Yucca potosina, un oasis de recursos en zonas áridas y semiáridas del Altiplano Potosino

Por: Felipe Barragána, Claudia Lorena Rodríguez-Salazarb, Alfredo Ramírez-Hernándezc

a CONACYT/IPICYT, División de Ciencias Ambientales.
b IPICYT, Posgrado en Ciencias Ambientales.
c CONACYT/IPICYT, Consorcio CIIDZA.

Entre el 50 y 60% del territorio mexicano está cubierto por zonas áridas y semiáridas que albergan el 44% de endemismos a nivel de género de la flora nacional (Challenger & Soberón, 2008). En estas zonas es común encontrar especies del género Yucca (L. 1753), el cual cuenta con 49 especies descritas a nivel mundial, y de ellas 29 se encuentran en el territorio mexicano (Rocha et al., 2006). Dentro de este género, destaca la especie Yucca potosina (Figura 1), por ser endémica de San Luis Potosí (municipios de Armadillo de los Infantes y Guadalcázar). Son plantas arbustivas o arborescentes de hasta 10 metros de altura. Sus hojas son ascendentes, rígidas con márgenes lisos, dentados o fibrosos y ápices agudos. Su inflorescencia es un racimo de flores unidas, de color blanco-cremoso. Los frutos pueden ser indehiscentes, tanto carnosos como secos, o bien pueden ser dehiscentes. Sus semillas son planas, negras y pueden ser tanto lisas como rugosas y carecen de alas (Granados-Sánchez & López-Ríos, 1998; Matuda & Piña, 1980). Las especies del género Yucca destacan por la diversidad de interacciones bióticas que mantienen a lo largo de su ontogenia, lo cual ha favorecido que sean un modelo de estudio en investigaciones ecológicas y biológicas. En nuestro estudio (Figura 2), identificamos 39 morfoespecies de artrópodos de los órdenes Hymenoptera, Coleoptera, Hemiptera, Diptera, Araneae y Mantodea asociados a flores y frutos de Yucca potosina. Entre los vertebrados asociados a los racimos de flores y frutos encontramos seis especies (Figura 3). En la fase de floración las especies visitantes fueron únicamente aves: Calandria de Wagler (Icterus wagleri) y colibríes pertenecientes a la subfamilia Trochilinae. Una vez que los frutos estuvieron presentes, las especies registradas fueron: Carpintero mexicano (Picoides scalaris), colibrí, ardilla (Sciurus oculatus), ratón de campo (Reithrodontomys sp.) y cacomixtle (Bassariscus astutus). La riqueza de vertebrados asociados a la remoción de frutos y semillas fue de 11 especies: cacomixtles (Bassariscus astutus), zorros grises (Urocyon cinereoargenteus), zorrillos de dos especies (Conepatus leuconotus y Spilogale grascilis), ratones de campo (Reithrodontomys sp. y Heteromys sp.), zarigüeyas (Didelphis marsupialis), cuitlacoches pico largo (Toxostoma longirostre), picogruesos cabecinegros (Pheucticus melanocephalus), chochines criollos (Troglodytes sp.), y una tórtola (Zenaida sp.). Los resultados de este estudio demuestran que las flores, frutos y semillas de Yucca potosina son una fuente de alimentos para una importante variedad de animales. Esta es una de las primeras aproximaciones para describir la importancia de la especie Yucca potosina, y a su vez resaltamos la relevancia de incorporar estudios con especies endémicas que se encuentran en las zonas áridas y semiáridas del Altiplano, de las cuales existe escasa información y que pueden representar una fuente importante de alimento y refugio para la fauna silvestre, como lo vimos en nuestro trabajo.

Figura 1. Izotal de Yuca potosina en una localidad cera del municipio de Armadillo de los Infantes en San Luis Potosí.
Figura 2. Montado del experimento en campo: A) Saco de malla cubriendo inflorescencia de Yucca potosina; B) Artropodos atrapados dentro del saco de la malla; C) Colocación de cámaras trampa en los racimos de frutos; D) Frutos y semillas de Yucca potosina a nivel de suelo siendo monitoreados por cámara trampa.
Figura 3. Vertebrados capturados por cámaras trampa interactuando con flores y frutos en el dosel de Yucca potosina. A) Icterus wagleri, B) colibrí de la subfamilia Trochilinae, C) Picoides scalaris, D) Sciurus oculatus, E) Reithrodontomys sp. y F) Bassariscus astutus.

Referencias

  • Challenger, A., & Soberón, J. (2008) Los ecosistemas terrestres. En CONABIO (Ed.), Capital natural de México, vol. I: Conocimiento actual de la biodiversidad. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, México.
  • Granados-Sánchez, D., & López-Ríos, G. F. (1998) Yucca “izote” del desierto. Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y Del Ambiente, 4(1), 179–192.
  • Matuda, E., & Piña, I. (1980) Las plantas Mexicanas del Género Yucca. Gobierno del Estado de México, FONAPAS en Toluca, Estado de México. 145 páginas.
  • Rocha, M., S. Good-Ávila, F. Molina-Freaner, H. Arita, A. Castillo, A. García-Mendoza, A. Silva-Montellano, B. Gaut, V. Souza & L. Eguiarte. (2006) Pollination biology and adaptive radiation of Agavaceae, with special emphasis on the genus Agave. Aliso 22: 329–344.

Reseña de los autores

El Dr. Felipe Barragán Torres (felipe.barragan@ipicyt.edu.mx) es Biólogo del Instituto Tecnológico de Huejutla,  con una maestría en Recursos Naturales y Desarrollo Rural por el Colegio de la Frontera Sur, y un Doctorado en Ciencias en Biodiversidad y Conservación por la UAEH. Desde el 2014 forma parte del SNI, actualmente es nivel 1. Sus líneas de investigación están enfocadas en la Biodiversidad, Servicios Ecosistémicos y Diversidad Funcional. Desde el 2014 es Catedrático del CONACYT comisionado a la División de Ciencias Ambientales del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C. (IPICYT).

Claudia Lorena Rodríguez Salazar. Es Licenciada en Biología por la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP) y Maestra en Ciencias Ambientales por el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICyT). Ha presentado conferencias en múltiples congresos, seminarios académicos y actividades de divulgación científica. Actualmente se encuentra realizando el Doctorado en Ciencias Biomédicas Básicas en la Facultad de Medicina de la UASLP. Le interesa la ecotoxicología y los efectos que los contaminantes ambientales, el cambio de uso de suelo y la degradación del hábitat ocasionan en la salud ecosistémica.

El doctor Alfredo Ramírez-Hernández (alfredo.ramirez@ipicyt.edu.mx) es Catedrático Conacyt desde el año 2016 y está adscrito al Consorcio de Investigación, Innovación y Desarrollo para las Zonas Áridas (CIIDZA) del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A. C. El Dr. Ramírez es Licenciado en Biología por la Universidad Veracruzana (México), Máster y Doctor en Biodiversidad y Conservación por la Universidad de Alicante (España); además, realizó una estancia posdoctoral en el Instituto de Ecología A. C. (INECOL). Recibió el Premio Extraordinario de Doctorado por la Universidad de Alicante, es miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel 1, Editor Asociado de la revista Acta Zoológica Mexicana (nueva serie) y Colaborador Honorífico del Centro Iberoamericano de la Biodiversidad, CIBIO (España). Le interesa la Ecología de insectos (entomología) estudiando su segregación espacial y temporal en el bosque y el desierto. Está ampliamente interesado por insectos degradadores de la materia orgánica.

