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27 Mayo 2015 INVASIONES BIOLOGICAS CAMBIO GLOBAL de la BIOSFERA Y PERDIDA DE BIODIVERSIDAD _Invasiones biológicas _Cambio de uso de la tierra _Cambio climático Antropoceno Al significativo impacto de la actividad humano en el funcionamiento del planeta. Hablamos de invasiones biológicas…. cuando especies de origen remoto alcanzan un nuevo territorio (introducción) donde se establecen y propagan a gran velocidad alterando la estructura y funcionamiento del ecosistema receptor y causando daños ecológicos y socioeconómicos. (Mooney y Hobbs, 2000. “Invasive species in a changing world”. Island Press, Washington). _ causa de la pérdida de biodiversidad y servicios ecosistémicos. _ componente del cambio global. _ alteran procesos ecológicos globales. INVASIONES BIOLOGICAS invasive alien species (IAS) Especies exóticas invasoras ¿Es una especies nativa, exótica o invasora? ¿Qué es una invasión biológica? ¿Cuáles son sus etapas? ¿El hombre tendrá algo que ve con este fenómeno? ¿Qué consecuencias producen? Invasiones biológicas como factor clave del cambio de los ecosistemas La importancia de las invasiones biológicas ha sido reconocida hace más de 50 años Búsqueda de citas bibliográficas en el Science Citation Index ((SCI) entre 1975 y 2005 que incluyan los términos invas* y ecolog* ¿Qué es una especie exótica? Convenio sobre Diversidad Biológica el término "especie exótica" se refiere a las especies, subespecies o taxón inferior, introducidas fuera de su área de distribución natural en el pasado o actual; incluye cualquier parte, gametos, semillas, huevos o propágulos de dichas especies que podrían llegar a sobrevivir y reproducirse. ¿Todas especie exótica es una invasora? ¿Qué es una especie invasora? Es a aquella que no es nativa de un lugar, que se manifiesta como resultado de la intervención humana y que se propaga naturalmente en ese lugar mostrando una clara expansión, generando cambios estructurales y funcionales en el ecosistema (UICN, 2000). ¿Cuántas sp invasoras se conocen en el mundo y cuáles son? e ón to, UICN Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza Perca del Nilo (Lates niloticus) Riqueza piscícola: más de 300 especies endémicas de la familia de los cíclidos. https://www.youtube.com/watch?v=Zke8LkGAA_A ¿Qué es una especie invasora? Jabalí europeo o cerdo asilvestrado (Sus scrofa) Una de las 100 especies invasoras más dañinas (UICN) Especies invasora en áreas protegidas (Parque Nacional El Palmar (ER), los Alerces (Ch), Nahuel huapi (RN-Nq) _ingresados al país en 1905. Caza deportiva (recurso cinegético). Conejo silvestre europeo (Oryctolagus cuniculus) Introducido en Australia en 1859 para caza. 40 crías al año. Avanzó en promedio 55 km anuales. Provocó la extinción de especies nativas herbívoras. _ Control: vallas, rifle sanitario, trampas y venenos. 1950__ 600 millones. _ Virus (mixomatosis).Causó la muerte de 500 millones en dos años. Resistentes. Menor virulencia. 1990___300 millones. 1995, enfermedad hemorrágica del conejo. 2003, reducción del 85% o más. Especie exótica invasora en la Patagonia 1884 Chile 1945 Argentina Interacción trófica con otros herbívoros Competencia trófica El solapamiento dietario con el ovino y el vacuno sugiere la existencia de un gran potencial para la competencia por el alimento con el ganado. Bonino, 2009. Impacto en la producción ganadera y Las gramíneas más consumidas por el agrícola, fruto hortícola y en la forestal conejo y las graminoides por la Liebre europea, en proporciones similares (64%). ContinúaSugiere su proceso y dispersión que de no colonización hay competencia por los mismos recursos alimenticio. Renoval de Ñire ramoneado Impacto económico y ambiental Ardilla de vientre rojo Callosciurus erythraeus Elevado crecimiento poblacional y capacidad de adaptación a ambientes nuevos. Efectos negativos sobre plantaciones comerciales , aves nativas y cables. “cuántas ardillas hay, dónde están distribuidas, qué impactos causan y evaluar si es posible hacer algo”. ¿hay peligros de otros nuevos focos de invasión? logra expandir su población? ¿control o erradicación? Modelo espacial explícito, con estructura de