Abstract. - Ecology studies the relationships between living beings, environment, distribution, andabundance, and how these properties are affected by the interaction between organisms and theenvironment in which they live (habitat), as well as the influence each living being has on theenvironment. Statistical methods are fundamental for the treatment of data and dissemination ofinformation. The research focuses on exposing the multivariate techniques applied to analyze therelationships between tree species and the physical-chemical characteristics of the soil. The methodologyconsisted of reviewing articles related to keywords such as: "dry forest," "multivariate statistics," and"ecology." Among the relevant results, the canonical correspondence analysis, factor analysis, anddendrograms stand out.Keywords: Dry forest, multivariate statistics, ecology.Resumen. - La ecología estudia las relaciones entre los seres vivos, ambiente, distribución, abundancia, ycómo esas propiedades son afectadas por la interacción entre los organismos y el medio ambiente en el queviven (hábitat), así como la influencia que cada uno de los seres vivos tiene sobre el medio ambiente. Losmétodos estadísticos son fundamentales para el tratamiento de los datos y divulgación de la información, eneste sentido, la investigación se enfoca en exponer las técnicas multivariantes aplicadas para el análisis de lasrelaciones de especies arbóreas y características fisicoquímicas del suelo. La metodología consistió en larevisión de artículos relacionados con palabras claves como “Bosque seco”, “estadística multivariante”,“ecología”. Entre los resultados de relevancia destacan el análisis canónico de correspondencia, análisisfactorial, y dendrogramas.Palabras clave: Bosque seco, estadística multivariante, ecología.ISSN-E: 2697-3650Minerva JournalCastro et al. Métodos multivariantes aplicados a la ecología forestal en bosque secoCastro-Villares Jefferson Javierhttps://orcid.org/0000-0001-8359-5457castrojavier1996@hotmail.comUniversidad Técnica de ManabíPortoviejo-Ecuador Multivariate methods applied to forest ecology in dry forest131Recibido (24/08/2022), Aceptado (29/10/2022)Vol.3, Issue N° 1, (pp. 131-137) Métodos multivariantes aplicados a la ecologíaforestal en bosque secoSalas-Macías Carlos Alfredohttps://orcid.org/0000-0002-1641-1571 carlos.salas@utm.edu.ecUniversidad Técnica de ManabíPortoviejo-EcuadorMontes-Escobar Karimehttps://orcid.org/0000-0002-9555-0392 karime.montes@utm.edu.ecUniversidad Técnica de ManabíPortoviejo-Ecuador https://doi.org/10.47460/minerva.v1iSpecial.88
I. INTRODUCCIÓN Desde su origen, la especie humana ha sobrevivido explotando elementos de su entorno, no soloextracciones esporádicas en algunas zonas, sino uso desproporcionado de los recursos [1], [2] lo cualproduce un deterioro y extinción de especies [3], [2]. Al respecto, varios autores coincidieron en que losfuturos impactos del cambio climático podrían alterar el funcionamiento de los ecosistemas debido a unamayor estacionalidad [4], [2], la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) propusorecientemente la creación de una lista roja de ecosistemas. El modelo incluye cinco criterios para evaluar elriesgo de colapso del ecosistema, los cuales son: a) Reducción en la distribución geográfica, b) Distribucióngeográfica restringida, c) Degradación ambiental, d) Interrupción de los procesos o interacciones bióticas y e)Análisis cuantitativo que estima la probabilidad de colapso del ecosistema [5], [2]. Considerando estos criterios, es probable que el ecosistema del bosque seco sea susceptible al sercategorizado como amenazado según los criterios UICN [5][6], dado que estos ecosistemas son afectados endiferente medida por algunas actividades antropogénicas (extracción de madera, conversión del uso de latierra, incendios forestales, pastoreo, condiciones climáticas extremas), lo cual ha provocado una extremafragilidad en su conservación y estabilidad ecológica [7], [8], [9]. En el Ecuador, los bosques secos se encuentran distribuidos en dos áreas: sobre la costa pacífica centro(Esmeraldas, Manabí, Santa Elena, Guayas) y, en la costa sur y estribaciones occidentales de los Andes (El Oroy Loja). Originalmente el 35% del Ecuador occidental estaba cubierto por bosque seco, se estima que el 50 %habría desaparecido [10], debido a fuertes presiones de origen antropogénicas y climático que incidendirectamente sobre el entorno