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Dinámica de los semidesiertos: viajando desde los individuos hasta las comunidades

Por: Cecilia L. Jiménez Sierra, Ma. Loraine Matias Palafox, Erika Arroyo Pérez, María de Ángeles González Adán, Yazmín Uribe Salazar y Daniel Torres Orozco J.

Grupo de trabajo: Ecología y manejo de recursos en zonas semiáridas

En el laboratorio de Ecología de la UAM-I, hemos conformado un grupo interesado en el estudio de las poblaciones vegetales de las zonas semiáridas de México, donde las cactáceas destacan por su gran diversidad. Nos interesa dilucidar las historias de los individuos a partir de semillas, pasando por plántulas de escasos milímetros hasta la constitución de adultos. La permanencia de las poblaciones requiere que la tasa de mortalidad poblacional sea compensada por la tasa de reclutamiento de nuevos individuos. Los estudios de dinámica poblacional utilizan matrices de transición y modelos de proyección del crecimiento poblacional. Estos estudios requieren de censos que siguen a los individuos a través del tiempo, con lo cual se determinan las probabilidades de sobrevivencia, crecimiento y reproducción. Una parte esencial de estos estudios tiene que ver con la capacidad de los individuos para dejar descendencia. La formación de flores, así como su conducta es importante para lograr la atención de agentes biológicos que realizan la polinización. No todas las flores tienen la misma suerte, quizás algunas no sean visitadas y entonces no formarán frutos ni semillas.

Por otro lado, las flores constituyen un recurso alimenticio importante para una gran diversidad de animales como insectos, aves, reptiles y murciélagos. Una vez madurado el fruto se requiere también de la ayuda de agentes bióticos para la dispersión de las semillas y su arribo a un micro hábitat favorable para su germinación y establecimiento. En este punto, la estructura y la fisiología de las semillas (latencia, fotoblastismo y viabilidad, entre otras) son de especial importancia. Cada uno de los procesos anteriores están sincronizados con muchos otros eventos que ocurren simultáneamente en los ecosistemas, entre los que están las variaciones estacionales, la presencia de polinizadores, dispersores y depredadores, así como la interacción de las plantas con otras plantas. La competencia entre individuos de la misma especie, puede empezar desde la formación misma de semillas en el ovario y continuar por la adquisición de recursos en el suelo una vez que se instalan las plántulas. Sin embargo, esto es solo una parte de las intrincadas relaciones bióticas, pues individuos de una especie también pueden competir o facilitar la presencia de individuos de otras especies. Entre los casos que hemos estudiado destaca el fenómeno de nodricismo así como el de sincronía intra e inter específicos en la floración, los cuales repercuten en las tasas de visitas de los polinizadores y en la adecuación de las plantas. A un nivel más fino, la dinámica entre polinizadores y las flores, determina en gran parte la variabilidad genética de las poblaciones, así como el flujo génico entre ellas. Todos estos aspectos configuran las redes de interacciones que se presentan en los ecosistemas, así como de los beneficios y bienes ecosistémicos (ciclos de nutrientes, polinización y riqueza de recursos, entre otros) que las poblaciones humanas disfrutan al conservar la estructura y la funcionalidad de estos ecosistemas, lo cual es promovido a través de las áreas naturales protegidas y la creación de unidades de manejo, aprovechamiento y conservación de la vida silvestre (UMA).

Referencias

  • Arroyo-Pérez, E. C. González-Salvatierra, L. Matias-Palafox, C. Jiménez-Sierra. 2017. High tolerance to high-light conditions for the protected species Ariocarpus kotschobeubeyanus (Cactaceae). Conservation Physiology 5(1):1-7. https://doi.org/10.1093/conphys/cox042
  • Díaz-Segura O., C.L. Jiménez-Sierra y M.L. Matías-Palafox. 2017. Algunas características de la biología reproductiva del peyote queretano Lophophora diffusa (Croizat) Bravo, (Cactaceae). Cactáceas y Suculentas Mexicanas. 62 (4): 116-127).
  • Jiménez-Sierra, C.L., D. Torres-Orozco Jiménez and ML. Matias-Palafox. 2018. Are Current Actions for Conservation in Mexico Enough? A Review of the Proximate and Ultimate Threats. En: A. Ortega-Rubio (Ed): Mexican Natural Resources Management and Biodiversity Conservation: Resent Case Studies. Springer. Switzerland.  53-72pp. ISBN 978-3-319-90583-9 ISBN 978-3-319-90584-6 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-319-90584-6
  • Torres-Orozco Jiménez, D., B. Vázquez-Quesada, and C.L. Jiménez-Sierra. 2018.  Forgotten Social Issues for Achieving Long-Term Conservation in Protected Areas. En: A. Ortega-Rubio (Ed): Mexican Natural Resources Management and Biodiversity Conservation: Resent Case Studies. Springer. Switzerland.  225-250pp. ISBN 978-3-319-90583-9 ISBN 978-3-319-90584-6 (eBook). https://doi.org/10.1007/978-3-319-90584-6
  • Jiménez-Sierra, C.L., D. Segura-Venegas, B. Rendón-Aguilar, T. Valverde Valdés y C. Ballesteros-Barrera. 2019. Fenología floral de Stenocactus obvallatus (DC) Hill (Cactaceae) en Guanajuato (México). Cactaceas y Suculentas Mexicanas. Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ).  (enviado julio 2018) Vol. 64(2): 47-57. ISSN 0526-717X.
  • Arroyo-Pérez,E., C.L. Jiménez-Sierra, J.A. Zavala Hurtado, J. Flores Rivas e I.H. Salgado-Ugarte. 2019. Fenología, sincronía floral y éxito reproductivo de Neolloydia conoidea (Cactaceae). Botanical Sciences. 97 (4): 579-587. DOI: 10.17129/botsci.2184
  • Jiménez-Sierra, C.L., M.L. Matias-Palafox, J. Sosa-Ramírez, V.J. Arriola-Padilla, D. Torres Orozco-Jiménez y M. Aguilar López. 2020. Results of socio-ecosystem institutional management: analysis of two protected natural areas of central México. En A. Ortega (Ed.): Socio-Ecological Studies in Natural Protected Areas. Linking community development and conservation in Mexico. 32pp. Springer. Pp. 461- 481.  https://doi.org/10.1007/978-3-030-47264-1_24
  • Arroyo-Pérez, E.  CL. Jiménez-Sierra, JA. Zavala Hurtado y J. Flores. 2021. Shared pollinators and sequential flowering phenologies in two sympatric cactus species. Plant Ecology and Evolution 154 (1): 28–38, 2021. DOI: https://doi.org/10.5091/plecevo.2021.1544.

Reseña de los autores

Cecilia Leonor Jiménez Sierra. ceci_jsierra@hotmail.com. Bióloga por la Universidad Autónoma Metropolitana – Iztapalapa (UAM-I). Maestría y Doctorado en Ciencias (Biología) por la Universidad Nacional Autónoma de México. Su campo de interés es la ecología vegetal, la biología reproductiva de plantas y la dinámica poblacional con énfasis en estudios de cactáceas endémicas de México y en peligro de extinción. Con su grupo de trabajo, se ha abocado también al estudio de la pérdida de biodiversidad y el desarrollo de estrategias para la conservación a través de Áreas Protegidas y de UMA, que permitan a los pobladores el uso múltiple y sostenible de sus recursos. Ha sido docente en la FES-Z. Trabajó en el CIBNOR como investigadora. Actualmente labora como Profesora-Investigadora en la UAM-I. Ha contribuido en la formación académica de alumnos dirigiendo tesis de licenciatura, maestría y doctorado y cuenta con diversas publicaciones científicas y de divulgación.

