detailed information of the 79 native arboreal species of the Valley of Mexico, this summary it was been of a bibliographical revision enriched with the contributions of experts in botany. To obtain the pondered values of each characteristic the base of knowledge underwent a neuronal network. With them was built the tool “inferir", through which the user can observe the characters with more weight in the determination. The interface with the user was programmed in Builder C++ 5.0 with programming guided to objects. The system runs in ambient Windows 98 or superior. The structure of the program is conformed by three components: leaves, fruit and flower, each one with their respective images, the user can navigate from a component to another according to the information with which counts. The acquisition of information is dynamic; the user can begin the process for any characteristic, to introduce those in those that this sure one and otherwise he will be able to eliminate them. Once the user arrives to the result, through the option to verify, he will be able to corroborate with the images and descriptions. The system has the descriptions of the Families and the Goods, it has a glossary of more than a thousand botanical terms.

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INTRODUCCIÓN El Valle de México alberga una gran diversidad de especies vegetales y animales. Sin embargo, el mal uso de los recursos naturales e incluso, nuestro descuido, han traído consigo la alteración de los ecosistemas, la desaparición de taxa animales y vegetales, la disminución de mantos acuíferos, el empobrecimiento del suelo y la contaminación del aire (Gobierno del Estado de México, 2001). De acuerdo con Vázquez (1989) existen diferentes grados de alteración de las comunidades naturales que constituyen un ecosistema, que van desde la simple explotación de algunos recursos vegetales y que conducen a cambios en las densidades demográficas, hasta la introducción de especies exóticas por actividad humana. Por lo tanto es importante impulsar la investigación sobre dichos recursos naturales y sobre su ecología básica y de esta manera brindar el conocimiento que permita un mejor manejo de tales comunidades. Diversos investigadores y coleccionistas han realizado estudios botánicos con el fin de describir y reconocer su flora, como Rzedowski (1979, 1985, 1990, 2001) en su obra sobre la flora fanerogámica de Valle de México integró las descripciones de las familias, géneros y especies distribuidas en el área en cuestión y claves de determinación botánica, así como los autores Reiche (1963) y Sánchez (1968) han realizado trabajos similares. Ante dicho escenario este trabajo contribuye a tales conocimientos a través de una herramienta más amable y más completa. Se trata de un sistema experto que intenta solventar las dificultades en el uso de claves dicotómicas y policlaves de identificación botánica y, está dirigido a las personas interesadas en conocer y determinar las especies arbóreas nativas del Valle de México. El sistema experto denominado “ARVAMex” tiene como motor principal una base de datos con información botánica detallada de 79 especies. Una de sus ventajas es la opción inferir que permite realizar la determinación solo con la información más relevante; admite el acceso dinámico de la misma; da la oportunidad al usuario de ver los resultados preliminares, cuenta con un glosario botánico, imágenes de las estructura hoja, flor y fruto, cono, descripciones de las familias, géneros y especies.

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OBJETIVOS

1.1 GENERAL

• Elaborar un sistema experto, para determinar y caracterizar las especies arbóreas nativas del valle de México.

1.2 PARTICULARES

• Diseñar e Instrumentar una base de datos con información botánica actualizada.

• Elaborar un glosario digital como herramienta para la determinación de las especies.

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MARCO GEOGRÁFICO

1.3 DESCRIPCIÓN DEL VALLE DE MÉXICO

Existen varias descripciones del Valle de México, las cuales difieren entre si. Para el presente trabajo se tomó como base la descripción de Rzedowski (2001), por ser la más completa y reconocida.

1.3.1 Localización

El valle de México tiene una superficie aproximada de 7500 km2 y su forma es ligeramente alargada en el sentido Nornoreste-Sursuroeste. Su eje mayor es de unos 130 Km, mientras que la anchura máxima alcanza cerca de 90 Km Las coordenadas geográficas correspondientes a los puntos extremos son: 19°02' y 20°12' de latitud Norte, 98°28' y 99°32' de longitud Oeste. Definido de tal manera el valle de México incluye prácticamente toda la superficie del Distrito Federal, cerca de la cuarta parte de la del Estado de México y más o menos 7% de la del estado de Hidalgo, además de muy pequeñas extensiones de los estados de Tlaxcala, Puebla y de Morelos. (Ver anexo 1).

1.3.2 Relieve

Las montañas más importantes del valle de México, tanto por su extensión como por su altura, se localizan en los márgenes del mismo y en particular destacan las que circundan la cuenca de los lados sureste, sur y suroeste. La sierra Nevada es la que alcanza las mayores altitudes con el Popocatépetl (5452 m), el Iztaccíhuatl (5284 m), el Telapón (3996 m) y el Tláloc (4130 m) como prominencias principales, en los dos primeros su elevación excede por más de mil metros el límite de la vegetación arbórea y es suficiente para permitir la existencia de nieves perpetuas y de pequeños glaciares. En la sierra del Ajusco (llamada a veces sierra de Chichinautzin), destaca el cerro Ajusco, cuya

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cumbre alcanza la altitud de 3929 m, sobresaliendo por su altura y por sus pendientes pronunciadas, pues las demás montañas de este conjunto con declive hacia el valle de México presentan en general laderas suavemente inclinadas, coronadas a menudo por un cráter relativamente pequeño en forma de cono truncado. La sierra de las Cruces y el Monte Alto ofrecen desde el fondo del valle el aspecto de una cadena montañosa alargada y bastante uniforme. Su cresta mantiene altitudes cercanas a 3400 m y la prominencia más alta es el cerro Muñeco con 3840 m. Las sierras de Monte Bajo y de Calpulalpan son prolongaciones hacia el norte del Monte Alto y de la sierra Nevada respectivamente; sus cumbres más altas sobrepasan la cota de 3000 m. Entre las montañas limítrofes de la parte septentrional del valle de México sobresalen por sus alturas el cerro Xihuingo y la sierra de Pachuca. En la parte boreal los más destacados son la sierra de los Pitos y el cerro Gordo que miden 2900 y 3050 m de altitud respectivamente. La sierra de Guadalupe está aproximadamente en el centro de la cuenca, ocupa en su totalidad unos 100 Km y la cumbre más alta alcanza poco menos de 3000 m de altitud. Hacia el sur las elevaciones aisladas más sobresalientes son la sierra de Santa Catarina (± 2750 m) y el cerro del Pino (± 2800 m), situadas una al lado de la otra, aunque tienen forma y edad diferente. En las partes media y alta de las montañas la única garganta de cierta magnitud existente en el valle de México es la cañada de Contreras, ubicada en la sierra de las Cruces; le siguen en importancia algunas barrancas que descienden del macizo del Iztaccíhuatl.

1.3.3 Geología

Las andesitas y los basaltos son los constituyentes de los cuerpos montañosos más frecuentes en el área, aunque el último tipo mencionado cubre también importantes extensiones en forma de corrientes de lava poco intemperizada. Las andesitas abundan a lo largo de todo el valle, mientras que los basaltos son mucho más comunes en la parte sur. Rocas menos frecuentes, a menudo localizadas en zonas pequeñas, son las dacitas y las riolitas.

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Los depósitos piroclásticos (materiales de origen volcánico transportados por el aire o por el agua) de diversos tipos afloran en amplias superficies de la región y frecuentemente se intercalan entre rocas provenientes directamente de los derrames lávicos, pero por otra parte cubren grandes áreas en forma de abanicos ubicados al pie de muchas sierras. Tales depósitos están constituidos principalmente por tobas y brechas y en mucho menor proporción por areniscas, lutitas, arenas sueltas y algunos otros tipos de rocas. Los sedimentos aluviales cubren más de la mitad de la extensión del valle, ocupando una gran franja continúa en su fondo, que se prolonga desde Pachuca y Huehuetoca hasta Otumba, Texcoco, Xochimilco y Chalco. Además, caracterizan las partes poco inclinadas de las regiones de Amecameca y de Ciudad Sahagún, y en forma de enclaves de diferentes tamaños se presentan prácticamente por todas partes. Los ubicados por debajo de la cota de 2243 msnm son definitivamente de origen lacustre, caracterizándose en general por una alta proporción de limos y arcillas. Los de otros sitios por lo común son de textura más gruesa y en las partes altas de los abanicos aluviales así como en los cauces de muchos torrentes predominan gravas y piedras.

1.3.4 Hidrología

El valle de México es una cuenca hidrográfica endorreica, pudiendo observarse características notables derivadas de las condiciones de ausencia de drenaje exterior, que deben haber prevalecido durante largo tiempo. En la actualidad la cuenca tiene desagüe artificial hacia el río Tula a través de obras de ingeniería como el Tajo de Nochistongo, el Gran Canal, los túneles de Tequisquiac y el túnel del Emisor Central del Sistema de Drenaje Profundo y por consiguiente algunos autores la consideran tributaria del sistema del río Panuco, que vierte hacia el Golfo de México. Además de tener límites con la cuenca del Panuco, el valle de México presenta parteaguas que lo deslindan de las cuencas de los ríos Balsas y Lerma, ambas correspondientes a la vertiente pacífica, y otros que lo separan de varias pequeñas cuencas endorréicas, situadas hacia el sur, el este y el noreste. Los fondos de tales cuencas endorréicas están situados a niveles más altos que el fondo lacustre del valle de México y al menos algunos deben tener desagüe subterráneo hacia este último.