edades y estocasticidad para simular la dinámica de invasión de la ardilla en la región pampeana. Guichón & Dincaster, 2008. Ecography 31: 211-220 Estudio de las invasiones biológicas y la clasificación de especies Autóctona, Exótica, Naturalizada, Invasora ¿durante cuánto tiempo debemos seguir considerándola exótica? que crecen en el área biogeográfica de donde son originarias; que durante miles de años fueron adaptándose a las condiciones abióticas y bióticas de la región; considerándose indígenas a las especies propias de las zonas de origen, independientemente de límites políticos de provincias y países. que se encuentran fuera de su área de distribución original o nativa (histórica o actual), no acorde con su potencial de dispersión natural (arribaron en forma accidental o deliberada por parte del hombre). (aclimatadas) que consiguen establecerse en un medio natural que no es el suyo original. Mantienen poblaciones por años sin intervención directa del hombre, capaces de desarrollarse por sí mismos. No necesariamente invada ecosistemas naturales, seminaturales, creados por el hombre. que se establece, crece poblacionalmente y expande de manera sostenida fuera de su rango geográfico original. “ligustros” , “ligustrinas”, “paraísos” proliferan formando bosques puros en las áreas naturales y terrenos vacantes del área metropolitana. Definición de UICN (2000): planta invasora es aquélla especie alóctona que se establece en hábitats o ecosistemas naturales o seminaturales y que es un agente de cambio y amenaza de la biodiversidad natural. "invasive species" as "an alien species whose introduction does or is likely to cause economic or environmental harm or harm to human health" Modelo del proceso de invasión biológica representa las distintas etapas que atraviesa una especie invasora y sus resultados. Introducción Exótica Establecimiento Naturalizada ¿Qué determina el éxito? Presión de propágulos Expansión en el área (Propagación) Invasora ¿El proceso de invasión sigue la Regla del 10% (Williamson, 1996)? Esta regla no siempre se cumple. Depende de la sp, características del ecosistema, frecuencia de introducciones, entre otros. Ejemplos Plantas ornamentales exóticas, menos de un 1% pasan a establecerse en espacios naturales. Más de un 60% de los mamíferos escapados o liberados pueden ser invasores. Invasiones biológicas ¿Es el hombre responsable de este fenómeno? ¿Las invasiones biológicas son una amenaza creciente? Antes y después de la presencia del hombre _ mecanismos de dispersión (Plantas: zoocoria, anemocoria, balocoria, hidrocoria _ eliminación de barreras naturales _ “puentes” entre ecosistemas aislados _ el hombre. Acelera y magnifica el fenómeno por colonización, comercio mundial, transportes, movilidad de personas y mercadería. ¿Cómo son transportadas e introducidas las especies? ¿por qué? ¿rutas y vehículos? • Intencional (deliberado, voluntario, con un propósito) Legal o clandestino • Accidental (consecuencia secundaria) • Explotación (agrícola-ganadera-forestalpesquería) • Uso decorativo (jardinería y paisajismo) • Mascotas/recreativos (caza y pesca) • Control biológico • Fines educativos, Zoológicos y Botánicos • • • • • Con cultivos Con animales En medios de transporte-Turismo Enfermedades Movimientos de tierras en las obras A nivel global, el 90% de sp de vertebrados y plantas introducidas es intencional, el restante accidental (microrganismos, insectos, crustáceos, semillas). Liberación intencional y escape (accidental) del cautiverio Visón americano (Neovison vison): invasor de los bosques del sur originario de EEUU y Canadá carnívoro exótico Introducción en ecosistemas acuáticos _Aguas de lastre (en el mar) El hombre ha llevado especies de un lugar a otro _ Pesca deportiva Trucha arco iris _ Acuicultura _ Interconexión de cuencas hídricas Canal de Suez Rios navegables Aguas de lastre y especies invasoras _ 80% de los productos del comercio mundial se trasportan vía marítima. _ se intercambian 12mil millones de m3 de agua de lastre por año. _ se trasladan 7 mil -10 mil especies de microrganismos marinos, plantas y animales en todo el mundo por día. Mejillón cebra (Dreissena polymorpha) Molusco bivalvo de agua dulce y salobre. Una de las 100 especies exóticas invasoras más dañinas del mundo de la (UICN). 