María Loraine Matias Palafox. lmatias@conabio.gob.mx. Bióloga, Maestra en Biología y  Doctora en Ciencias Biológicas y de la Salud por la Universidad Autónoma Metropolitana, Iztapalapa (UAM-I). Interesada en la demografía y la biología reproductiva de plantas en riesgo,  así como en la eficacia de las áreas naturales protegidas y otras estrategias de conservación de la biodiversidad, como las Unidades de Manejo para la Conservación de la Vida Silvestre. Actualmente es Especialista en especies prioritarias en la CONABIO y colabora como investigadora en el laboratorio de Ecología de Zonas Áridas de la UAM-I a cargo de la Dra. Cecilia Jiménez-Sierra. Ha impartido cursos de Ecología, Estadística, Manejo de ecosistemas y Bioconservación  en la UAM-I y ha laborado en la Dirección de Zona Federal Marítimo Terrestre de la SEMARNAT.

Yazmin Uribe-Salazar. yazminuri@gmail.com. Estudió la Licenciatura en Biología y la Maestría en Biología en la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa (UAMI-I), enfocándose en la eco fisiología de semillas de cactáceas, bajo la dirección de la Dra. Cecilia Jiménez Sierra. Actualmente, en esta misma institución cursa el doctorado orientado a la morfoanatomía e histoquímica de semillas de varias especies de cactus. Ha participado en diversas  ferias de las ciencias de la UAM-I, impartiendo talleres sobre germinación de semillas de cactáceas y ha presentado sus trabajos en congresos nacionales y uno internacional. Su trabajo de maestría realizado sobre las semillas de dos cactáceas de Metztitlán fue presentado durante el 17 Aniversario de la Reserva Biosfera Barranca de Metztitlán y ha asesorado el servicio social de una estudiante de licenciatura. 

Erika Arroyo Pérez. eriap89@gmail.com. Licenciada en Biología por la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, en esta misma casa de estudios realizó sus estudios de Maestría y Doctorado. Durante la maestría trabajó con la demografía y dinámica poblacional de una cactácea endémica, mientras que en el doctorado estudió la biología reproductiva, germinación y el proceso de serotinia en dos especies de cactáceas. Durante la realización de sus estudios se ha visto involucrada en los proyectos que se desarrollan en el equipo de trabajo de la Dra. Cecilia Jiménez, apoyando en el trabajo de campo, análisis de datos y elaboración de artículos. Ha participado activamente en congresos nacionales e internacionales y divulgación de la ciencia.

Ma. de los Ángeles González Adán. La_maga_13@gmail.com. Bióloga por la Universidad Autónoma Metropolitana- Iztapalapa (UAM-I). Estudió la maestría en Ciencias Biológicas en la UAM-I. Es estudiante de doctorado en Ciencias Biológicas en la UAMI. Ecóloga de formación, actualmente se encuentra interesada en conocer las interacciones planta-insecto en las zonas semiáridas de México, y como estas pueden ser afectadas por los cambios antropogénicos. Ha participado en proyectos aplicados a la genética poblacional de especies vegetales, demografía, biología reproductiva de cactáceas e interacciones planta-insecto. Ha participado en diferentes ediciones de la feria de la Ciencias y asistido a congresos nacionales e internacionales.

Daniel Torres Orozco Jiménez. daniel.toj@ciencias.unam.mx. Biólogo por la Facultad de Ciencias de la UNAM. Maestría Erasmus Mundos en la Ecología Aplicada por la Universidad de Poiters, Francia. Ha trabajado principalmente en ecología de poblaciones, manejo y gestión de áreas naturales protegidas y en estrategias para fomentar la conservación de espacios naturales.  Interesado por el estudio de las áreas naturales protegidas, ecología de especies amenazadas, la creación y aplicación de nuevos enfoques para asegurar la conservación biológica a largo plazo, la divulgación científica y la fotografía. Co-creador e implementador de los voluntariados de Tierra Joven que promueven la capacitación de jóvenes en el manejo de áreas naturales protegidas.

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El extraordinario legado microscópico de las cactáceas

Por: Nguyen Esmeralda López Lozano

Uno de los emblemas de las zonas áridas son las cactáceas, esas plantas suculentas que nos maravillan por sus formas atípicas que claramente reflejan su adaptación a los lugares que habitan. Aunque sus caprichosas formas y su fisiología contribuyen a que sean altamente tolerantes a diferentes tipos de estrés, algunos estudios han mostrado que los microorganismos asociados a ellas podrían también facilitar su adaptación al hábitat, incluso ante la presencia de metales pesados (Carabalí et al., 2019; Carabalí et al., 2020).

Los microorganismos fueron las primeras formas de vida del planeta, por lo que ya estaban presentes en los ecosistemas cuando las plantas evolucionaron, así que las han acompañado a lo largo de toda su historia. Al tener una relación tan antigua y estrecha, cualquier planta posee un tesoro invisible al ojo humano, un conjunto de millones de microorganismos, principalmente hongos y bacterias que habitan en todos sus rincones, incluyendo el interior de sus tejidos. Por mucho tiempo se pensó que estos microorganismos colonizaban a las plantas a partir del suelo donde germinaban las semillas y que otros llegaban arrastrados por el viento. El surgimiento de herramientas cada vez más precisas de análisis, basadas en técnicas moleculares, nos revelaron otra fuente importante de microorganismos: la planta madre. Cuando una semilla germina una parte de su microbiota ya está presente (Figura 1), durante el crecimiento de la planta estos microorganismos pueden migrar hasta las partes aéreas, colonizar las semillas y nuevamente transmitirse a la siguiente generación. Estos microorganismos son los cimientos sobre los que se ensamblará el resto de la microbiota que proviene del ambiente; conocerlos va más allá de una simple curiosidad: imaginemos qué tan importantes deben ser si están presentes y activos en una de las etapas más riesgosas en la reproducción de las plantas. Su presencia es particularmente crítica en especies de plantas que viven en zonas áridas y semiáridas, en las que las condiciones precisas de germinación se dan en periodos de tiempo muy cortos, y en los que las plántulas tienen que establecerse en el suelo rápidamente para asegurar su supervivencia sin perecer ante las inclemencias del ambiente.

Figura 1. Imágenes de semillas de cactáceas obtenidas por microscopía eléctronica de barrido. A) Semilla de Stenocereus queretaroensis, B) Semilla de Echinocactus platyacanthus, C) y D) microorganismos presentes en la superficie de las semillas de ambas especies, respectivamente.
 

Recientemente, con mi grupo de trabajo exploramos los microorganismos presentes en las semillas de cuatro especies de cactus que habitan el sur del Desierto Chihuahuense (Figura 2). Esto nos permitió descubrir que hay una riqueza de bacterias y hongos en las semillas mayor a la esperada, resultando una mezcla enigmática de patógenos potenciales y microbios benéficos (Mascot et al., 2021). Si bien las semillas podrían ser un vector para la transmisión de patógenos vegetales, la mayoría de los microorganismos que identificamos se asociaron con procesos benéficos para la planta: movilizar nutrientes hacia la planta, simular las señales químicas de las plantas para inducir la germinación y el desarrollo, inhibir el crecimiento de patógenos (Figura 3), e incrementar la tolerancia a salinidad y sequía.