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Las únicas corrientes permanentes de agua, si se exceptúan las obras de drenaje de las zonas urbanas, se localizan en la actualidad en las regiones montañosas, principalmente en el Monte Alto, en la sierra de las Cruces y en la sierra Nevada. El cauce más largo en el valle de México es el que corresponde al río de las Avenidas de Pachuca, mismo que recoge las aguas de la parte boreal de la cuenca y recorre más de 50 Km hacia el SW para desembocar en el lago de Zumpango, siendo su principal afluente el río Papalotla que drena la porción nororiental. El más caudaloso es el río Cuautitlan, que recoge las aguas del Monte Alto y que en la actualidad comunica con el Tajo de Nochistongo para el desagüe de sus avenidas. El lago de Texcoco por su ubicación en la parte más baja del valle y ausencia absoluta de drenaje natural ha constituido el sitio de mayor concentración de sales solubles, cuyo exceso se ha ido impregnando en el suelo y en el subsuelo, llegando probablemente a considerables profundidades.

1.3.5 Clima

Por su latitud entre 19° y 21°, así como por su altitud superior a 2000 m, el valle de México se caracteriza por un clima tropical de altura. Se asemeja por un lado a los templados y los fríos por sus valores de temperatura media anual y por el otro lleva las características de climas tropicales, en los cuales no existen estaciones térmicas muy marcadas, en cambio las estaciones hídricas pueden ser manifiestas. Además, posee algunos rasgos propios, entre los que destacan las notables diferencias de temperatura que ocurren a menudo durante el día. Otro de los factores determinantes de mayor significación para el clima del valle de México son los vientos alisios, procedentes del golfo de México, que acarrean el aire húmedo necesario para las precipitaciones. Durante la parte seca del año predominan con frecuencia vientos secos que provienen del oeste. Las perturbaciones ciclónicas que se originan entre junio y octubre tamo en el Atlántico como en el Pacífico no llegan a penetrar con toda su fuerza al valle de México, pero algunas provocan en él periodos de copiosas y prolongadas lluvias. Las incursiones de masas de aire frío procedentes del norte son más o menos frecuentes en diciembre, enero y febrero, siendo las principales responsables de las temperaturas bajas y muchas veces también de lapsos pasajeros de nubosidad.

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La orografía accidentada de la cuenca se traduce en una diversidad climática muy grande y a menudo las condiciones varían significativamente de un lugar a otro a pesar de la corta distancia que los separa. En su conjunto el área representa un mosaico climático complejo con muchos gradientes individuales que con frecuencia se sobreponen. La precipitación aumenta por lo general con la altitud, aun cuando cada declive suele tener su propio gradiente individual influido por numerosos factores y además es interésame notar que a partir de 3300 a 3500 m.s.n.m. la relación se invierte, pues llueve cada vez menos al ir ganando altura. Basados en la clasificación de Koeppen (1948), los climas del valle de México se ubican dentro de tres categorías principales:

• BSkwg - Abarca en el valle de México casi toda la zona con precipitación media anual inferior a 600 mm anuales

• Cwbg - Abarca en el valle de México casi toda la zona con precipitación media anual superior a 600 mm anuales

• ET - Abarca en el valle de México las partes más alcas de las sierras Nevada, del Ajusco y de las Cruces.

1.3.6 Vegetación

A continuación se describen las comunidades vegetales que se encuentran en el valle de México.

Bosque de Abies

Esta es una comunidad bien definida desde los puntos de vista fisonómico, ecológico y florístico. Se presenta generalmente en altitudes entre 2700 y 3500 m, a veces sobrepasando un poco estos límites, casi siempre sobre suelos profundos, bien drenados, ricos en materia orgánica y húmedos durante todo el año. La precipitación media anual es del orden de 1000 a 1400 mm y la temperatura media anual varía de 7.5 a 13.5 °C. Su distribución se concentra en las serranías de la mitad meridional del valle, aun cuando existen pequeños manchones en la parte más alta de la sierra de Pachuca y uno ya prácticamente vestigial en el cerro Xihuingo.

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El bosque es perennifolio, denso y más bien alto, pues su dosel mide de 20 a 40 m. Presenta por lo general uno o dos estratos arbóreos y la densidad de la cubierta arbustiva y herbácea es escasa en condiciones naturales, pero aumenta considerablemente con el disturbio. El suelo a menudo está revestido casi totalmente por musgos, en cambio los líquenes prevalecen como organismos epifíticos. Las trepadoras son escasas y a menudo completamente ausentes. La especie dominante y con frecuencia exclusiva en el estrato superior es Abies religiosa; de otros árboles a veces presentes pueden mencionarse: Alnus jorullensis, Cupressus lusitanica, Quercus

laurina, Salix paradoxa, Psedotsuga macrolepis, Garrya laurifolia, Prunus serotina spp. capuli.

Bosque mesófilo de montaña

En las laderas abruptas y fondos de algunas cañadas situadas en los declives inferiores del Iztaccíhuatl y de la sierra de las Cruces se desarrolla este tipo de vegetación, ocupando un área reducida, que en su totalidad posiblemente no pasa en el valle de 2 km2. Se le observa entre 2500 y 2800 m de altitud, en sitios protegidos de insolación fuerte y de los vientos, donde la precipitación media anual excede de 1000 mm y la temperatura en promedio anual varía de 12 a l4 ºC. Los suelos son por lo general profundos, ricos en materia orgánica y húmedos durante todo o casi codo el año. El bosque mide de 10 a 25 m de alto, es denso, la mayoría de sus componentes son de hoja perenne y aunque algunos son caducifolios, la comunidad es verde en toda época del año. Son frecuentes las trepadoras leñosas y en general también las epífitas, entre las cuales destacan museos y helechos Las especies dominantes varían de un lugar a otro, pero Clethra mexicana, Cornus disciflora, Garrya

laurifolia, Ilex tolucana, Meliosma dentata, Prunus prionophylla y Quercus laurina son las que más frecuentemente prevalecen. Otros árboles más o menos abundantes, aunque no necesariamente presentes en todas las localidades son: Abies religiosa, Alnus acuminata ssp. arguta, Buddleia

cordata, Cornus excelsa, Cupressus lusitanica, Eupatorium mairetianum, Pinus ayacahuite, P.

patula, P. pseudostrobus, Prunus serotina, spp. capuli, Quercus rugosa, Sambucus nigra var. canadensis, Viburnum stenocalyx .

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Bosque de Pinus

Los pinares, en general, son comunidades muy características de las montañas de México y se les encuentra también en muchas partes del valle. Considerados en su conjunto, se pueden localizar en altitudes entre 2350 y 4000 m, pero en realidad se trata de varias asociaciones vegetales distintas en las que prevalecen especies diferentes del género Pinus. En general prosperan en lugares en que llueve entre 700 y 1200 mm anuales, aunque en ocasiones pueden trascender de estos límites. Crecen en suelos profundos o someros y veces bastante rocosos. Las trepadoras y las epífitas son escasas y en general, aunque no siempre, los pinares tienen un sotobosque relativamente pobre en arbustos, pero con abundancia de gramíneas amacolladas. Tal condición está correlacionada con los frecuentes incendios que sufren escás comunidades vegetales. Entre 2350 y 2600 m de altitud los pinares son casi exclusivamente dominados por Pinus leiophylla. Se trata de bosques mixtos, en los que intervienen una o varias especies de Quercus y a veces algunos otros árboles. Los bosques de Pinus montezumae se observan con mas frecuencia en altitudes entre 2500 y 3100 m, también casi siempre en la mitad meridional del valle. Son moderadamente altos (20-30 m) densos y con frecuencia bastante puros, aunque en ocasiones entran en su composición otras especies de Pinus, así como algunas de Quercus, Abies, Arbutus, Alnus, Salix y Buddleia. Los pinares que crecen a mayor altitud son los dominados por Pinus hartwegii se desarrollan por lo común entre las cotas de 2700 y 4000 m, a menudo sobre laderas de fuerte pendiente y al menos sus raíces superiores corresponden en realidad al piso subalpino. Son relativamente bajos (5 a 20 m) y más bien medianamente densos a francamente abiertos, sobre todo cerca del límite de la vegetación arbórea, pues en ocasiones la cobertura del estrato herbáceo es mayor que la de los árboles. En general los bosques son puros, pero también se han observado comunidades mixtas con Alnus jorullensis, otras veces con presencia de Quercus y Juniperus. Pinares de distribución más restringida en el valle son los de Pinus teocote, de P. pseudostrobus y de P. patula; los últimos dos son propios de clima o microclima más húmedo y llevan en su composición a otras especies arbóreas.