en que se desarrollan los organismos [2]. En términos generales la relación entre factores edáficos y desarrollo de especies forestales depende de laproducción y velocidad de descomposición de los residuos orgánicos aportados por el dosel del bosquecondicionado por el espesor de la hojarasca acumulada sobre el suelo, siendo las hojas la fracciónmayoritaria de este material. En los sistemas forestales, la descomposición de la hojarasca es la principal víade entrada de los nutrientes en el suelo y es uno de los puntos clave del reciclado de la materia orgánica ynutrientes [11], las condiciones de reciclaje de nutrientes depende de factores bióticos (insectos, hongos,microorganismos) y abióticos (temperatura, precipitación, humedad del suelo) [12], condiciones escasas en elbosque seco por ende se reduce el aporte de nutrientes, en este sentido el presente trabajo tiene comoobjetivo aplicar métodos estadísticos para relacionar la abundancia de especies arbóreas y las propiedadesfisicoquímicas del suelo.ISSN-E: 2697-3650Minerva Journal132II. DESARROLLO A.Ecología La ecología estudia las relaciones entre los seres vivos, su ambiente, la distribución, la abundancia, y cómoesas propiedades son afectadas por la interacción entre los organismos y el medio ambiente en el que viven(hábitat), así como la influencia que cada uno de los seres vivos tiene sobre el medio ambiente [13], elcrecimiento y desarrollo de un árbol en un lugar determinado está condicionado por la información quealberga en su material hereditario y por las múltiples circunstancias externas que lo rodean y que en generalreconocemos como su ambiente. Esta permanente interacción genotipo-ambiente genera un continuum derespuestas que se manifiestan en el fenotipo de cada individuo. Tradicionalmente se distinguen loscomponentes físicos del ambiente (temperatura, precipitación y condiciones edáficas) y los componentesbiológicos (predadores, competidores, organismos simbiontes, entre otros), todos ellos tienen su incidenciano sólo en el adecuado desarrollo de cada individuo, sino también en el éxito reproductivo y la propagaciónde la especie en un territorio [14].Castro et al. Métodos multivariantes aplicados a la ecología forestal en bosque secoVol.3, Issue N° 1, (pp. 131-137)
133ISSN-E: 2697-3650Minerva JournalProporcionar métodos cuya finalidad es el estudio conjunto de datos multivariantes, lo que a travésdel análisis estadístico uni y bivariante no es posible lograr.Ayudar al investigador a tomar decisiones óptimas en el contexto en el que se encuentre teniendoen cuenta la información que aporta el conjunto de datos analizado [15].Fayal-Brezal húmedo: Erica arborea, Myrica faya, Laurus azorica, Viola riviniana, poseen preferenciaspor ambientes húmedos y sombreados.Fayal-Brezal xérico: E. arborea, M. faya, L. azorica, Chamaecytisus proliferus, preferencia por unsotobosque típico de sitios secos y soleados.Matorral húmedo: Pteridium aquilinum, posee preferencia por ambientes húmedos.Matorral xérico: formación de matorral caracterizada por la presencia de especies fotófilas talescomo Ch. proliferus. A. Técnicas multivariantes En diferentes campos del conocimiento, el análisis numérico de la información frecuentemente serealiza por medio de distintos cálculos estadísticos. Actualmente, se encuentran disponibles métodosque otorgan nuevas posibilidades de tratamiento cuantitativo, que ciertamente no sería posible realizarcon los procedimientos tradicionales uni y bivariantes. Estos métodos, integrados por una serie detécnicas de análisis de datos que forman parte de la rama de la Estadística conocida como análisismultivariante, resultan de gran utilidad para llevar adelante estudios tanto de dependencia como deinterdependencia entre variables. Podría decirse que el análisis multivariante se inició con la utilizaciónde la regresión lineal por parte de Gauss en 1809 y, posteriormente, por otros estadísticos comoMarkov en 1900, en tanto que las técnicas más recientes tuvieron origen en los años treinta. En elpresente, se encuentran disponibles diversos programas informáticos (R, SPSS, S-PLUS, AMOS, STATA,Mplus, SAS, EQS, SAS Calis, entre otros), los cuales incluyen procedimientos razonablemente sencillospara aplicar la mayoría de las técnicas del análisis multivariante de datos [15] Los objetivos que persigue el análisis multivariante podrían sintetizarse del siguiente modo: Entre los análisis estadísticos multivariantes