1985 llegó a los Grandes Lagos, se extendido por la cuenca Misisipi al Caribe. Grandes pérdidas económicas Aguas de lastre y especies invasoras Mejillón dorado (Limnoperna fortunei) Asiático. Invasor de la Cuenca del Rio de la Plata. Represas de Itaupú yYaciretá Central nuclear Atucha I. 1990. Alga tropical ornamental (Caulerpa taxifolia) Mediterráneo en el ´80 comprometiendo la persistencia de un alga nativa (Posidonia oceanica). Puertos en Argentina y especies exóticas Introducidas Undaria pinnatifida Argentina, la mayor parte del comercio exterior (granos, oleaginosas y los derivados de la agroindustria) se realiza por vía fluvial y marítima. Biological Invasions 6: 411–416, 2004. Más de un tercio ¿La distribución de las sp invasoras en el mundo es homogénea? Nueva Zelanda, Hawai, Australia Latitudes medias Viejo y Nuevo mundo Patrones globales y continentales ¿Por qué existen estas diferencias entre hábitats y regiones? ¿Qué explica el éxito de las especies invasoras? Susceptibilidad del hábitat (ecosistema receptor) a la invasión (Invasibilidad) Presión de propágulos (esfuerzo de introducción: Nº y fcia de eventos) Características biológicas intrínsecas de la especie invasora ¿Qué explica el éxito de las especies invasoras? Características biológicas intrínsecas de la especie invasora (invasividad) Estrategia reproductiva y tasa de crecimiento Monopolizar recursos. Exclusión competitiva Flexibilidad y Plasticidad fenotípica Capacidad aclimatación y ambientes cambiantes Facilidad para hibridar Aumentar variabilidad genética Adaptaciones y características que las hacen altamente competitivas Otros atributos más comunes de las especies invasoras Adaptaciones y características que las hacen altamente competitivas _Tolerantes a amplios rangos climáticos. Presentan extensos rangos de distribución. –Muchas son más eficientes en el uso del agua que las especies nativas con las que compiten –Algunas son resistentes al fuego y a otras condiciones extremas –Tiempos cortos de maduración. –Mecanismos eficaces de dispersión. _ Oportunistas y generalistas ¿Qué explica el éxito de las especies invasoras? Presión de propágulos (esfuerzo de introducción) Condiciones de la introducción •Número y frecuencia de introducciones • Estadio y genotipos introducidos •Existencia y distancia de focos previos •Patrón espacial y temporal de arribos •Agentes dispersantes (vías de transporte) Determinantes para un establecimiento exitoso y dispersión. ¿Qué determina la vulnerabilidad o invasibilidad de un ecosistema a la invasión? Susceptibilidad del hábitat a la invasión (Invasibilidad) Factores abióticos y bióticos. Recursos y Condiciones Ambientes poco conservados Diversidad de hábitats Disponibilidad de recursos Riqueza de sp nativas Impactos ecológicos, económicos y sanitarias Impacto ecológico de las invasiones biológicas Gran amenaza a la biodiversidad Alteración de patrones y procesos ecológicos. _ Genético Dilución del pool génico de las sp nativas. Hibridación con especies nativas. _ Especies Extinción de sp vulnerables o disminución de la abundancia o supervivencia de especies nativas a través de predación, herbivoría, competencia, alelopatía, enfermedades y destrucción del hábitat. Según el Libro Rojo de la UICN de 2004, las EEI son responsables de poner en peligro al 5,4% de las especies con algún grado de amenaza. Impactos ecológicos, económicos y sanitarias Impacto ecológico de las invasiones biológicas _ Comunidades Desplazamiento local de especies, reducción de la biodiversidad. Alteraciones de la estructura de la vegetación y en la sucesión ecológica. _ Ecosistemas Interferir en los niveles tróficos, alterar ciclo de los nutrientes, disponibilidad de agua, regímenes de perturbación por fuego, la hidrología, favorecer inundaciones….. Hibridación y contaminación genética. Hibridación con los invasores: amenaza la integridad de las especies autóctonas pero también constituye una fuente de variación y de origen de nuevas especies. Invasora más importante de ambiente costero. Gramínea sudamericana. Aumenta la tasa de