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Bosque de Quercus

Los encinares arbóreos son también bosques frecuentes en la zona montañosa del valle de México y en épocas pasadas eran mucho más extendidos que ahora. Prosperan en altitudes entre 2330 y 3100 m, sobre suelos profundos o someros, en áreas en que llueve 700 a 1200 mm en promedio anual y por consiguiente ocupan habitáis muy similares a los correspondientes al bosque de Pinus. De manera análoga también existen en la cuenca varios tipos de encinares que difieren entre sí en cuanto a sus especies dominantes, altura, fenología y otras características. En su mayoría los bosques de Quercus del valle de México son más bien bajos, pues miden de 5 a 12 m, y moderadamente densos. Muchos pierden la hoja por un periodo de varias semanas, otros son perennifolios o prácticamente perennifolios. En altitudes por debajo de 2300 m los árboles dominantes son con frecuencia Quercus laeta, Q.

deserticola, Q. crassipes y Q. obtusata, conviviendo generalmente en una determinada localidad más de una especie de encino. A menudo Pinus leiophylla también forma parte de la asociación. Entre las cotas de 2500 y 2800 m el bosque de Quercus rugosa, de hojas moderadamente grandes y rígidas, es el más característico. Este bosque puede ser puro, aun cuando más frecuentemente se le asocian Q. mexicana o Q. crassipes, Arbutus xalapensis y algunas especies de Pinus, así como Cupressus. Garrya y Clethra pueden ser acompañantes ocasionales. En algunos lugares cercanos a Amecameca los bosques de Q. rugosa alcanzan la altura de 25 m, en cambio en el Pedregal de San Ángel y en ciertas localidades de la parte boreal del valle los árboles se presentan en forma muy baja, casi arbustiva. A mayores altitudes, entre 2800 y 3100 m, el más extendido es el encinar de Quercus laurina, de hojas relativamente delgadas y más bien bajo. Con este árbol conviven a veces Q, crassifolia. Q.

rugosa, Abies, Arbutus, Juniperus y algunas especies de Pinus. En los encinares característicos de lugares más secos, sobre todo de la parte septentrional del valle, pueden ser dominantes Quercus microphylla, Q. greggii y Q. mexicana. Son bosques muy bajos (3 a 5 m de alto) y a menudo bástame abiertos.

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Bosque de Juniperus

Se trata de una comunidad abierta y baja que apenas amerita el término de bosque. Ocupa extensiones relativamente grandes sobre laderas de cerros y también en lugares más o menos planos en las partes norte, noreste y este del valle, en altitudes entre 2450 y 2800 m. Las temperaturas medias anuales varían de 11 a 14 °C y el promedio anual de la precipitación puede estimarse entre 600 y 800 mm. La especie dominante es Juniperus deppeana, un arbolito de 3 a 6 m de alto, siempre verde, pero de hojas; escamosas muy pequeñas. Las trepadoras y las epífitas son en general escasas o ausentes. Los árboles tienen entre sí mucho espacio libre que favorece la presencia de arbustos y plantas herbáceas heliófitas. La asociación de Juniperus deppeana, al menos en la mayor parte de las localidades que ocupa en el valle de México, no parece ser una comunidad clímax, sino más bien una fase de sucesión secundaria que se establece después de la destrucción de los bosques de Pinus y de Quercus. Además de Juniperus. deppeana existen en el valle J. monticola y J. flaccida.

Matorral de Quercus

Esta es una comunidad arbustiva baja dominada por Quercus frutex, especie que forma una cubierta muy densa debido a su reproducción vegetativa a través de las partes subterráneas. Es particularmente frecuente en el sector noreste del valle, pero también se le encuentra en las partes norte, este, oeste y centro y esporádicamente en el extremo sur. Se ha observado entre 2350 y 3100 m de altitud, sobre suelos poco profundos, con precipitación media anual de 900 mm y temperatura de 9 a 13°C en promedio anual. La altura de este matorral varía entre 20 y 100 cm con mayor frecuencia entre 40 y 80 cm. La planta dominante es de hoja caediza, aunque pierde el follaje sólo por un periodo breve.

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Pastizales

Bajo el rubro de pastizales se consideran los tipos de vegetación en que predominan las gramíneas. En el valle de México existen cuando menos cinco tipos de comunidades vegetales en que el papel principal corresponde a los zacates y que en su conjunto existen prácticamente desde 2250 hasta 4300 m de altitud. El pastizal de Hilaria cembroides es el más importante de todos en cuanto a la superficie que ocupa. Prospera principalmente en laderas de pendientes moderadas de lomeríos y cerros entre 2300 y 2700 m de altitud, con precipitación media anual de 600 a 750 mm. Las especies que con mayor frecuencia acompañan a la dominante son: Abildgaardia mexicana, Bouteloua radicosa, B. hirsuta y Stevia serrata.

Matorrales xerófilos

Se agrupan bajo este nombre varias comunidades arbustivas que se desarrollan de manera preferente en las porciones más secas del valle. Son muy frecuentes y cubren mucha superficie en la parte septentrional de la cuenca, pero también existen en el centro y el sur de la misma. Se desarrollan en altitudes de 2250 a 2700 m, sobre suelos someros o profundos de laderas de cerros con precipitación media anual generalmente comprendida entre 400 y 700 mm y con temperatura de 12 a l6°C en promedio anual. Existen diferentes tipos de matorral, los más estudiados son: El matorral de Hechita: Es un matorral espinoso, bajo y denso, comúnmente de 30 a 80 cm de alto, en el cual predominan fisonómicamente arbustos siempre verdes con hojas en roseta. El matorral de Eysenhardtia es frecuente en el sector central del valle (sierra de Guadalupe) y también se presenta en la parte meridional. Es un matorral alto (de tres a cuatro metros), generalmente denso y mucho menos espinoso que los anteriores.

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El matorral de Senecio praecox es característico de terrenos muy rocosos y pobres en suelo y el área continua es más grande que ocupaba corresponde a la parte baja del Pedregal de San Ángel, que es una corriente de lava basáltica de edad relativamente reciente. Se trata de un matorral abierto, con fuerte desarrollo del estrato herbáceo.

Vegetación halófila

Comprende las comunidades vegetales que habitan los suelos salinos, alcalinos y mal drenados de los fondos de antiguos lagos, situados en la parte más baja del valle, a un poco menos de 2250 m de altitud.

Vegetación acuática y subacuática

En otras épocas la vegetación acuática ocupaba grandes extensiones del valle de México. En el momento actual la diversidad de la vegetación acuática ya no es tan grande, pero aún es considerable. Los tipos más conspicuos de comunidades arraigadas y emergidas son los "tulares" de Typha latifolia y de Schoenoplectus spp., presentes principalmente en los lagos de Texcoco y de Zumpango y en mucho menor extensión en otras partes; estos rulares a veces alcanzan 2 a 3 m de alto. De menor talla son las comunidades en que dominan varías especies de Polygonum, de Cyperus, de Juncus, de Echinochloa, de Hydrocotyle, de Eleocharis, de Bidens, así como de Berula, Sagittaria, Ludwigia y algunas otras, frecuentes sobre todo en los bordes de canales y de zanjas tamo de Xochimilco, como de otros sitios.

Otras comunidades vegetales

Además de las anteriores existen en el valle de México otros tipos de vegetación, ya sea de distribución muy restringida, o bien, sin composición florística definida. Se trata, en la mayor parte de los casos, de comunidades secundarias. Cabe mencionar entre estas el bosque de Alnus Jorullensis, un poco más frecuente el matorral de Baccharis conferta, matorrales con dominancia de especies de Eupatorium, de Senecio y de otros arbustos, el bosque de Bursera cuneata, bosquete de Ipomoea murucoides.

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1.4 ESTUDIOS FLORÍSTICOS DEL VALLE DE MÉXICO

El valle de México es una región de vital importancia al albergar grandes poblaciones, lo que ha motivado a que sea estudiada desde el punto de vista botánico. Rzedowski (2001) hizo una descripción de colecciones y estudios botánicos en el área, de los cuales se reseña el trabajo de Francisco Hernández (1570-1577), enviado especialmente por el Rey de España, viajó a través del país durante siete años, Martín Sessé y José Marino Mociño exploraron en los años 1787 y 1788 diversos lugares del valle de México. Alexander von Humboldt y Aimé Bonpland emprendieron varios viajes al interior del país en 1803 y 1804. Eugene Bourgeau, miembro de la Comisión Científica Francesa, fue el primer botánico en forma sistemática que se ocupó de la flora de los alrededores de la Ciudad de México. Manuel Urbina y Fernando Altamirano, a finales del siglo XIX y en los primeros años del siglo XX, colectaron los primeros ejemplares que comenzaron a formar parte de los herbarios del Museo Nacional y del Instituto Médico Nacional (actual Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México), son además los primeros en hacer publicaciones relacionadas con la flora del valle de México. Alfonso L. Herrera (1891) publicó el primer análisis fitogeográfico de la flora del valle. Guillermo Gándara y Carlos (Kart Friedrich) Reiche fueron los botánicos activos en el valle durante la época de la Revolución Mexicana (1910 y 1917). Reiche preparó una descripción general de la vegetación de los alrededores de la ciudad de México (1914, 1923), de una evaluación estadística de la flora (1924) y posteriormente en la elaboración de una flora excursoria (1926), obras que marcan una nueva etapa en el conocimiento botánico de la región. También, destaca la lista florística del valle de Teotihuacan, preparada por Conzatti et al. (1922). En la segunda mitad del siglo XX sobre salen los trabajos de Ladislao Paray, activo entre 1935 y 1962, sus ejemplares están en los herbarios de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Insitito Politécnico Nacional y en el Instituto de Biología. Oscar Sánchez, editó un libro en 1969 titulado “La flora del valle de México”, ilustrado y de mucha utilidad para la identificación de las plantas más comunes de la región.