Figura 2. Ejemplares de especies de cactáceas del sur del Desierto Chihuahuense de las que se determinó el tipo de microorganismos presentes en sus semillas. De izquierda a derecha: A) Echinocactus platyacanthus, B) Ferocactus latispinus, C) Ferocactus pilosus y D) Stenocereus queretaroensis. Fotos tomadas por Joel Flores Rivas.
Figura 3. Consecuencias de la pérdida de la microbiota de las semillas de Echinocactus platyacanthus. Cuando se conserva la microbiota original de la semilla se producen brotes sanos, pero al “sanitizar” las semillas se incrementa la colonización de los brotes por el hongo patógeno Aspergillus sp. (Mascot et al., 2021).

El legado microscópico de las semillas de cactáceas, es un baluarte que resguarda una parte de la adaptación al estrés ambiental de estas especies vegetales. Entender este legado permitirá lograr un mejor manejo de sus poblaciones con fines de conservación, cultivo en invernadero y reintroducción en ambientes naturales. Esta perspectiva alentadora nos motiva a continuar con este tipo de investigaciones.

Referencias

  • Carabalí MMS, García-Oliva F, Páez LEC, López-Lozano NE (2019). The response of candy barrel cactus to zinc contamination is modulated by its rhizospheric microbiota. Rhizosphere 12:100177.
  • Carabalí MMS, García-Oliva F, Páez LEC, López-Lozano NE (2020). Effect of Cadmium contamination on the rhizosphere bacterial diversity of Echinocactus platyacanthus. Rhizosphere, 13, 100187.
  • Mascot-Gómez E, Flores J, López-Lozano NE (2021). The seed-associated microbiome of four cactus species from Southern Chihuahuan Desert. Journal of Arid Environments, 190, 104531.

Reseña de la autora

Nguyen Esmeralda López Lozano ecóloga microbiana ocupada en el conocimiento y conservación de las zonas áridas. Estudió Biología en la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Realizó la Maestría en Ciencias Bioquímicas en el Instituto de Biotecnología y el doctorado en Ciencias Biomédicas en el Instituto de Ecología, ambos en la UNAM. Realizó una estancia posdoctoral en el Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, en el grupo de Microbiología Ambiental. Desde el 2014 es catedrática CONACyT asignada a la División de Ciencias Ambientales del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICyT) y pertenece al Sistema Nacional de Investigadores Nivel I. Actualmente su grupo de investigación tiene tres líneas principales:
1) Ensamblaje de microbiomas vegetales en zonas áridas
2) Microorganismos como bioindicadores del estado de los ecosistemas y en procesos de restauración.
3) Salud integral del suelo en sistemas naturales y manejados.

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Hormigas y escarabajos estercoleros: dos grupos bioindicadores contrastantes pero igual de importantes en el sureste del Desierto Chihuahuense

Por: Perla Tenorio-Escandón1,2 Alfredo Ramírez-Hernández2, Felipe Barragán3

1Facultad de Ciencias, UASLP, Licenciatura en Biología.
2CONACYT-IPICYT/Consorcio de Investigación, Innovación y Desarrollo para las Zonas Áridas.
3CONACYT/IPICYT / División de Ciencias Ambientales.

Las hormigas y los escarabajos estercoleros constituyen dos de los grupos de insectos mejor estudiados y tienen un papel importante en los ecosistemas áridos. Debido a sus hábitos, brindan diversas funciones ecológicas como la polinización, degradación de la materia orgánica, reciclaje de nutrientes, dispersión de semillas, etcétera (Fernández, 2003; Nichols et al., 2008). Sin embargo, estos insectos son muy sensibles a los cambios en su hábitat; principalmente, aquellos derivados de las prácticas humanas como la agricultura, reemplazo de vegetación nativa por exótica, uso de agroquímicos, entre otras (Guo et al., 2011).

Debido a que la ecología de las hormigas y los escarabajos estercoleros es muy bien conocida, se han utilizado como bioindicadores para monitorear el estado de conservación de los ecosistemas (Da Rocha et al., 2010). Desde nuestro grupo de investigación hemos estudiado la diversidad de hormigas y escarabajos estercoleros en un ambiente semiárido del Área Natural Protegida “Sierra de San Miguelito”, localizada en el Estado de San Luis Potosí, México. El objetivo de nuestra investigación fue evaluar el efecto de las variaciones del microhábitat sobre las hormigas y los escarabajos estercoleros, a lo largo de un transecto desde un ambiente ribereño donde dominan algunos árboles hasta la zona árida de pastizal (Fig. 1).

Figura 1. Variación de la vegetación desde el a) ambiente ribereño hasta la d) zona más árida a lo largo del transecto estudiado en el ANP “Sierra de San Miguelito” en San Luis Potosí, México.

Recolectamos un total de 3, 302 individuos de hormigas pertenecientes a 11 especies; y 742 individuos pertenecientes a cinco especies de escarabajos estercoleros. En términos generales, nuestros resultados mostraron que ambos grupos de insectos responden diferente a las variaciones en la estructura del hábitat.

La estructura de la vegetación a lo largo del transecto tiene influencia sobre la diversidad de especies de hormigas, siendo mayor cerca del ambiente ribereño. En cuanto a su composición también tuvo efectos, conforme nos alejamos del ambiente ribereño, la composición de hormigas cambió. Encontramos hormigas más asociadas a los ambientes áridos, en donde los árboles de mezquites, junto con otras plantas dominaban la estructura vegetal.

Con respecto a los escarabajos estercoleros, no encontramos grandes diferencias en términos de su diversidad; sin embargo, la identidad de las especies cambió ligeramente observándose un gradiente en la distribución de las especies. Siendo menos abundantes cerca del ambiente ribereño.

Probablemente, los escarabajos estercoleros al poder dispersarse con mayor facilidad gracias al vuelo, la vegetación a una escala pequeña no parece afectarles. Además, como dentro del ANP hay zonas donde aún se lleva a cabo algo de ganadería extensiva de subsistencia (durante todo el transecto encontramos evidencia de ganado vacuno), por lo que existe la posibilidad que la disponibilidad del recurso trófico (este grupo consume el estiércol vacuno) sea quien moldea la distribución a esta escala tan fina (Fig. 2).

Figura 2. a) Ambiente ribereño y b) zona abierta semiárida en el transecto lineal de estudio en la ANP “Sierra de San Miguelito” en San Luis Potosí, México.

Por lo tanto, estudiar grupos de insectos contrastantes en sus biologías ofrece un panorama más amplio sobre la respuesta de la diversidad a cambios en el ambiente a diferentes escalas, esto puede ser de gran utilidad para complementar las estrategias de conservación llevadas a cabo dentro de las ANP’s de las zonas áridas.

Referencias

  • Da Rocha, J.R.M., Almeida, J.R., Linus, G.A., Durval, A. (2010). Insects as indicators of environmental changing and pollution: a review of appropriate species and their monitoring. HOLOS Environment, 10(2), 250–262. https://doi.org/10.14295/holos.v10i2.2996
  • Fernández, F. (ed.) (2003). Introducción a las hormigas de la región neotropical. Bogotá, Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt.
  • Guo, K., Sun, O.J., Kang, L. (2011). The Responses of Insects to Global Warming. In: Liu T., Kang L. (eds) Recent Advances in Entomological Research. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-17815-3_11
  • Nichols, E., Spector, S., Louzada, J., Larsen, T., Amezquita, S. & Favila, M.E.  (2008). Ecological functions and ecosystem services provided by Scarabaeinae dung beetles. Biological conservation, 141(6), 1461-1474 https://doi.org/10.1016/j.biocon.2008.04.011

Reseña de los autores

Perla Tenorio-Escandón (tenorio.perla.18@gmail.com) es estudiante de Biología por la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (México). Desde el 2020 está incorporada en diferentes actividades relacionadas a su formación académica en el Consorcio de Investigación, Innovación y Desarrollo para las Zonas Áridas (CIIDZA) del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A. C. Le interesa la ecología, la conservación y los servicios ecosistémicos de insectos; en específico, los polinizadores.