sedimentación, modificando la red de drenaje de la marisma. Alteraciones de los ciclos de energía y nutrientes Spartina alterniflora, planta invasora de marismas que ha desplazado por (alteración genética) hibridación a especies autóctonas del mismo género en diversas zonas de Estados Unidos e Inglaterra. Hibridación y contaminación genética. ¿erradicar los híbridos para mantener la pureza del ecosistema? ¿la naturaleza debe seguir su curso en la creación de una nueva especie? Cruzamiento de especies: reducen la cantidad de descendientes por inviabilidad de los híbridos. Hembras de visón europeo x machos de visón americano. Híbridos exitosos en la naturaleza en vertebrados Salamandra tigre de California (Ambystoma californiense) especie en peligro bajo protección federal . Salamandra barrada, introducida, es nativa de Texas (Ambystoma tigrinum mavortium) y que no está en la lista de especies en peligro. El híbrido prospera, se propaga y sus larvas tienen mayor supervivencia. Vigor híbrido. ¿Cómo una especie exótica puede afectar a comunidades naturales? Extinción de especies competidoras Reacciones en cadena en las redes trófica. Figura 1. Efecto de la extinción de una especie sobre cuatro comunidades simples. Las flechas negras representan la dirección de la energía en la red trófica. Los círculos rojos corresponden a las especies extintas. A. La desaparición de la única planta generará una reacción de cascada extinguiendo a todas las demás especies. B. La extinción de un predador al tope de una red simple puede no afectar la sobrevivencia de las demás especies. C. La extinción de una de varias plantas puede no afectar la sobrevivencia de las demás especies. D. La extinción de un predador al tope de la red puede "liberar" al herbívoro, el que puede terminar extinguiendo algunas especies de planta (modificado de Pimm 1991). Desplazamiento de especies nativas Hormiga argentina (Linepithema humile) Propagación mundial (30-36º SyN). Plaga agrícola en Europa en 1900. Desplaza o elimina especies nativas de formícidos terrícolas y arborícolas. Mecanismos: Altera la densidad y también el comportamiento de las otras especies nativas según su jerarquía de dominancia por competencia (por explotación y por interferencia). Alteraciones de las redes de interacción entre especies de la comunidad. _ Alteración de una interacción mutualista por la hormiga argentina Cooperación entre algunas plantas y las hormigas granívoras. Entierran semillas en sus galerías como reserva de alimento. Quedan a salvo del fuego y germinan tras el incendio. Afecta a las plantas con semillas voluminosas y conduce a un cambio en la composición de las comunidades vegetales del matorral sudafricano con incendios frecuentes. Desplazamiento de especies nativas y alteración del ecosistema _ Los Pantanos de la Florida y la invasión por la Pimienta Brasilera. “Homogeneización biótica” “Homogoceno” Introducidos en la Florida en el S. XIX, pero no fueron notorios hasta comienzos de la década del ’60. Actualmente establecidos en más de 280.000 ha, formando bosques densos que excluyen cualquier otra vegetación. De exótica a invasora Desplazamiento de especies nativas por pastos invasores adaptados al fuego en Hawai por un pasto africano Alteran los regímenes de perturbaciones por fuego y exacerban los efectos de la fragmentación. Bromus tectorum del SO Asiático 1860 en el oeste de Estados Unidos. Lote de semillas contaminado (no intencional) 1920-30 peor pasto maleza en campos de trigo. Reduce la calidad del cultivo y cosecha. cheatgrass Circuito de retroalimentación positiva: Altera el régimen de incendios, agrava la fragmentación (deterioro del hábitat), amenaza para nativas no adaptadas a fuego, aumenta su dominancia. Planta anual de invierno: Otoño germina. Invierno crece rápido antes de TºC bajas) anual Incendios de invierno Primavera reanuda crecimiento y semilla. Verano muerte. PP baja.Planta TºC altas. frecuentes. _ Habilidades competitivas: Madura tempranamente, antes de las sequías. Reduce a niveles muy bajos la humedad y nutrientes del suelo. Mecanismo de depleción de agua. Fuerte competidor post-fuego. No palatable como adulta y produce daño al ganado. Alteración