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1.5 ESPECIES NATIVAS DEL VALLE DE MÉXICO

Álvarez Moctezuma (2001, no publicado) realizó una lista de las especies nativas del valle de México, basado en los trabajos de Rzedowski (1979, 1985, 1990), Reiche (1963) y Sánchez (1968), utilizando la clasificación de Cronquist (1979). La lista se tomó como base y se actualizó con Rzedowski (2001). Especies arbóreas nativas del valle de México:

1. Abies religiosa (HBK.) Cham. & Schl 2. Acacia angustissima (Mill.) Kuntze. 3. Acacia schaffneri (Wats.) Hermann. 4. Acer negundo var. mexicanum. (DC.) Standl. & Steyerm. (Negundo mexicamum DC, A.

mexicanum Pax) 5. Alnus acuminata spp. arguta (Schlecht.) Furlow (Alnus arguta (Schl.) Spach). 6. Alnus acuminata spp glabrata (Fern .) Furlow (Alnus glabrata Fern.) 7. Alnus jorullensis HBK. spp jorullensis (Alnus jorullensis Fer) 8. Alnus jorullensis ssp. lutea Furlow. 9. Amelanchier denticulata (HBK.) Koch. 10. Arbutus tessellata Sorensen. 11. Arbutus xalapensis H.B.K (A. glandulosa Mart. & Gal., A. macrophylla Mart. & Gal., A.

prunifolia Kl., A. varians Benth.). 12. Berberis moranensis Hebenstr. & Ludw. 13. Buddleia cordata H.B.K. ssp. cordata (B. humboltdiana Schulets & Schulets, B. macrophylla

Kunth) 14. Bursera cuneata (Schl.) Engl. (Elaphrium cuneatum Schlecht). 15. Bursera fagaroides (H.B.K.) Engl. var. Fagaroides 16. Caesalpinia cacalaco Humb & Bonpl. 17. Casimiroa edulis Llave & Lex. 18. Cercocarpus macrophyllus C. Schneid. 19. Clethra mexicana A. DC. (C. quersifolia Lindl). 20. Cornus disciflora Moc. & Sessé ex DC. 21. Cornus excelsa H.B.K. (C. tolucencis H.B.K.)

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22. Crataegus mexicana (HBK.) Steud. 23. Cupressus benthamii Endl. 24. Cupressus lusitanica Mill (C. lindleyi Klotzsch). 25. Erythrina coralloides DC. 26. Eupatorium mairetianum DC. 27. Eysenhardtia polystachya (Ort.) Sarg. (E. amorphoides H.B.K.). 28. Fraxinus uhdei (Wenzig) Lingelsh. 29. Garrya laurifolia Benth. ssp. laurifolia. 30. Garrya laurifolia ssp. racemosa (Ramírez) Dahling 31. Garrya longifolia Rose. 32. Ilex tolucana Hemsl. 33. Ipomoea murucoides Roem. & Schult. 34. Juniperus deppeana Steud. 35. Juniperus flaccida Schiechr. 36. Juniperus montícola Martínez f. monticola. 37. Litsea glaucescens HBK. 38. Meliosma dentata (Liebm) Urban. 39. Mimosa aculeaticarpa Ort. var. aculeaticarpa (M. acanthocarpa Benth.). 40. Nolina parviflora (HBK) Helms. (Colrdyline parviflora H.B.K., N. altamiranoa Rose) 41. Pinus ayacahuite Schiecht. var. ayacahuite. 42. Pinus ayacahuite var. veitchii (Roezl) Shaw. 43. Pinus hartwegii Lindl. (P. rudis Lindl) 44. Pinus leiophylla Schiecht. & Cham. 45. Pinus montezumae Lamb. 46. Pinus patula Schiecht. & Cham. 47. Pinus pseudostrobus Lindl. 48. Pinus teocote Schiecht. & Cham 49. Populus fremontii ssp. mesetae Eckenwaider. 50. Populus tremuloides Michx. 51. Prosopis laevigata (Willd.) M.C. Johnst. 52. Prunus prionophylla Standl

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53. Prunus serotina Ehrh. 54. Pseudotsuga macrolepis Flous. 55. Quercus candicans Née. 56. Quercus castanea Née (Q. pulchella H. & B., Q. axillaris Trel.). 57. Quercus crassifolia H. & B. 58. Quercus crassipes H. & B. (Q. mexicana sensu Trel). 59. Quercus deserticola. Trel. 60. Quercus dysophylla Benth. 61. Quercus frutex Trel. 62. Quercus glabrescens Benth. 63. Quercus glaucoides Mart. & Gal. 64. Quercus greggii Trel. 65. Quercus laeta Liebm. 66. Quercus laurina H. & B. 67. Quercus mexicana H. & B. 68. Quercus microphylla Née. 69. Quercus obtusata H. & B. 70. Quercus potosina Trel. 71. Quercus rugosa Née 72. Salix bonplandiana HBK. 73. Salix cana Mart. & Gal. 74. Salix mexicana Seemen. 75. Salix oxylepis Schn. 76. Salix paradoxa HBK. (S. oxyiepis Schneld.) 77. Senna multiglandulosa (Jacq.) Irwin & Barney (Cassia tomentosa L. f.). 78. Taxodium mucronatum Ten. 79. Wigandia urens (Ruiz & Pavón) H.B.K. (W. caracasana H.B.K., W. kunthii Choisy, W.

scorpioides Choisy).

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1.6 SISTEMAS EXPERTOS

De acuerdo con Gallant (1993), un sistema experto es un programa de computadora que desarrolla una tarea normalmente hecha por un experto humano. A su vez, un sistema experto tiene las siguientes características:

• Inferencia. El programa puede dar una conclusión sin observar toda la información posible.

• Adquisición interactiva de datos. El programa puede adquirir nueva información de una manera eficiente.

• Justificación de conclusiones. El sistema experto puede “explicar” como llegó a una conclusión.

Un sistema experto se constituye de 3 partes fundamentales:

1. La base de conocimientos: Es un módulo de un problema específico que contiene información la cual controla las inferencias. La base de conocimientos es construida por expertos humanos con años de experiencia. Generalmente, los sistemas expertos utilizan reglas SI-ENTONCES para representar información, como por ejemplo: SI Tipo de hoja = Trifoliadas Y Envés de la hoja = Glabro

ENTONCES Conclusión Especie = Erythrina coralloides

(Confiabilidad = 95%) 2. Motor de inferencia: es el programa que esta capacitado para tomar decisiones. 3. Interfase con el usuario: Este componente enlaza el motor de inferencia con el mundo

externo.

El principal problema a resolver es construir una base de conocimientos para un sistema experto. Generar y depurar una base de conocimientos es algo muy difícil, consume tiempo, y es una tarea cara. En este sentido se puede utilizar una red neuronal para generar un sistema experto automáticamente a partir de los datos de entrenamiento (conocimiento). Esta metodología resulta útil cuando existe una gran cantidad de ruido en los datos. Una red neuronal puede hacer inferencias a partir de información parcial, y justificar dichas inferencias al producir reglas del tipo si-entonces (Leyva, 2002).

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1.6.1 Aplicación de los sistemas expertos

Dentro de las áreas de aplicación destacan las siguientes: administración de información, agricultura, ciencias militares, control del proceso, derecho, electrónica, física, geología, ingeniería, matemáticas, medicina, meteorología, química, bioquímica y sistemas de computación (Negrete, 1996).

1.7 SISTEMAS DE CÓMPUTO APLICADOS A RECURSOS FORESTALES

1.7.1 En México

Leyva (1995) presenta una “Clave asistida por computadora para la identificación macroscópica de 50 maderas latifoliadas mexicanas”. Esta clave utiliza características observables a simple vista, apoya al usuario con imágenes de cada especie, cuenta con una sección de ayuda, y tiene la posibilidad de incrementar el número de especies. La clave presenta una gran facilidad de uso para la identificación de muestras, aún cuando el usuario no cuente con los conocimientos básicos de anatomía de la madera. La Asociación de Biólogos Amigos de la Computación en colaboración con el Instituto de Biología de la UNAM en 1995, realizaron una policlave (FAMEX versión 2.0) para la identificación de las plantas con flores (Magnoliophytas) presentes en México, a nivel de familia. Incluye un CD de instalación y un manual de usuario, el cual contiene un listado de las familias de la división Magnoliophyta y un glosario con la terminología botánica utilizada en la policlave. El programa FAMEX, corre en MS-Dos, con un ambiente de identificación dinámica (Policlave), un manual y un listado en MS-Dos. Dispone de un algoritmo de identificación, con esto el usuario puede proponer una “hipótesis de identificación”. Además durante la determinación en la pantalla se muestran las características elegidas y las familias posibles. En 1996 los mismos autores elaboraron una policlave para la identificación, de ejemplares, colectados en México, de la familia Compositae a nivel género. Incluye un CD de instalación y un manual de usuario. El programa contiene un listado de 343 géneros conocidos en México y 99 enunciados para la discriminación de géneros durante la determinación. Cuenta con un algoritmo de identificación, el usuario puede proponer una “hipótesis de identificación” para guiar el proceso;

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sobre la pantalla se despliegan los posibles géneros y un listado de las características seleccionadas. Trabaja en ambientes Windows con menú, ayuda tipo hipertexto. Otra herramienta es un glosario, en donde se explican todos los términos botánicos utilizados, una iconoteca que ilustra las estructuras más importantes para la identificación. Se pueden almacenar las sesiones de identificación, con el fin de revisarlas posteriormente.