El doctor Alfredo Ramírez-Hernández (alfredo.ramirez@ipicyt.edu.mx) es Catedrático Conacyt desde el año 2016 y está adscrito al Consorcio de Investigación, Innovación y Desarrollo para las Zonas Áridas (CIIDZA) del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A. C. El doctor Ramírez es Licenciado en Biología por la Universidad Veracruzana (México), Máster y Doctor en Biodiversidad y Conservación por la Universidad de Alicante (España); además, realizó una estancia posdoctoral en el Instituto de Ecología A. C. (INECOL). Recibió el Premio Extraordinario de Doctorado por la Universidad de Alicante, es miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel 1, Editor Asociado de la revista Acta Zoológica Mexicana (nueva serie) y Colaborador Honorífico del Centro Iberoamericano de la Biodiversidad, CIBIO (España). Le interesa la ecología de insectos (entomología) estudiando su segregación espacial y temporal en el bosque y el desierto. Está ampliamente interesado por insectos degradadores de la materia orgánica.

El Dr. Felipe Barragán Torres (felipe.barragan@ipicyt.edu.mx) es Biólogo del Instituto Tecnológico de Huejutla, con una maestría en Recursos Naturales y Desarrollo Rural por el Colegio de la Frontera Sur, y un Doctorado en Ciencias en Biodiversidad y Conservación por la UAEH. Desde el 2014 forma parte del SNI, actualmente es nivel 1. Sus líneas de investigación están enfocadas en la Biodiversidad, Servicios Ecosistémicos y Diversidad Funcional. Desde el 2014 es Catedrático del CONACYT comisionado a la División de Ciencias Ambientales del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C. (IPICYT).

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Orientación no aleatoria de estructuras reproductivas en cactáceas columnares

Por: Pedro Luis Valverde Padilla

Departamento de Biología de la UAM-Iztapalapa.

Las cactáceas son una de las familias dominantes en los ecosistemas áridos y semiáridos de su nativa América. Aunque la radiación fotosintéticamente actica (RFA) no es un factor limitante para la sobrevivencia, crecimiento y reproducción en la mayoría de las especies vegetales de estas regiones americanas, no es el caso para la mayoría de los cactos. Además de factores ambientales como la sombra producida por arbustos y rasgos del paisaje, diversos caracteres de varias especies de cactos tales como tallos verticales con superficies fotosintéticas opacas y presencia de espinas, limitan la intercepción de RFA y, en consecuencia, la captura de CO2. Debido a que en las cactáceas, la captura de CO2 ocurre durante la noche, característica distintiva del metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM) como vía fotosintética, los cactos no dependen de la tasa instantánea de captura de CO2 sino de la captura total diaria. Por lo tanto, la captura total diaria de CO2 puede ser un factor limitante para las cactáceas. Así, las costillas, ramas o tallos  que reciben más RFA dispondrán de mayor cantidad de recursos para la producción de yemas florales, flores y frutos. Esta es la hipótesis propuesta para explicar el patrón ecuatorial de orientación de estructuras reproductivas en cactáceas columnares y arborescentes extra-tropicales de ambos hemisferios (Tinoco-Ojanguren y Molina-Freaner, 2000). En ambos hemisferios, las costillas, ramas o tallos con orientación ecuatorial reciben más RFA durante el año. Sin embargo, este patrón ecuatorial también se ha detectado en especies inter-tropicales, en las cuales la intercepción de RFA de las costillas, ramas o tallos con orientación ecuatorial depende de la época del año. Este es el caso de Myrtillocactus geometrizans (Figura 1), especie arborescente de amplia distribución en México. Un estudio reciente en tres poblaciones de M. geometrizans, reveló que la mayor producción de frutos en ramas y costillas con orientación ecuatorial es consecuencia de la mayor intercepción de RFA y ganancia de carbono (Ponce-Bautista et al., 2017). Por lo tanto, la más alta ganancia de carbono en las costillas con orientación ecuatorial, consecuencia de la mayor intercepción de RFA, es responsable del patrón de orientación sureña de producción de frutos en esta especie intertropical. Más aún, otros estudios han explorado los efectos de la orientación sobre el éxito reproductivo y los distintos caracteres asociados con las funciones sexuales de las flores. Así, por ejemplo, Aguilar-García et al. (2018) encontraron que la cantidad, tamaño, viabilidad y longitud del tubo polínico (Figura 2) de los granos de polen fueron significativamente mayores en flores de M. geometrizans con orientaciones ecuatoriales en comparación con aquellas con orientaciones norteñas. Además de producir más frutos, las costillas ecuatoriales de M. geometrizans también presentan frutos más atractivos para las aves frugívoras y granívoras. Al respecto, hay evidencia de que los frutos sureños de M. geometrizans son más consumidos por aves granívoras que los norteños (Figura 3). Actualmente están en marcha estudios para evaluar los efectos de la orientación no aleatoria de estructuras reproductivas sobre diversos aspectos de la biología reproductiva de M. geometrizans.

Figura 1. Individuo adulto de Myrtillocactus geometrizans en Zapotitlán Salinas, Puebla. Fuente: Pedro Luis Valverde Padilla.
Figura 2. Granos de polen de Myrtillocactus geometrizans. A) Granos de polen germinados (con presencia tubos polínicos) y no germinados (vista en microscopio estereoscopio 5x) y B) Grano de polen germinado (vista en microscopio óptico 40x). Fuente: Elaboración de Sandra Aracely Aguilar García.
Figura 3. Evidencia de frutos consumidos in situ (“picoteados”) de Myrtillocactus geometrizans por aves granívora en Zapotitlán Salinas, Puebla. Fuente: Pedro Luis Valverde Padilla.

Referencias

  • Aguilar-García, S. A., Figueroa-Castro, D. M., Valverde, P. L. & Vite. F. (2018). Effect of flower orientation on the male and female traits of Myrtillocactus geometrizans (Cactaceae). Plant Biology, 20:531-536.
  • Tinoco-Ojanguren C. & Molina-Freaner F. (2000). Flower orientation in Pachycereus pringlei. Canadian Journal of Botany, 78:1489–1494.
  • Ponce-Bautista, A., Valverde, P. L., Flores, J., Zavala-Hurtado, A., Vite, F., López-Ortega, G., & Pérez- Hernández, M. A. (2017). Photosynthetically active radiation and carbon gain drives the southern orientation of Myrtillocactus geometrizans fruits. Plant Biology, 9:279–285.