aplicados en estudios de ecología forestal, se presentanlas empleadas en los trabajos de: La referencia [16], muestra un estudio de calidad de suelo y sucesión vegetal en andosoles forestalesde las Islas Canarias, en el cual se aplicó un Análisis de la vegetación mediante TWINSPAN, Análisis deCorrespondencia Corregido (DCA) para determinar la relación de especies por su distribución, unAnálisis Canónico de Correspondencia (CCA) para establecer las relaciones existentes entre lacomposición florística y las propiedades del suelo, con el apoyo de estos análisis se determinó: Las formaciones xéricas, en base a su composición florística, presentan diferencias significativas conrespecto a las formaciones húmedas en cuanto al estado de humedad del suelo en profundidad, enalgunas propiedades ándicas y en la disponibilidad de fósforo. Las comunidades arbóreas se handesarrollado sobre suelos más profundos y menos pedregosos que en el caso del matorral y ademástienen valores significativamente más altos de materia orgánica (total y humificada), de metalescomplejados con la materia orgánica, de capacidad de retención de agua, de retención de fosfato y defracción fina..Castro et al. Métodos multivariantes aplicados a la ecología forestal en bosque secoVol.3, Issue 1, (pp. 131-137)
Tipo latizal bajo de baja densidad corresponden a bosques de aspecto juvenil, acompañadosocasionalmente por algunos árboles de diámetros mayores en estratos superiores, en este tipo seagrupó el mayor porcentaje de parcelas con un 30% del total.Tipo latizal alto este tipo constituye un conjunto de alta homogeneidad en su dispersión diamétrica,lo que otorga una fisonomía de bosque, este tipo está representado en las parcelas con un 27%.Tipo latizal bajo de alta densidad posee una fisonomía similar al latizal bajo, en cuanto a sucondición de desarrollo y la presencia ocasional de árboles en estratos superiores, representa un16% de las parcelas.Tipo fustal joven corresponde a bosques en que los árboles presentan claramente un desarrollofustal con diámetros menores en torno a los 25 cm, aunque en algunos casos puedan estaracompañados por individuos de menor talla, lo que es sugerido por la presencia, aunque escasa, defustes finos, en este tipo agrupa sólo un 10% de las parcelas.Tipo de bosques mixtos corresponde a bosques con predominancia de rebollo y la presencia deotras especies arbóreas, estos bosques representaron el 13% del total de parcelas.Tipo fustales adultos de baja densidad son bosques de fisonomía claramente adulta y sobre maduraen que los diámetros se encuentran en torno a los 70 cm, superando en ocasiones un metro,representan el 1% de las parcelas. La referencia [17], señala una investigación del efecto del estadio sucesional del bosque sobre larelación hospedadores-orquídeas epífitas en la estación biológica Pindo Mirador, Ecuador en el cual seaplicó un Análisis de Correspondencia Canónico entre variables de la estructura del bosque y losregistros de epífitas por parcelas, obteniendo dos grupos, uno relacionado con el bosque secundario,donde se obtuvo la dispersión del muestreo, poco efecto de variables; influencia de aquellas másvinculadas a una dinámica próxima a los impactos de las talas forestales como el predominio dearbóreos de menor dimensión diamétrica y un mayor porcentaje en la apertura del dosel. Por otraparte, en el bosque primario hay un mayor efecto de variables relacionadas con una estructura debosque maduro (mayor altura de los árboles y fustes, la abundancia de los arbóreos y las mayoresdimensiones diamétricas de sus fustes). La referencia [18], indica un estudio de la Estructura y Diversidad de Especies Arbóreas del BosqueSiempreverde Montano Alto del Parque Nacional Sangay-Ecuador, en donde se realizó un AnálisisCanónico de Correspondencia (CCA) para establecer las relaciones entre las variables ambientales yespecies, determinando una correspondencia de un 48,44 % con relación a las variables topográficasdonde sobresalen las variables pedregosidad, textura y fisiografía y un 56,13 % con las variablesquímicas del suelo lo que indica que en su mayoría estas tienen una fuerte correlación con losparámetros N, P, K, pH y MO. La referencia [19], muestra un estudio de Propuesta tipológica forestal para los bosques de Quercuspyrenaica de la comarca del Bierzo del noroeste de España, aplicando estadística multivariante a lasparcelas del tercer Inventario Forestal Nacional. Las