1.7.2 En el extranjero

Australia es el país que ha realizado más claves asistidas por computadora. CSIRO (1994) realizó “Las familias de las plantas con flores en CD-Rom”. Contienen la descripción de 560 familias de la división Angiosperma usando INTKEY (un programa interactivo para identificar especies biológicas). Proporciona ejemplos y notas que ilustran las preguntas más comunes sobre el programa INTKEY, además de los comandos más usados. La identificación de las familias de las se basa en descripciones morfológicas. Otro es el Estudio biológico de los recursos del CSIRO PUBLISHING/Australian (ABRS)/Department (2001) “ZARZO”, con tal programa se puede identificar cualquier especie del género Acacia distribuida en Australia. Cuenta con información, descripciones e ilustraciones de las casi 1200 especies, subespecies y variantes del género mencionado. Cada especie tiene una descripción botánica, un mapa de su distribución y dibujos para el diagnóstico, de los cuales se destaca el de la característica más conspicua de la planta. Los mismo autores en el 2002 publicaron el trabajo titulado “Familias de plantas con flores de

Australia”. Una guía interactiva de identificación, contiene información para todas las familias de las plantas, nativas e introducidas en Australia. Permite al usuario identificar rápida y fácilmente una planta al nivel de la familia; útil para aprender y conocer de las familias en el país y cuenta con más de 1,500 fotografías o dibujos a todo color de las especies representativas. Contiene un glosario ilustrado de términos utilizados en el sistema.

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MÉTODOS

1.8 ELABORACIÓN DE LA CLAVE

1.8.1 Elección de las especies y revisión de sus descripciones

Como se mencionó anteriormente, las especies que se trabajaron fueron las arbóreas nativas del valle de México. Se revisaron y capturaron las descripciones botánicas de las familias, géneros y especies de interés.

1.8.2 Caracterización y agrupación.

Rzedowski en su libro “flora fanerogámica del valle de México” (2001) presenta un clave para la identificación de familias vegetales en el valle de México, ésta considera las especies arbóreas, arbustivas y herbáceas. Al tener especies de las divisiones (Angiospermae y Gymnospermae), lo primero fue aislarlas para tener 2 grupos principales. Considerando los ovarios, la presencia o ausencia de fruto, estilo, estigma y los tipos de hojas. Para el grupo de Gymnospermae fue fácil separarlas, pues solo se cuentan con 16 especies de esta división, las características que ayudaron fueron el tamaño del cono y el tipo del limbo. La dificultad crece al tener dos o más especies del mismo género, pues las características que las difieren son más particulares. En el segundo grupo (Angiospermae) se tenían 63 especies. En éste se separó a las Dicotiledóneas de las Monocotiledóneas, para estas últimas no hubo problema, porque solo había una especie. Para las Dicotiledóneas se formaron tres grupos: Apétalas, Polipétalas y Simpétalas. Considerando las características más distintivas se separaron a nivel de familia, posteriormente en género y especie; en algunos casos hasta subespecie y variedad. En la Figura 1 se muestran los grupos de diferenciación.

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Figura 1. Grupos de diferenciación.

Monocotiledóneas Nolinaceae

Angiospermas

Apétala

Garryacea Fagaceae Betulaceae Salicaceae Rosaceae Lauraceae Oleaceae Aceraceae Compositae

Dicotiledóneas

Polipétala

Cornaceae Burseraceae Clethraceae Rutaceae Caesalpinioideae Lotoideae Mimosoideae Leguminosae Berberidaceae Aquifoliaceae Sabiaceae Rosaceae

Simpétala

Loganiaceae Hydrophyllaceae Convolvulaceae Ericaceae

Esp

ecies

arbó

reas

nativ

as de

l vall

e de M

éxico

Gimnospermas Cupressaceae Pinaceae

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1.9 DISEÑO DE LA BASE DE DATOS.

1.9.1 Diseño del Modelo Relacional.

Esta fase consistió en adecuar la información de las especies a la metodología del Modelo entidad - Relación, propuesto por John F. Codd (1969). El método se basa en determinar los atributos y las entidades, además de las relaciones que entre estos puedan existir. Una entidad es aquella a quien se le asignan ciertas características, por ejemplo una especie puede tener ciertos atributos como: diámetro, altura y edad, entre otras. Las entidad es con las que se trabajaron son las siguientes:

• Ala de la semilla

• Árbol

• Características de las últimas ramillas

• Color de la corola

• Color de la corteza

• Dehiscencia de gálbulas

• División

• Duración de la vaina

• Especie

• Características del envés

• Características del haz

• Familia

• Filotaxia

• Inflorescencias cimosas

• Inflorescencias mixtas

• Inflorescencias racimosas

• Forma de la base de la hoja

• Forma del ápice de la hoja

• Forma del borde de la hoja

• Forma del fruto

• Forma del limbo de la hoja

• Género

• Numero de semillas

• Pedúnculo

• Posición del ovario

• Presencia de espinas

• Presencia de estipulas

• Sexo de la flor

• Tipo de corola

• Textura de la corteza

• Tipo de fruto

• Tipo de hoja

• Tipos de inflorescencias

• Unisexual

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La entidad principal es árbol, que representa a la especie, la cual está relacionada con las otras entidades, por los siguientes atributos:

• Ala de la semilla

• Nombre Científico

• Base de la hoja

• Características de la corteza

• Características de las ultimas ramillas

• Color de corteza de Quercus

• Color de la corola

• Color de la corteza

• Dehiscencia de gálbulas

• Disposición de flores

• Envés de la hoja

• Filotaxia

• Flores cimosas

• Flores mixtas

• Flores racimosas

• Forma del ápice de la hoja

• Forma del fruto

• Haz de la hoja

• Inflorescencias

• Número de semillas

• Pedúnculo del fruto

• Posición del ovario

• Presencia de espinas

• Presencia de estipulas

• Sexo del árbol

• Sexo de la flor

• Tipo del limbo de la hoja

• Tipo de corola

• Tipo de fruto

• Tipo de hoja

• Tipo de vaina

• Longitud de la hoja

• Longitud del fruto

• Ancho de la hoja

• Ancho del fruto

• Longitud del pedúnculo

• Numero de foliolos

• Longitud de foliolos

• Ancho de foliolos

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1.9.2 Conversión del Modelo Relacional a Tablas.

Una vez concluido el Modelo Relacional, se procedió a transferirlo a tablas; en donde cada entidad se representa por una tabla y sus atributos son las columnas. Por ejemplo, la entidad filotaxia con sus respectivos atributos (columnas) representada en el Cuadro 1. Cuadro 1. Representación en tabla de la entidad filotaxia

Clave de filotaxia Tipo de filotaxia

1 Alterna distica 2 Alterna 3 Fasciculadas 4 Opuesta decusada 5 Opuesta dística 6 Opuesta

1.9.3 Normalización de la Base de Datos.

Con el objetivo de evitar redundancia e inconsistencia de datos, se procedió a normalizar las tablas resultantes del modelo entidad-relación hasta la tercera forma normal (John F. Codd, 1969). A cada entidad representada como tabla se le asignó una llave principal, para evitar errores de captura y de duplicidad de información. Por ejemplo en la entidad filotaxia, el atributo tipo de filotaxia se dio de alta como llave principal.

1.9.4 Entrevistas a expertos humanos

Con la finalidad de integrar la base de conocimientos correspondiente al sistema experto, se consultó a expertos en la materia por medio de entrevistas.

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1.10 IMPLEMENTACIÓN DE LA BASE DE DATOS EN EL MANEJADOR INTERBASE.

Una vez completado el paso anterior se implementaron las tablas resultantes en el motor de Base de datos de la aplicación Interbase de Borland, donde se definieron las llaves principales, los índices secundarios, las restricciones de integridad, así como las relaciones entre tablas. Finalmente estas fueron almacenadas en formato Paradox versión 7.0.

1.11 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE LA INTERFASE DEL USUARIO DE LA BASE DE DATOS EN C++ BUILDER 5.0

Para facilitar la comunicación entre el motor de la Base de Datos y los usuarios, se procedió a implementar dicha interfase en el lenguaje Borland C++ Builder 5. Se modeló e implementó utilizando el paradigma denominado Programación Orientada a Objetos, usando como base al Lenguaje C++. Las consultas a la Base de datos se dividieron en tres partes: Altas, Bajas y Cambios, que se realizaron a través de las instrucciones estándares del lenguaje SQL (Structured Query Languaje). Para el llenado de la base de datos se consultaron las obras de Aguilar E. y Pérez O. (1978), Bello G. y Lobat J. (1987), Font Quer P. (1953), Guizar N. E. y Sánchez V. (1994), González V. L. M. (1986), Heywood V. H. (1985), Jones, S. (1988), Martínez M. (1948, 1963), Martínez M. Y Matuda E. (1979), Maximino M. (1955), Moreno P N (1984), Pérez R. M. (2000), Rzedowski J. y Rzedowski C., G. (1979, 1990, 1997), Sánchez S. O. (1968), Tovar De Teresa L. (1982), Valencia A. S. (1995), Yañez E. L. (2001), Zavala C. F. (1989, 1995). Durante el llenado de la base de datos se contó con la supervisión de dos profesores expertos en botánica: M.C. Laura Yánez Espinosa y M.C. Enrique Guizar Nolasco, ambos profesores del curso de dendrología en la División de Ciencias Forestales.