Reseña del autor

Pedro Luis Valverde Padilla: Desde el 1 de junio de 1992 soy miembro del personal académico del Departamento de Biología de la UAM-Iztapalapa. Actualmente soy Profesor Titular C de Tiempo Completo y miembro del Área de Ecología. Cursé la Licenciatura en Biología de 1986 a 1991 en esta misma institución. Mis estudios de maestría (1992-1994) y doctorado (1996-2001), los realicé en la Universidad Nacional Autónoma de México, en la Facultad de Ciencias e Instituto de Ecología, respectivamente. Desde mi ingreso a la UAM-Iztapalapa he colaborado en diversos proyectos de investigación que abordan distintos aspectos sobre ecología de plantas de zonas áridas. En la actualidad, mis intereses particulares de investigación son la biología reproductiva y ecología de cactáceas, así como la ecología evolutiva del sistema Datura stramonium-insectos herbívoros. Fui Presidente de la Sociedad Científica Mexicana de Ecología en el periodo 2018-2020. Soy miembro del Sistema Nacional de Investigadores desde 1997.

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Características y funciones de las espinas de las cactáceas

Por: Laura Yáñez Espinosa, Luz Elena Santiago Silverio, Esmeralda Dimas Sánchez

Universidad Autónoma de San Luis Potosí

Las espinas son órganos característicos de las cactáceas. Se consideran hojas modificadas aunque existen diferencias claras, como la reducción del parénquima y la lignificación de sus tejidos (Mauseth, 2006).

Figura 1. Espina joven emergiendo de la areola. A) micrografía electrónica de barrido de la espina mostrando su composición, B) la flecha indica que la espina crece hacia arriba desde la base. barra = 100 µm

Las espinas emergen de las areolas en medio de un indumento de tricomas, son agudas y rígidas, terminando en punta. Una espina joven se compone de un meristemo basal, una zona de elongación/diferenciación y una zona de maduración (Figura 1). Al madurar las células de la espina consisten en solo dos tipos celulares, las fibras libriformes y la epidermis esclerificada (Mauseth, 2006) (Figura 2). Sin embargo, las espinas presentan variaciones no solo en tamaño, cantidad, forma y textura, sino en su micro-morfología (Mosco, 2009).

Figura 2. Espina de Leuchtenbergia principis Hook. A) micrografía electrónica de barrido mostrando la epidermis con numerosas proyecciones; micrografía óptica B) longitudinal del núcleo de fibras con pared lignificada (p) y el lumen (*), C) transversal con la epidermis esclerificada (e), el núcleo de fibras (f), y tricomas (t) que la rodean. barra = 50 µm

Estas características permiten que las espinas desempeñen diferentes funciones, siendo la más conocida la protección contra herbívoros. También protegen contra la luz solar con una densa cubierta de espinas, evitando que la planta se caliente en exceso, que pierda clorofila y que el ADN se dañe. Las espinas se pueden modificar como nectarios extraflorales, segregando una solución azucarada que atrae a las hormigas. En otras especies son planas y papiráceas para dar sombra y al mismo tiempo reducir la transpiración y camuflarla (Anderson, 2001; Mauseth, 2006) (Figura 3).  

En donde existe niebla, las espinas condensan el agua que después cae sobre el suelo en la base de la planta. Algunas especies recolectan el agua en la superficie de las espinas y la dirigen hacia su base donde es absorbida y otras mueven el agua a través de su interior (Porembski, 1994; Liu et al., 2015) (Figura 3).

Figura 3. Funciones de las espinas. A) protección contra la luz solar por una densa cubierta de espinas, B) espinas papiráceas y anchas para sombra, C) protección, D) mover el agua que recolectan a través de su interior, E) nectarios extraflorales, F) camuflaje.

Referencias

  • Anderson, E. F. (2001). The Cactus Family. Oregon: Timber Press.
  • Bravo-Hollis, H., & Sánchez-Mejorada R, H. (1978). Las cactáceas de México, Vol. I. México.
  • Liu, C., Xue, Y., Chen, Y., & Zheng, Y. (2015). Effective directional self-gathering of drops on spine of cactus with splayed capillary arrays. Scientific Reports, 5, 1–8.
  • Mauseth, J. (2006). Structure-Function Relationships in Highly Modified Shoots of Cactaceae. Annals of Botany, 98, 901-926.
  • Mosco, A. (2009). Micro-morphology and anatomy of Turbinicarpus (Cactaceae) spines. Revista Mexicana de Biodiversidad, 80(1), 119–128.
  • Porembski, S. (1994). Opuntia invicta, eine nebelabsorbierende Cactaceae aus Baja California (México). Beiträge zur Biologie der Pfl anzen, 68, 63-79.

Reseña de las autoras

Laura Yáñez Espinosa (lyaneze@uaslp.mx), Ing. Forestal por la Universidad Autónoma Chapingo, Dra. en Ciencias por el Colegio de Postgraduados, Profesora Investigadora del Instituto de Investigación de Zonas Desérticas de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Líneas de investigación en Anatomía vegetal funcional y Ecología funcional de cactáceas y cícadas. Actualmente desarrollo con la participación de mis estudiantes Luz Elena Santiago Silverio y Esmeralda Dimas Sánchez, pasantes de la Lic. en Biología de la Facultad de Ciencias de la UASLP, investigación de las características anatómicas y funcionales de las espinas de cactáceas y su capacidad para recolectar agua y contribuir al balance hídrico de las plantas en condiciones de estrés.

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La Ciguatera en el Caribe mexicano, impactos a la salud humana

Por: Antonio Almazán Becerril

Centro de Investigación Científica de Yucatán. A. C. almazan@cicy.mx

La ciguatera es una intoxicación producida por el consumo de peces contaminados con toxinas del tipo ciguatoxinas (CTX). A nivel mundial puede abarcar hasta 500,000 casos anuales (Friedman et al., 2017). Las CTX resultan de las transformaciones metabólicas en los peces de las gambiertoxinas (GTX) que, a su vez, son producidas por algunas especies de dinoflagelados del género Gambierdiscus (Figura 1). La intoxicación presenta una fase aguda en la que prevalecen síntomas gastrointestinales como la diarrea intensa y el vómito, y una fase crónica en la que predominan los síntomas neurológicos como las parestesias, disestesias, ataxias, cefalea y debilidad entre otros. La ciguatera es considerada como endémica de las zonas tropicales (Dickey y Plakas, 2009), con mayor incidencia en los archipiélagos del Mar Caribe y Océano Pacífico, donde la fuente principal de proteínas proviene de los peces. En épocas recientes se han observado casos en sitios como Alemania, Francia y Canadá porque estos países se han vuelto importadores de peces para abastecer la demanda local. Por otra parte, la ciguatera representa un riesgo de imagen para los destinos turísticos pues son frecuentes los casos de intoxicación en turistas.

Figura 1. Célula de Gambierdiscus. Estas especies de dinoflagelados son comunes en ambientes arrecifales donde viven asociados a una gran variedad de macroalgas.

La incidencia de la ciguatera en México ha sido revisada por Núñez-Vázquez et al. (2019). En las costas del Caribe mexicano y del norte de Yucatán es alta la incidencia de ciguatera, pero hay poca información disponible. Se sabe que el principal vector de la ciguatera es la gran barracuda (Sphyraena barracuda) un pez muy apreciado por el sabor de su carne (Figura 2). Por ello, las autoridades de salud locales prohibieron la comercialización y venta de esta especie. No obstante, en muchas comunidades costeras continúa a pesar de que conocen el riesgo de intoxicarse.

Figura 2. La gran barracuda (Sphyraena barracuda). Esta especie es el principal vector de ciguatoxinas a los humanos. Al ser un depredador tope puede concentrar cantidades suficientes de CTX para producir intoxicaciones.

De 1997 a 2017 se produjeron al menos 28 eventos en los cuales se intoxicaron 262 personas. En Cozumel e Isla Mujeres la ciguatera fue más frecuente, con 8 y 6 eventos respectivamente, aunque en Isla Mujeres el número de intoxicados (96 casos), fue más del doble que en Cozumel. En 23 de estos eventos el vector fue la barracuda.