etapas del análisis estadístico fueron análisisfactorial, confección de dendrograma para determinar el número de tipos, y análisis discriminante parahallar las variables con mayor poder de discriminación, luego de la aplicación de dichos análisis sedeterminó en el AF el grado de correlación entre las variables originales resultó cercano a cero,indicando una alta correlación entre las variables del modelo, el dendograma de agrupamientoestableció seis tipos de clasificación tipológica: Las variables principales de agrupamiento determinadas por el análisis discriminante fueron: espesor,distribución diamétrica y composición específica, determinando ventaja del método la depuración devariables principales en un gran grupo de datos, considerando que cada asociación forestal acentuarácaracterísticas propias y no necesariamente idénticas a otras. La clasificación de los árboles según sutamaño diametral ofrece buenos resultados para discriminar.134ISSN-E: 2697-3650Minerva JournalCastro et al. Métodos multivariantes aplicados a la ecología forestal en bosque secoVol.3, Issue N° 1, (pp. 131-137)
135ISSN-E: 2697-3650Minerva Journal Las variables principales de agrupamiento determinadas por el análisis discriminante fueron: espesor,distribución diamétrica y composición específica, determinando ventaja del método la depuración devariables principales en un gran grupo de datos, considerando que cada asociación forestal acentuarácaracterísticas propias y no necesariamente idénticas a otras. La clasificación de los árboles según sutamaño diametral ofrece buenos resultados para discriminar. La referencia [20], señala una investigación sobre la influencia de las características ambientales en lacomposición florística de un bosque seco tropical del recinto Tacusa del cantón Esmeraldas, donde seaplicó un análisis canónico de correspondencia para determinar la relación de las especies forestalescon las relaciones fisicoquímicas del suelo, obteniendo como resultado que os macroelementos ymicroelementos se relacionan con las especies de mayor índice de valor importancia debido que algunosnutrientes son absorbidos de mayor cantidad a diferencia de otros, generando fuente de energía queexponen estos elementos para poder funcionar de una adecuada manera en la naturaleza. Las especies Mata palo (Ficus obtusifolia), Fernán Sánchez (Triplaris cumingiana), Caoba (Platymisciumpinnatum), Guabo (Inga sp.), Guayacán (Tabebuia chrysantha), este tipo de unidades presenta texturasde suelo arcillosos y elementos ambientales como N. (Nitrógeno), Cedro (Cedrela odorata), Mambla(Erythrina poeppigiana), Jigua (Ocotea sp.), Zabaleta (Calophyllum brasiliense), Caucho (Castilla elástica),este tipo de parcela presento una textura de suelo arenoso, limoso y variables ambientales como Mg(Magnesio), B (Boro), Amarillo (Centrolobium ochroxylum), Guayabo monte (Psidium guajava), Cabo deHacha (Machaerium millei), Bálsamo (Myroxylon balsamum), en estas unidades se encontró elementoscomo Materia orgánica y pH. Muyuyo de monte (Cordia lutea), Moral Fino (Maclura tinctoria), Laurel(Cordia alliodora), esta parcela muestra las variables ambientales como: Mn (Manganeso), K (Potasio), Ca(Calcio), Cu (Cobre), P (Fósforo), Fe (Hierro), Zn (Cinc), S (Azufre), encontradas en el área del bosque. Guayabo monte (Psidium guajava), Bálsamo (Myroxylon balsamum), Muyuyo de monte (Cordia lutea),esta unidad presenta los elementos ambientales como: K (Potasio), pH y textura arcillosa del suelo. Cabo de Hacha (Machaerium millei), Amarillo (Centrolobium ochroxylum), Laurel (Cordia alliodora),Moral fino (Maclura tinctoria), esta unidad muestra las variables ambientales como: Ca (Calcio), Fe(Hierro), S (Azufre), Zn (Zinc), P (Fósforo) y presenta una textura arenosa, limosa en el suelo. Fernán Sánchez (Triplaris cumingiana), Caoba (Platymiscium pinnatum), Guabo (Inga sp.), Guayacán(Tabebuia chrysantha), Hueso mono (sp), estas unidades reflejan los elementos ambientales tales como:M.O. (Materia Orgánica) y N (Nitrógeno), en la zona del bosque. Mata Palo (Ficus obtusifolia), Jigua (Ocotea sp.), Cedro (Cedrela odorata), Mambla (Erythrinapoeppigiana), Caucho (Castilla elástica), estas últimas unidades presentan las siguientes variablesambientales: Cu (Cobre), Mn (Manganeso), B (Boro), Mg (Magnesio), en el área de estudio.III. METODOLOGÍA El conjunto de artículos base se obtiene a través de una búsqueda bibliográfica con el uso de sitios webcomo: Google