de los gases del efecto invernadero en la atmósfera. Alteración de la producción primaria en un ecosistema acuático Mejillón cebra (Dreissena polymorpha). Nativo del sur de Rusia Inicio XIX aumentó la navegación fluvial comercial y deportiva en Europa y conección de cuencas aisladas. En 1985 en los Grandes Lagos; 1990 Irlanda; 2001 España. Gran expansión en 2009. tapiza los lechos acuáticos, tapan los canales de riego y tuberías. Invasión en el río Ebro reducción de la turbidez del agua (reduce fitoplancton), favorece la penetración de la luz y la producción de los organismos fotosintéticos (bentónicos y algas) Su proliferación lleva a la acumulación de sus excrementos en las aguas. Aumenta la concentración de nutrientes (Nitrógeno) y materia orgánica. Proceso de eutrofización de las aguas. Aumento de biomasa y reducción de diversidad. Ingenieros de ecosistemas_ crean y modifican habitats Castor (Castor canadensis). Nativo en Canadá y Estados Unidos. 1946_ introducción a la Isla Grande de Tierra del Fuego, lago Fagnano.. 1999_crecimiento exponencial de la población. 60.300 individuos , ausencia de depredadores naturales. •Destrucción directa de la vegetación (alimentación y refugio). •En la Isla Grande: 23.000 hectáreas de bosque destruido por la acción del castor. En el rango de distribución original de los castores la vegetación presenta regeneración desde brotes. •Construye represas y provocan acumulación de agua, cambian el flujo del río y su ecología. •Crean microhabitats favorables para larvas de Lepidoptera. •Transformación de un sistema lótico a uno léntico; inundación de terrenos de uso agrícola o ganadero; pérdida de suelos e infraestructura. Alteración del ambiente físico y paisaje Marismas y pantanos salinos transformadas en playas rocosas. Nova Scotia, Canadá. Littorina littorea Alteración del ciclo de los nutrientes Invasión del pequeño árbol nativo de las Islas Canarias, Myrica faya, en el Parque Nacional de los Volcanes en Hawai. XIX . • Muchas plantas exóticas de Hawai sólo pueden habitar en suelos relativamente fértiles. • Fija nitrógeno de la atmósfera, e incrementa la disponibilidad de nitrógeno en suelos volcánicos, pobres en este nutriente, a una tasa 90 veces mayor que las especies nativas. • Myrica allana el camino para otras sp invasiones. • Aumenta la amenaza de cambios a gran escala en estas comunidades vegetales. • Myrica atrae al pájaro invasor más destructivo en los bosques nativos de Hawai. Mutualismo facilita las invasiones Transmisión de enfermedades-Salud humana Malaria aviar (Plasmodium relictum) introducida en Hawai a través de aves exóticas Grafiosis o enfermedad 1886 Mosquito holandesa del olmo (Ulmus sp.) Culex quinquefasciatus producida por un hongo. Originaria del Este de Asia. Escarbajos. _ Virus occidental del Nilo 1999 NY, USA. Flavivirus aislado por 1ra vez en Uganda 1937. Africa, Europa, Asia occidental y Medio oriente. Ciclo de transmisión entre aves. Culex pipiens Brotes epidémicos en caballos y humanos. Propagación por aves migratorias hacia el sur y oeste. 2005 en todo USA, excepto Alaska y Hawaii. 2003 Centro América y Caribe. 2009 Argentina, Colombia y Venezuela. Impacto de las lampreas marina (Agnatos) sobre la pesquería en los Grandes Lagos de Norteamérica Depredador agresivo con ventaja competitiva por no tener depredadores y tener presas sin defensas contra ella. 1831 Canal de Welland Canal de Erie Diezmaron las poblaciones de peces autóctonos entre 1930 y 1940. Impacto económico Costos económicos por control, pérdida de producción y servicios ecosistémicos. La entrada de la lamprea en los Grandes Lagos afectó la pesca de la trucha. En 25 años la pesca había descendido aproxim. en 2 millones de kilos solo en el Lago Hurón. A cciones de manejo Manejo o Gestión de las especies exóticas Prevención: Evitar el transporte, tanto ingreso como salida. Controles en aeropuertos. Tratados internacionales. Cuarentenas. Detección temprana: hallar especies exóticas introducidas o establecidas recientemente para impedir el establecimiento y/o propagación. Monitoreo. Erradicación: remoción permanente de una población entera de determinada especie dentro de un área y tiempo determinado. Estrategia en contra de especies consideradas nocivas o detectadas en forma temprana. Estudios exhaustivos. Control.