Las características clinicas de la ciguatera en las costas del Caribe mexicano son complejas aunque los reportes coinciden en que la severidad de los síntomas está relacionada con la dosis. En la mayoría de los casos los pacientes sufrieron diarrea severa durante las primeras 12 horas después de haber ingerido el pescado, tras lo cual, pasaron a una fase crónica constituida por síntomas neurológicos. Entre estos, las parestesisas y la hipersensibilidad al frío fueron recurrentes. En un par de pacientes se produjo dolor púbico o durante la eyaculación durante actividades sexuales. En los casos más severos los síntomas persistieron hasta después de 7 meses. Recientemente, en agosto del 2020, se presentó un evento de intoxicación con efectos muy severos que afectó al menos a 20 personas, de las cuales fallecieron dos. Esta lamentable situación se dio en medio de la pandemia por Covid 19. Al parecer, las personas fallecidas tenían enfermedades preexistentes y al no encontrar atención médica oportuna debido a la saturación hospitalaria, sus cuadros clínicos se agudizaron y fallecieron.

Los trastornos asociados a la ciguatera llevan a la incapacitación temporal de los pacientes, lo que implica que además de constituir un problema de salud también produce pérdidas económicas. Con el incremento poblacional del estado de Quintana Roo también se incrementa la demanda de pescado fresco, y con ello, la comercialización de la barracuda como producto de bajo costo, sobre todo en temporada de cuaresma. Para disminuir el riesgo de contraer ciguatera es necesario suspender totalmente el consumo de barracuda y mantener un programa permanente de información dirigida al público en general.

Referencias

  • Dickey, W. R. y S. M. Plakas. 2009. Cigutera: a public health perspective. Toxicon, 56(29), 123-136
  • Friedman, M. A., Fernandez, M., Backer, L. C., Dickey, R. W., Bernstein, J., Schrank, K. et al. 2017. An updated review of ciguatera fish poisoning clinical, epidemiological, environmental, and public health management.Marine Drugs, 15(72):1-41
  • Núñez-Vázquez, E., Almazán-Becerril, A., López-Cortés, D. J., Heredia-Tapia, A., Hernández-Sandoval, F. E., Band-Schmidt, C. J., Bustillos-Guzmán, J. J., Gárate-Lizárraga, I., García-Mendoza, E., Salinas-Zavala, C. A. y A. Cordero-Tapia. 2019. Ciguatera en Mexico from 1984 to 2003. Marine Drugs, 17(1), 13.

Reseña del autor

Antonio Almazán Becerril estudió la licenciatura en biología y la maestría en ciencias en la UNAM. Obtuvo un doctorado en oceanografía biológica en CICESE. Desde 2008 es investigador del CICY en la Unidad de Ciencias del Agua con sede en Cancún. Es Miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel I. Su línea de investigación se enfoca a la ecología de los autótrofos acuáticos con énfasis a las especies formadoras de Florecimientos Algales Nocivos.

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Las ballenas y delfines, víctimas de la naturaleza y del humano

Por: Christian D. Ortega-Ortiz1, Evelyn Díaz-Torres2, Myriam Llamas-González2, Anahí Martínez-Romero1 y Raziel Meza-Yáñez1

1Facultad de Ciencias marinas, Universidad de Colima; 2Centro Universitario de la Costa Sur, Universidad de Guadalajara. christian_ortega@ucol.mx

Las ballenas y los delfines son animales que viven en el medio marino, pero respiran aire de la atmósfera pues son mamíferos mamíferos. Estos increíbles animales pueden ser vistos en todos los océanos del mundo, desde las aguas cálidas del ecuador, hasta las aguas frías polares. Sin embargo, su “estilo de vida” no es nada sencillo, dado que muchos de ellos tienen que desplazarse grandes distancias para conseguir su alimento o para estar en sitios adecuados donde puedan reproducirse. Y como la naturaleza y el humano coexistimos, se complican las actividades habituales de estos increíbles animales. Explicaremos esta idea con dos ejemplos.

En las aguas del Pacífico Central Mexicano (PCM), que son las que se ubican frente a los estados de Jalisco, Colima y Michoacán; el delfín moteado pantropical (Stenella attenuata) es considerado una especie residente, lo que significa que todos los meses del año podemos verlo en la región (Figura 1). Estos delfines ahí socializan, descansan, se reproducen y comen; pero recientemente hemos descubierto que cuando ocurren cambios drásticos en el océano, los defines son afectados. Un cambio en el Océano Pacífico es el incremento en la temperatura superficial del agua, lo que se conoce como el evento de “El Niño”, este fenómeno ambiental provoca que muchos animales marinos, como los peces “huyan” de esa agua más caliente, lo que trae como resultado que los demás animales que usualmente se comen a esos peces, pues se quedan sin alimento. ¡Esto ocurre a los delfines moteados! Durante eventos “El Niño” se desplazan distancias mayores, y lejos de la costa, seguramente para buscar alimento. Por el contrario, en eventos “La Niña”, cuando el agua de mar es más fría, se agrupan cerca de la costa, donde seguramente encontrarán más presas (Figura 2).

Figura 1. Delfín moteado (Stenella atenuatta) en aguas de la costa de Colima.
Figura 2. Ballena jorobada dentro de la bahía de Manzanillo, Colima.

Otro ejemplo, es la ballena jorobada (Megaptera novaeangliae), cada invierno-primavera realiza una migración desde aguas frías en el norte, hacia lugares más cálidos, como México. Estos inmensos animales arriban a las costas del PCM para realizar principalmente actividades de reproducción (Figura 2); es decir, cortejar (con saltos, golpes físicos y cantos entre machos), copular, alumbrar y cuidar a las crías. La cantidad de ballenas jorobadas que arriban cada año a esta región con estos fines usualmente es similar; sin embargo, también hemos descubierto que los eventos “El Niño” las afectan. En los inviernos-primaveras del 2015 y 2016 ocurrió uno de los “Niños” más intensos, lo cual provocó que hubiera pocas ballenas; en ambos años las actividades de cortejo fueron muy escasas, los machos cantores fueron muy pocos y, por ende, en el 2016 no se registraron crías en la región. En cambio, en el 2011 cuando fue un evento “La Niña” se registró una gran cantidad de ballenas jorobadas y de crías. Nuestra hipótesis ante este acontecimiento es, que las aguas frías provocan que las ballenas se desplacen hacia zonas más sureñas, dado que buscan aguas cálidas que favorezcan la reproducción, principalmente para que las crías nazcan sin estrés termal; y por lo tanto en nuestra región habrá una gran cantidad de ballenas. Por el contrario, cuando predominan aguas cálidas en la zona o incluso en latitudes más al norte, las ballenas recortan su migración y no llegan a nuestras costas, dado que en Baja California o zonas adyacentes encuentran las condiciones óptimas para sus actividades reproductivas.