Scholar, Science Direct, Research Gate, Dialnet, Scielo, entre otros. Para filtrar la información se utilizan palabras claves como, “bosque seco”, “ecología”, “suelos”, “relacionesedáficas”, “especies forestales”, “nutrientes”, “estadística multivariante” esta configuración permite obtenertrabajos significativos, donde inicialmente se tiene acceso a los títulos de 125 artículos, de los cuáles se citan12 artículos, que se consideran relevantes para el trabajo, los cuales se sometieron a un proceso de análisis,revisión y descripción. Se evalúa la calidad y frecuencia de los métodos estadísticos aplicados dentro de unmismo campo de estudio, además se analiza la viabilidad y validez de dichos métodos para el desarrollo deinvestigaciones futuras.Castro et al. Métodos multivariantes aplicados a la ecología forestal en bosque secoVol.3, Issue N° 1, (pp. 131-137)
ISSN-E: 2697-3650Minerva Journal La investigación contempló un análisis bibliográfico de 12 trabajos científicos que se desarrollaron endiversas temporadas y en diferentes instituciones a nivel mundial. Estos trabajos científicos de relevanciautilizaban como método, las técnicas estadísticas multivariantes que permitieron encontrar y discutirresultados de cómo se relacionan las características fisicoquímicas del suelo y la permanencia deespecies forestales. Los autores muestran similitud entre sus resultados, mostrando influencia de factores ambientales ygeográficos como los más influyentes en las relaciones fisicoquímicas del suelo y las especies forestales.Además, se puede apreciar la relevancia de las técnicas estadísticas utilizadas y su aporte en la toma dedecisiones. Se observó que los métodos multivariantes permiten aclarar las relaciones entre las diferentes variablesanalizadas. Además, estos métodos son útiles para medir, explicar y predecir el grado de relación queexiste entre las variables. El estudio de los bosques secos puede abordarse también desde una metodología de análisismultitemporal de imágenes satelitales landsat, relacionando las coberturas vegetales y la abundancia deespecies arbóreas, que se distingue del método multivariante por el procesamiento informático y uso deimágenes satelitales de diferentes periodos de tiempo, sin embargo, se presentar factores que limitan suadecuado desarrollo como imágenes libres de nubosidad, escasa información histórica que permitaevaluar la exactitud de la clasificación de imágenes, poca información satelital del área de estudio.El análisis canónico de correspondencia (CCA) fue la técnica estadística más aplicada por los autores enla presente investigación permitiendo determinar de manera efectiva las relaciones existentes entreespecies arbóreas y propiedades fisicoquímicas del suelo, esta técnica facilita la comprensión en losprocesos biológicos de especies arbóreas y su adaptación en el medio, garantizando de este modo losprocesos de reforestación en zonas idóneas para las especies, reduciendo la tasa de mortalidad,extinción de especies y fragmentación del ecosistema.136IV. RESULTADOSCONCLUSIONES Las técnicas estadísticas permiten el análisis de múltiples variables en un período de tiempo relativamentecorto, y de la misma manera se pueden observar las relaciones que existen entre las variables. Es importanterecalcar que el investigador es libre de elegir las técnicas estadísticas que crea conveniente, sin embargo, laelección del método es uno de los puntos clave que marca la calidad de los resultados, por lo quecomprender las fortalezas y escenarios técnicos de la aplicación es muy relevante.Las técnicas multivariantes, como el análisis canónico de correspondencia, análisis factorial, dendogramas,permitieron obtener resultados efectivos sobre las variables analizadas. Por otra parte, se puede constatar lavariedad de herramientas estadísticas empleadas, facilitando al investigador mostrar datos, minimizando laincertidumbre en la justificación de tesis o conclusiones.Las herramientas multivariantes tienen una gran aplicación en el campo de la ecología, permitiendorelacionar las condiciones del medio garantizando de este modo un mayor entendimiento sobre lasrelaciones del medio ecosistémico en el cual se desarrollan individuos forestales con el propósito degarantizar su permanencia en el tiempoCastro et al. Métodos multivariantes aplicados a la ecología forestal en bosque secoVol.3, Issue N° 1, (pp. 131-137)
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