- Mantenimiento de una población de determinada especie dentro o debajo de cierto umbral (tamaño poblacional y/o área de distribución) en el cual el impacto negativo sobre recursos naturales o especies nativas es tolerable o aceptable. Mecánico, Biológico, Químico. Mitigación: Es la estrategia a elegir si la erradicación o el control no son posibles. Actúan sobre el recurso a proteger (conservación de especies en peligro). Posibles medidas/acciones de control Mecánico/físico: Desbroce /tala de plantas, captura de animales (caza, rifle sanitario, trampas jaula, redes), alteraciones del medio físico (sombreo, alterar pH, salinidad, fuego controlado). _ control selectivo y muy costosos. No aplicable a gran escala. _ las alteraciones del hábitat también pueden eliminar otras especies. Se limita a grandes concentraciones de invasoras excluyendo a las especies nativas Químico: Biocidas, reguladores hormonales, inhibidores de fotosíntesis. _ menor mano de obra y consecuencias ambientales no deseada. _ la especificidad baja, desaparición de enemigos naturales y aparición de resistencia, biomagnificación. Biológico: introducir enemigo natural, alteración de procesos biológicos (sustancias que interfieran en la comunicación química, liberación de insectos estériles). _ Polilla argentina (Cactoblastis cactorum ) vs Opuntia sp. _ Virus del Myxoma vs Conejo europeo. _ Bacillus thuringiensis vs larvas de mosquitos Programa de control integrado Medidas de contención contra el avance del cangrejo rojo americano en arroyos del Parque Natural de Sierra de Las Nieves, España. Transmite enfermedad letal causada por un hongo (Aphanomyces astaci) al cangrejo autóctono catalogado en peligro de extinción según criterios de la UICN. Construcción de diques de contención Contención: una forma de control. _ Limitar la expansión cuando la distribución es excesivamente amplia para erradicar. _ requiere inversión sostenida de tiempo, dinero, herramientas para mantener al invasor “acorralado”, circunscripto. _ 2006. Detección de C. Rojo Limitaciones de un manejo eficiente de las especies introducidas • Es muy difícil identificar los atributos generales de futuros invasores. Identificar a los futuros invasores es uno de los mayores desafíos. • Dadas las enormes diferencias en el comercio entre las distintas regiones y por ende la tasa de arribo de potenciales invasores, parece ser aún más difícil predecir qué especies locales serán susceptibles a futuras invasiones. • Es rara la erradicación de un invasor ya establecido y los esfuerzos en el control varían enormemente en su eficacia. • El éxito del control depende más del compromiso y del esfuerzo continuo que de las herramientas en sí mismas (trampas, insecticidas, liberación agentes de control biológico, etc.). • El control de invasiones biológicas es más efectivo cuando emplea tácticas a largo plazo para todo un ecosistema, que cuando se utiliza una estrategia enfocada en atacar invasores individuales. Marco legal en Argentina que regula el tema de especies exóticas Ley Nº 24.375 de 1994, que ratifica el Convenio de Diversidad Biológica firmado en Río de Janeiro en 1992. Como respuesta al problema global de las especies invasoras, se han desarrollado estrategias estableciendo varios acuerdos y lineamientos internacionales con diversas organizaciones. • Convenio Internacional para la Protección de las Plantas (IPPC), • Organización Mundial de Sanidad Animal (OIE), • Organización Mundial de la Salud (WHO) • Programa Global de Especies Invasoras (GISP) • Lineamientos para la Prevención de la Pérdida de Biodiversidad causada por Especies Invasoras Exóticas de la Unión Mundial para la Conservación de la Naturaleza (IUCN). Gracias • • • • http://www.aragon.es/estaticos/GobiernoAragon/Departamentos/AgriculturaGan aderiaMedioAmbiente/MedioAmbiente/Documentos/Areas/Biodiversidad/EspecE xotInvasor/capdevilla.pdf http://www.azoresbioportal.angra.uac.pt/files/publicacoes_Part2_InvasoesES.pdf http://www.lib.udec.cl/invasiones.html http://www.esa.org/esa/wp-content/uploads/2013/03/numero5.pdf