1.12 TOMA DE FOTOGRAFÍAS

Con la finalidad de proporcionar una ayuda visual al usuario, se tomaron fotografías de herbario de las especies arbóreas nativas del valle de México.

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1.13 SISTEMA EXPERTO NEURONAL

Con la finalidad de generar la base de conocimientos necesaria para simplificar la determinación de las distintas especies y generar el sistema experto correspondiente, se procedió a utilizar la metodología definida por Leyva (2002), para lo cual se utilizó la técnica de redes neuronales. Dado que existe una gran cantidad de caracteres que describen a cada especie y el manejo de tal información resulta complejo para el usuario, se procedió a utilizar una red neuronal con una arquitectura de varias capas y entrenamiento supervisado. Con la finalidad de facilitar este proceso se utilizó el software denominado Neuroshell 2 versión 3.0. Dicho proceso se corrió para cada División (Angiospermae y Gymnospermae). Se definió como vector de entrada a cada uno de los caracteres que conforma a la base de datos, y como vector de salida a las claves de las distintas especies. Particularmente en la Figura 2 y Figura 3, se muestra la arquitectura, parámetros de entrenamiento y error mínimo obtenido para la división Angiospermae.

Figura 2. Error mínimo obtenido en el entrenamiento para la división Angiospermae.

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Figura 3. Arquitectura y parámetros de entrenamiento para la división Angiospermae. Así mismo en las Figuras 4 y 5, se muestran los resultados correspondientes a la división Gymnospermae.

Figura 4. Error mínimo obtenido en el entrenamiento para la división Gymnospermae.

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Figura 5. Arquitectura y parámetros de entrenamiento para la división Gymnospermae. Para cada caso, la red neuronal obtuvo el valor ponderado (peso) que representa cada carácter en el proceso de determinación de cada especie, es decir, que caracteres son determinantes para identificar tal o cual especie. De acuerdo con Pandya y Macy (1995), la red neuronal al ser entrenada simula la técnica estadística denominada componentes principales, pero con mayor grado de precisión y robustez, así como las demás ventajas inherentes a las redes neuronales. A continuación se ejemplifica los resultados de la red neuronal: Los valores ponderados de cada carácter para la especie Quercus glabrescens son: filotaxia=0.077, tipo de hoja=0.083, base de la hoja=0.038, ápice de la hoja=0.035, envés de la hoja=0.173, tipo de fruto=0.125, forma del fruto=0.115, presencia de espinas=0.027, presencia de estipulas=0.086, sexo de la flor=0.071, tipo de flores=0.040, tipo de corola=0.078, y posición del ovario=0.052. Como se puede observar los caracteres mas importantes para identificar esta especie son: envés de la hoja, tipo de fruto, forma de fruto.

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RESULTADOS

1.14 CLAVE PARA LA DETERMINACIÓN DE ESPECIES ARBÓREAS NATIVAS DEL VALLE DE MÉXICO.

Se elaboró una clave que permite identificar las especies arbóreas nativas del valle de México. Ver anexo 2.

1.15 BASE DE DATOS

Se obtuvo una base de datos con información botánica actualizada sobre hojas, fruto y flor de 79 especies nativas del valle de México.

1.16 SISTEMA EXPERTO PARA LA DETERMINACIÓN DE ESPECIES ARBÓREAS NATIVAS DEL VALLE DE MÉXICO “ARVAMEX”.

Se elaboró un sistema experto que permite determinar especies a partir de información incompleta. Es un programa amigable; el usuario tiene la libertad, durante todo el proceso, de elegir el orden y las características que desee considerar, no es necesario que conteste todas. Además puede eliminar las características que desea corregir. Contiene la opción inferir en la cual se pueden observar los valores asignados a los caracteres decisivos, lo que representa la ruta critica para realizar la determinación más fácil y rápidamente. Además tiene un glosario con los términos botánicos, con la finalidad de guiar al usuario durante la determinación. Cuenta con la descripción de las familias, géneros y especies arbóreas nativas del valle de México, para que el usuario pueda revisarlas. Además contiene un manual de usuario para la utilización Sistema “ARVAMex”.

1.17 MANUAL DEL USUARIO

1.17.1 Instalación del software

Ejecutar el archivo Setup de la unidad de CD que contiene el sistema ARVAMex.

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Seguir las instrucciones del asistente de instalación.

1.17.2 Entrada al sistema

Para acceder al Sistema ARVAMex: Hacer clic en Inicio en la esquina izquierda de la pantalla. Elegir la carpeta Programas, después sistema experto y hacer clic en el icono (Figura 6).

Figura 6. Entrada al sistema “ARVAMex”.

1.17.3 Pantalla de inicio

La primer pantalla (Figura 7) muestra dos opciones para iniciar la determinación: la división Gymospermae y la Angiospermae. Sobre cada botón se dan las características distintivas entre las dos divisiones de Magnoliophytas y Pinophytas, así se puede iniciar la determinación. De acuerdo al ejemplar que se desea determinar se elige una opción.

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Figura 7. Pantalla de Inicio del sistema “ARVAMex”.

El botón salir permite abandonar el proceso y el botón continuar muestra la segunda pantalla. La estructura del programa se muestra en Cuadro 2. El orden de los componentes, no describe el nivel de importancia; el sistema tiene como objeto facilitar la determinación, y no siempre se tiene la flor de la especie, en ocasiones ni el fruto, por lo que se tiene en primer plano las características de la hoja.

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Cuadro 2. Estructuras que considera el sistema experto para cada división. En cada etapa se presenta la imagen correspondiente a la estructura que se está analizando, lo que ayuda a tener un resultado más fácil y rápido en la determinación. El programa permite navegar entre las distintas estructuras, por ejemplo: de hoja, a fruto, de fruto a hoja, de fruto a flor y de flor a hoja, con la finalidad de verificar la información que se ha ingresado al sistema.

1.17.4 Ingreso de restricciones

En cualquiera de las 3 pantallas (Fig. 8, 9 y 10), hoja, fruto o flor, se presenta un listado con las “caracteres” a utilizar para la determinación y a un lado se despliegan las “formas o el estado” que pueden tomar.

Figura 8. Pantalla del Componente Hoja.

ANGIOSPERMAS GIMNOSPERMAS

1. Características de la Hoja 1. Características de la Hoja

2. Características del Fruto 2. Características del Fruto 3. Características de la Flor 3. Otras características

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Figura 9. Pantalla del Componente Fruto.

Figura 10. Pantalla del Componente Flor.

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Para ingresar las restricciones se debe proceder de la siguiente forma:

1. Seleccionar carácter y después su forma o estado (“restricción”). 2. Hacer clic en el botón ingresar para integrar la restricción seleccionada a un listado

llamado “consulta”, en éste se almacenará la restricción que se ha ingresado; en consecuencia las opciones en el cuadro de forma o estado se reducen.

3. En la pantalla consulta aparecerá el número total y el nombre de las especies posibles, de acuerdo a la restricción ingresada.

4. Así, ingresar cuantas restricciones se desean. 5. Con el botón eliminar se pueden quitar las restricciones en las que no se esté seguro,

considerando que se elimina la última que ingresó. Es posible eliminar todas, en ese orden.

6. Una vez que se finalizó esta etapa, al presionar el botón FRUTO se accesa a las características del fruto o con el botón FLOR a las características de la flor. El procedimiento para ingresar restricciones es el mismo.

1.17.5 Inferir

Al presionar el botón inferir se despliega una ventana en la parte inferior, ésta contiene los valores ponderados de los caracteres decisivos. Tales valores se conformaron en cuatro grupos, de acuerdo al nivel de importancia para la determinación de la especie; el primero y de mayor importancia en rojo, el segundo coloreado en amarillo, el siguiente en verde y el de menor importancia en color blanco.

1.17.6 Descripción de la Especie

Para corroborar que el nombre científico corresponde al ejemplar que se está determinando, hacer clic en el botón verificar. Se desplegará una ventana del lado derecho con las imágenes correspondientes al nombre de la especie y del lado izquierdo una descripción detallada.

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1.17.7 Descripciones del Género

Con la finalidad de complementar la información de la especie, ir al menú “Enviar a” y hacer click en la opción Género, aparecerá una pantalla del lado izquierdo del monitor, en tal pantalla seleccionar el de interés y en la parte inferior se desplegará un texto con la información detallada sobre el género elegido. Para salir hacer clic en Archivo regresar.

1.17.8 Descripciones de la Familia

Para ver información detallada sobre alguna familia en especial ir al menú “Enviar a” y hacer click en la opción Familia, aparecerá una pantalla del lado izquierdo del monitor, el procedimiento es seleccionar la de interés, en la parte inferior se desplegará un texto con la información detallada sobre la familia elegido. Para salir hacer clic en Archivo regresar.

1.17.9 Glosario

En la parte inferior derecha se encuentra una ventana con el nombre de glosario. El modo de uso es el siguiente:

1. El primer paso es escribir la palabra que se desea consultar (minúsculas). 2. El glosario está diseñado para realizar búsquedas por palabras relacionadas, así se

facilita las consultas. En la parte inferior se despliegan las definiciones que contengan la palabra escrita y las palabras relacionadas. Seleccionar la palabra deseada.

3. Hacer clic en el botón mostrar y aparecerá una ventana con la descripción de la palabra seleccionada.

4. Hacer clic en regresar para elegir otra palabra o iniciar una nueva búsqueda, para salir presionar el botón cerrar.

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Por ejemplo: Se busca el significado de la palabra ápice: 1. Introducir las letras “áp”. 2. Aparecerán las palabras acumen ápice, agudo ápice, apical ápice entre otras que

contienen las letras escritas (“áp”). 3. Seleccionar la palabra ápice (Figura 11). 4. Presionar el botón “mostrar” para ver la definición (Figura 12). 5. Hacer clic en regresar para elegir otra palabra o iniciar una nueva búsqueda, para salir

presionar el botón cerrar.

Figura 11. Selección de la palabra en el listado del glosario.

Figura 12. Resultado de la búsqueda en el glosario.

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1.17.10 Ejemplo del manejo del sistema

Una vez que el usuario ha leído las características correspondientes a las dos opciones, se debe elegir una, por ejemplo Angiospermae y presionar el botón “Continuar”. En seguida aparecerá la pantalla de Características de la hoja (Figura 13).

Figura 13. Selección de la división de entrada al sistema.

Ingreso de restricciones

1. Seleccionar la primera restricción, forma del ápice agudo (Figura 14). 2. Hacer clic en el botón ingresar 3. En la pantalla superior derecha aparecerá el cuadro Consulta, con la restricción que se

ingresó, además el número de especies con esa restricción y los nombres de las posibles especies, en este caso se tienen 35. (Figura 15).

4. Ingresar la siguiente restricción, base aguda, donde obviamente el conjunto de resultados ha cambiado (Figura 16). El número total de especies es 3.

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Figura 14. Selección de una restricción.

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Figura 15. Consulta con las restricción seleccionada

Figura 16. Número de especies que cumplen con las restricciones ingresadas.

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Inferir

1. Al hacer clic en el botón inferir aparecerá una nueva ventana, ésta mostrará los caracteres más útiles en la determinación. En lado derecho muestra los colores, ordenados de acuerdo al nivel de importancia.

2. El usuario deberá observar que para la primer especie las características más significativos son: envés de la hoja, tipo de hojas, tipo de fruto, forma del fruto y la presencia de estipulas (Figura 17).

Figura 17. Ruta crítica para la determinación de la especie.

3. Hacer clic en la segunda y tercer especie, para observar los caracteres más relevantes y con ello tomar una decisión.

4. Se observa que los caracteres principales para diferenciar las especies son tipo de fruto,

forma de fruto y envés de la hoja, de los cuales el tipo de fruto es el que tiene el valor más alto.

5. Cerrar la ventana Inferir, hacer clic en el botón ir a fruto, seleccionar el carácter tipo de

fruto y aparecerán 3 opciones, como se tienen tres posibles especies y tres tipos de fruto, cada uno corresponde a una especie (Figura 18).

6. Elegir el Tipo de Fruto Baya, observar que el resultado de la búsqueda es Garrya longifolia

(Figura 19).

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Figura 18. Selección de la característica decisiva.

Figura 19. Resultado de la determinación.

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Descripción de la Especie

1. Hacer click en el botón verificar y comparar el ejemplar con la descripción (Figura 20).

Figura 20. Descripción de la especie.

Descripciones del Género.

La especie Garrya longifolia corresponde al género Garrya y la familia Garryaceae. Ir al menú “Enviar a” y hacer click en la opción Género, seleccionar Garrya (Figura 21).

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Figura 21. Consulta de las descripciones del Género.

Descripciones del Familia.

Para ver información sobre la familia hacer clic en el menú “Enviar a” y elegir la opción Familia, el procedimiento es el mismo que en género. (Figura 22)

Figura 22. Consulta de las descripciones de la Familia

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1.18 CONSULTA DINÁMICA.

Las consultas a la Base de datos se realizaron a través de las instrucciones estándares del lenguaje SQL (Structured Query Languaje). A continuación se muestra un ejemplo del código SQL que el sistema genera automáticamente. Al mostrar la ventana del componente Hoja, la consulta inicial es la siguiente: SELECT DISTINCT ESPECIE.NC FROM ARBOL, ESPECIE WHERE ARBOL.CLAVE_SP=ESPECIE.CLAVE_SP AND NIVEL=1 AND DIVISION =2 NC: Nombre Científico ARBOL: Tabla principal ESPECIE: Tabla que contiene los Nombres Científicos y sus características CLAVE_SP: Llave Principal Nivel 1: Estructura Hoja DIVISION 2: División Angiospermas La consulta dinámica se inicia al hacer la primer restricción, por ejemplo con Ápice acuminado, la consulta es: SELECT DISTINCT ESPECIE.NC FROM ARBOL, ESPECIE WHERE ARBOL.CLAVE_SP=ESPECIE.CLAVE_SP AND NIVEL=1 AND DIVISION =2 AND APICE=”Acuminado” Al agregar otra restricción a la consulta, por ejemplo Base de la hoja aguda, esta se integra a la consulta y queda de la siguiente forma: SELECT DISTINCT ESPECIE.NC

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FROM ARBOL, ESPECIE WHERE ARBOL.CLAVE_SP=ESPECIE.CLAVE_SP AND NIVEL=1 AND DIVISION =2 AND APICE=”Acuminado” AND BASE=”Aguda” Si además se agrega Borde de la hoja entero, la consulta queda: SELECT DISTINCT ESPECIE.NC FROM ARBOL, ESPECIE WHERE ARBOL.CLAVE_SP=ESPECIE.CLAVE_SP AND NIVEL=1 AND DIVISION =2 AND APICE=”Acuminado” AND BASE=”Aguda” AND BORDE=”Entero” La consulta puede seguir agregando restricciones usando el operador AND. El resultado de la consulta dinámica se puede observa el la Figura 22.

Figura 23. Consulta dinámica realizada por el sistema.

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1.19 VALIDACIÓN

Con la finalidad de realizar las correcciones pertinentes y verificar su buen funcionamiento, el sistema se sometió a una fase de validación. A un grupo de veinte estudiantes de la División de Ciencias Forestales a cargo de un profesor experto en botánica, se les explicó el funcionamiento del sistema y se les proporcionó cinco ejemplares seleccionados al azar: Abies religiosa, Pinus patula,

Juniperus flaccida, Wigandia urens, Eysenhardtia polystachya. Los alumnos realizaron la determinación de manera exitosa. Las observaciones del profesor responsable del grupo y de los alumnos se tomaron en cuenta y se incluyeron al sistema.

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DISCUSIÓN

1.20 COMPARACIÓN ENTRE LAS CLAVES DICOTÓMICAS Y EL SISTEMA EXPERTO

La clave dicotómica es el método de determinación mas usado, su practicidad en el trabajo de campo es la principal ventaja sobre el sistema experto puesto que no siempre se tiene a la mano una computadora. En cuanto a su elaboración, un sistema experto es más complicado y requiere mayor tiempo. Un sistema experto presenta ciertas cualidades como la determinación en un menor tiempo, no requiere de toda la información, ya que con la opción inferir se guía al usuario a través del proceso para que solo introduzca las características mas distintivas entre las especies. El manejo de la información es dinámico; la determinación se puede iniciar por cualquier característica y eliminar aquellas en las que el usuario no este muy seguro.

1.21 COMPARACIÓN ENTRE OTROS SOFTWARE Y EL SISTEMA EXPERTO

De acuerdo a la revisión realizada se encontraron solo 2 policlaves elaboradas en el país (“Famex” y “Gencomex”). A continuación se mencionan las ventajas y desventajas del sistema experto “ARVAMex”. Las ventajas que el sistema presenta sobre las policlaves que existen en México son:

• Es el primer sistema experto de determinación botánica a nivel de especie en el país.

• Inferir. Contiene valores ponderados de los caracteres que representan la ruta crítica para la identificación de las especies.

• Justificación de conclusiones. El sistema experto puede “explicar” como llegó a una conclusión.

• El sistema al igual que las policlaves cuenta con un glosario pero a diferencia de los otros es más extenso ya que contiene más de 1000 términos, y permite la búsqueda por palabras relacionadas.

• El usuario puede ver las descripciones de las familias, géneros y especies distribuidos en el valle de México. En “Gencomex” solo se puede ver la descripción de la familia Compositae.

• Se muestran fotografías de las estructuras, hojas, flor y fruto de las 79 especies nativas.

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• Corre en ambiente Windows, a diferencia de “Famex”.

• La interfase con el usuario está diseñada de manera ergonómica. A diferencia de las policlaves, al ingresar alguna característica las otras se modifican y se reducen acorde a la restricción seleccionada.

Desventajas del sistema experto, con referencia a las policlaves:

• El Sistema “ARVAMex” solo está diseñado para la determinación de ejemplares arbóreos nativos del valle de México a nivel de especie; mientras que la policlave elaborada por La Asociación de Biólogos Amigos de la Computación “Famex” identifica cualquier ejemplar colectado en México a nivel de Familia. Los mismos autores elaboraron otra policlave “Gencomex” para la determinación a nivel de género, solo para la familia Compositae.

• La policlave “Famex” cuenta con imágenes de las partes y estructuras utilizadas en la determinación (Iconoteca).

• En las policlaves el usuario puede proponer hipótesis de identificación y guardar las sesiones de consulta para revisarlas posteriormente, mientras que “ARVAMex” no cuenta con tales herramientas.

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CONCLUSIONES A pesar que el valle de México ha sido estudiado con detalle por Rzedowski principalmente, aun hacen falta trabajos mas detallados sobre su flora, en especial estudios etnobotánicos y descripciones más amplias en los estudios existentes. Uno de los aspectos mas importantes para el buen funcionamiento del sistema experto ARVAMex consistió en establecer los caracteres claves o de diagnostico que se debían considerar para la determinación. En este tipo de trabajos se deben considerar solo aquellos caracteres más constantes en la especie y que sean precisos en la determinación. Para esto fue necesario la colaboración de personas expertas en el área de botánica quienes ayudaron a definir dichos caracteres. Debido a que son varios los caracteres que definen a una misma especie no fue posible correr un componentes principales sobre la base de datos. Por tanto se realizaron entrenamientos en redes neuronales corridos en el software Neuroshell 2 versión 3.0, obteniendo valores ponderados para ciertos caracteres lo que simplifica el manejo de la información. Con estos valores obtenidos se elaboró la herramienta inferir, que indica los caracteres más decisivos para la determinación, y permite llegar a un resultado en menor tiempo. A pesar de que el usuario no cuente con información completa sobre los tres componentes hojas, flores y frutos, podrá obtener un resultado pues el sistema se encuentra capacitado para identificar la o las especies con un grado de confiabilidad definido. Las imágenes, descripciones de las especies y el glosario de términos botánicos constituyen una herramienta muy útil al usuario, que permiten verificar los resultados obtenidos reduciendo el tiempo del proceso.

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RECOMENDACIONES Es necesario ampliar información en el sistema “ARVAMex” sobre usos y distribución de las especies. De acuerdo a los buenos resultados obtenidos por el sistema “ARVAMex”, se recomienda la elaboración de sistemas expertos para regiones diferentes. Después de la experiencia en la elaboración del sistema “ARVAMex” se recomienda incluir cursos de programación dentro del programa de estudios de la carrera de Ingeniería Forestal.

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BIBLIOGRAFÍA AGUILAR E., M. L. y PÉREZ O., C. P. 1978. Diferencias morfológicas externas y anatómicas de

la madera de encinos blancos y rojos. Secretaria de agricultura y Recursos Hidráulicos. México. 19 p.

ÁLVAREZ M., J. G. Lista de las especies nativas del valle de México. No publicado. BELLO G., M. y LOBAT, J. 1987. Los encinos (Quercus) del estado de Michoacán. Collection

Estudes Mesoamericaines. Secretaria de Agricultura y Recursos Hidráulicos. Instituto Nacional de Investigación Forestales y Agropecuarios. México. 93 p.

CODD, E. F. 1970 . A relational model of data for large shared data banks. Communications of

the ACM, Vol. 16, No. 3. FONT QUER, P. 1953 Diccionario de Botánica. Editorial Labor. España. 1244 p. GALLANT, S. I. 1993. Neural network learning and experts systems. Massachusetts Institute of

Technology. London, England. 365 p. GOBIERNO DEL ESTADO DE MÉXICO. 2001. Proyecto de conservación ecológica de la zona

metropolitana del Valle de México. Toluca, Estado de México. 160 p. GONZÁLEZ, P. et al. 1996. Pericia artificial. Universidad Veracruzana. Xalapa. Veracruz, México.

259 p. GONZÁLEZ V., L. M. 1986. Contribución al conocimiento del género Quercus (Fagaceae) en el

Estado de Jalisco. Colección flora de Jalisco, Instituto de Botánica, Universidad de Guadalajara. Guadalajara, México. 240 p.

GUIZAR N., E. y SÁNCHEZ V., A. 1994. Guía para el reconocimiento de los principales árboles

del Alto Balsas. Universidad Autónoma Chapingo. 207 p. GUIZAR N., E. y YAÑEZ E., L. Comunicación oral. Supervisión y aportación en el llenado d la

base de datos. 2003. HEYWOOD V., H. 1985. Las plantas con flores. Editorial Reverté. México. 332 p. JONES, S. 1988. Sistemática vegetal. Editorial Mc Graw-Hill. D. F., México. 536 p. KOEPPEN, W. 1948. Climatología. Fondo de Cultura Económica. México D. F. 478p. LEYVA O., A. 1995. Clave asistida por computadora para la identificación macroscópica de 50

maderas latifoliadas mexicanas. Tesis de licenciatura. Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo, México. 113 p.

53

LEYVA O., A. 1999. Clasificador de tipos de parénquima en madera, usando redes neuronales para un sistema de identificación de maderas mexicanas. Tesis de Maestría. Colegio de Postgraduados, Montecillos, México. 62 p.

LEYVA O., A. 2002. Caracterización de 50 maderas latifoliadas mexicanas usando un sistema

experto neuronal. Ponencia Congreso Forestal. Guadalajara, México. MARTÍNEZ, M. 1948. Los pinos mexicanos. Universidad Autónoma de México. México. 361 p. MARTÍNEZ, M. 1963. Las Pináceas Mexicanas. Tercera edición. Universidad Nacional Autónoma

de México. México. 400p. MARTÍNEZ, M. y MATUDA, E. 1979. flora del Estado de México. Biblioteca enciclopedia del

Estado de México, México. Tomo I, II y III. MAXIMINO, M. 1955. Las leguminosas del Estado de México. Dirección de Agricultura y

Ganadería. Gobierno del Estado de México. Toluca, México. 11 p. MORENO P., N. 1984. Glosario ilustrado. Instituto Nacional de Investigaciones sobre Recursos

Bióticos. Compañía Editorial Continental. México. 300 p. PANDYA, A. S. and MACY, R. B. 1995. Pattern recognition with neural networks in C++. CRC

Press. Florida, United States of America. 410 p. PÉREZ R., M. 2000. Clave de determinación botánica (Con énfasis en familias de árboles).

Universidad Autónoma Chapingo, Chapingo México. 307 p. REICHE C., C. 1963. Flora excursoria en el valle Central de México. Instituto Politécnico

Nacional. D. F., México. 303 p. RZEDOWSKI, J. y RZEDOWSKI C., G. 1979. Flora fanerogámica del valle de México. Compañía

Editorial Continental. México. Volumen I. 403 p. RZEDOWSKI, J. y RZEDOWSKI C., G. 1985. Flora fanerogámica del valle de México. Instituto

de Ecología. México D.F. Volumen II. 674 p. RZEDOWSKI, J. y RZEDOWSKI C., G. 1990. Flora fanerogámica del valle de México. Instituto

de Ecología. Patzcuaro, Michoacán, México. Volumen III. 496 p. RZEDOWSKI, J. y RZEDOWSKI C., G. 1997. Flora del Bajío y Regiones adyacentes: Familia

Leguminosae. Subfamilia Caesalpinoideae. Instituto de Ecología. Patzcuaro, Michoacán, México. 1406 p.

SÁNCHEZ S., O. 1968. La flora del valle de México. Editorial Herrero. D. F., México. TOVAR DE TERESA, L. 1982. Estudio descriptivo de los árboles y arbustos más comunes del

bosque de Chapultepec. Tesis de Licenciatura. Departamento de Biología. Universidad

54

Nacional Autónoma de México, D. F., México. 153 p. VALENCIA A., S. 1995. Contribución al conocimiento del género Quercus (Fagaceae) en el

Estado de Guerrero, México. Coordinación de servicios editoriales, facultad de ciencias, UNAM. México. 154 p.

VÁZQUEZ Y., C. y OROZCO S., A. 1989. La destrucción de la naturaleza. Fondo de Cultura

económica. México, D. F. 102 p. VILLAREAL Q., J. A. 1993. Introducción a la botánica forestal. Editorial Trillas. D. F., México. 151

p. YAÑEZ E., L. 2001. Apuntes de dendrología. División de Ciencias Forestales. Universidad

Autónoma Chapingo. Chapingo, México. 157 p. ZAVALA C., F. 1989. Identificación de encinos de México. División de Ciencias Forestales

Universidad. Chapingo, México. 150 p. ZAVALA C., F. 1995. Encinos Hidalguenses. División de Ciencias Forestales. Universidad

Autónoma Chapingo. Chapingo, México. 133 p.

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ANEXOS Anexo 1. Mapa de la división política del valle de México.

1. TLAXCALA 2. MINERAL DE LA REFORMA 3. TEPEJI DEL RÍO 4. CUATLITLÁN IZCALLI 5. CUATLITLÁN 6. MELCHOR OCAMPO 7. JALTENCO 8. TULTEPEC 9. SAN MARTÍN DE LAS PIRÁMIDES

10. EMILIANO ZAPATA 11. VILLA DEL CARBÓN 12. JIQUIPILCO 13. TEZOYUCA 14. CHIAUTLA 15. CHICONCUAC 16. PAPALOTLA 17. CALPULALPAN 18. AZCAPOTZALCO

19. IZTACALCO 20. CIUDAD NEZAHUALCÓYOTL 21. CHIMALHUACÁN 22. CHICOLOAPAN 23. OCOYOACAC 24. JALATLACO 25. TEMAMATLA 26. COCOTITLÁN