Todo lo anterior pone en evidencia, que la naturaleza influye drásticamente sobre la ecología de los delfines moteados y las ballenas jorobadas de la región del PCM…Pero estas dificultades no terminan aquí, para complicar más la situación, tenemos ahora el humano. Nuestras actividades cotidianas, necesarias para continuar con el desarrollo y estado de confort en el que vivimos, han desequilibrado de manera importante muchos ambientes de nuestro planeta. La actividad pesquera, el tránsito marítimo y la contaminación costera, sin duda perturban el medio marino y por consecuente, a todos los animales que ahí habitan. Tal es el caso de los delfines moteados y ballenas jorobadas, las cuales hemos registrado con heridas y cicatrices a consecuencia de artes de pesca (Figura 3). Sin mencionar que esto mismo también afecta de manera importante a otras especies como las tortugas marinas y mantarrayas. Afortunadamente, una acción para minimizar esta problemática en la región es el equipo de Red de Atención a Ballenas Enmalladas (RABEN), quien ha liberado algunas ballenas de los estragos de algunas artes de pesca.

Figura 3. Superior, cría de ballena jorobada interactuando con barcos de gran calado dentro de la bahía de Manzanillo, Colima. Inferior Cría de ballena jorobada enredada en una red de pesca fuera de la misma bahía.

Por otro lado, la colisión por embarcaciones también ha afectado a delfines y ballenas en la región. Hace unos años, un delfín moteado casi fue partido a la mitad por un barco de gran calado (Figura 4). Y hemos registrado algunas ballenas con cicatrices/heridas, seguramente originadas por propelas de embarcaciones. A su vez, el ruido de las embarcaciones influye sobre la actividad acústica de ambos organismos, pero principalmente en el canto de los machos de ballena jorobada, ya que en ocasiones hemos registrado que algunos cambian la estructura de su canto debido al ruido que ocasiona un barco al arribar a las bahías para entrar al puerto comercial de Manzanillo; por lo que tienen que cantar a intensidades más fuertes para poder ser escuchados por las hembras. Pero también hemos detectado que algunos de estos machos, simplemente dejan de cantar por esta enorme contaminación auditiva.

Figura 4. Izquierda, delfín moteado colisionado por la propela de un barco de gran calado en aguas de Colima. Derecha, Madre con cría de ballena jorobada cerca del muelle fiscal de Manzanillo, Colima.

En años recientes hemos investigado agentes contaminantes químicos que pudieran afectar tanto a los delfines como a las ballenas de esta región del PCM. De manera preliminar podemos compartir información acerca de los delfines de nuestra región; dado que en su grasa corporal tienen residuos de por lo menos 29 contaminantes, siendo endosulfán y benzopireno los que más llaman la atención por su actividad dañina hacia el sistema endocrino (hormonal) y su potencial cancerígeno. Mientras que, en las ballenas jorobadas hemos registrado la presencia de una enfermedad cutánea, “la dermatosis del tatuaje” (Figura 5); la cual es causada por un virus, que a su vez es estimulado por diversos factores, como la contaminación química de las costas provocada por residuos que vienen desde el continente. Idea que nos sugiere que también debemos investigar el estado toxicológico en la grasa de las ballenas jorobadas; así como otros factores de salud de estos animales marinos, con el fin de proponer e implementar medidas de mitigación, que propicien y favorezcan su conservación. Hay mucho trabajo por hacer, y es necesario; porque sin conocimiento no se puede conservar.

Figura 5. Ballena jorobada con aparente enfermedad cutánea, “la dermatosis del tatuaje”, vista en la costa de Colima

Reseña del autor

Christian Daniel Ortega Ortiz realizó la licenciatura en Oceanología, con especialidad en Biología en la Universidad de Colima. La Maestría en Ciencias con especialidad en Manejo de Recursos Marinos fue obtenida en el Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas del Instituto Politécnico Nacional (CICIMAR-IPN); donde también realizó el doctorado en Ciencias Marinas al estudiar a la ballena azul del Golfo de California. Desde el 2009 es profesor-investigador de tiempo completo de la Facultad de Ciencias Marinas de la Universidad de Colima. Sus líneas de investigación se enfocan a la biología y ecología poblacional de mamíferos marinos, con algunas incursiones sobre la ecología de tortugas marinas y recientemente en aves marinas y educación ambiental con niños y jóvenes del estado de Colima. Ha dirigido 16 tesis de licenciatura, 4 de maestría y 1 de doctorado. Ha participado en 24 publicaciones científicas a nivel nacional e internacional. Y ha participado como colaborador o responsable en 10 proyectos de investigación. Cuenta con perfil PRODEP de la SEP. Actualmente es miembro del Sistema Nacional de Investigadores en el nivel 1. Y es el presidente de la Sociedad Mexicana de Mastozoología Marina (SOMEMMA) (2021-2023).

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Las cianobacterias en cuerpos de agua dulce y sus impactos sociales

Por: Alfredo Pérez Morales

Centro Universitario de Investigaciones Oceanológicas. Universidad de Colima. aperez42@ucol.mx

Las cianobacterias son organismos unicelulares similares a las microalgas, pero con características fisiológicas que se asemejan más a las bacterias, es común encontrarlas en diversos ecosistemas, en agua dulce han provocado muchos problemas. En cuerpos de agua naturales o artificiales en México con poco o nulo movimiento generan capas de espuma densas y natas espesas en la superficie de sus aguas, esto se debe a eventos recurrentes de multiplicación acelerada y acumulación de células que ocasionan un incremento significativo de sus abundancias. Los florecimientos de cianobacterias están constituidos por agregaciones unicelulares, colonias o filamentos con millones de células por litro, la permanencia de estos eventos en los cuerpos de agua dulce puede fluctuar en períodos de horas a días o ser permanentes si las condiciones del ambiente son favorables (EPA, 2016).

La formación constante de florecimientos recurrentes o permanentes se debe a factores diversos: (1) procesos de eutrofización (principalmente nitrógeno y fósforo) asociados al vertimiento directo o indirecto de aguas residuales domésticas o industriales con tratamiento parcial o nulo, escurrimientos por agricultura (fertilizantes), ganadería (desechos orgánicos) y por aporte directo de excretas de fauna circundante (perros, gatos, aves diversas, etc.); (2) poca profundidad y elevado tiempo de residencia del agua debido a flujos reducidos o nulos de entrada y salida de agua; (3) condiciones físicas favorables del ambiente, como incremento en la temperatura del agua, alta irradiación solar y turbulencia baja o nula; y (4) altos valores de pH y bajos niveles de bióxido de carbono (CO2) disuelto en el agua.

Diversas especies de cianobacterias tienen la capacidad de sintetizar metabolitos bioactivos que provocan intoxicaciones en muchos de los organismos del ecosistema acuático, impactando también animales domésticos y silvestres, aves migratorias, animales de granja y seres humanos. Según su mecanismo de acción, estas cianotoxinas se clasifican en hepatotóxicas, neurotóxicas, citotóxicas, dermotóxicas y pueden ser bioacumulables (Cuadro 1). Los síntomas conocidos por intoxicación en humanos incluyen: fiebre, desórdenes gastrointestinales, irritaciones de la piel y reacciones alérgicas afectando oídos, ojos, garganta y tracto respiratorio; en algunos casos, la intoxicación por cianobacterias ha provocado la muerte (EPA, 2016).

CianotoxinasDL50 (en ratón i.p.) de toxina pura μg/kgTaxas productoras de cianotoxinasMecanismos de toxicidad
Péptidos cíclicos   
Microcistinas (>240 análogos conocidos) Microcistina-LR Microcistina-YR Microcistina-RR Nodularinas    40 – >1,000 60 (25 – 125) 70 300 – 600 30 – 50  Microcystis, Anabaena, Anabaenopsis, Fischerella, Gloeotrichia, Hapalosiphon, Nodularia, Nostoc, Oscillatoria y Planktothrix. Nodularia.  Hepatotóxicas / Bloqueadores de proteínas fosfatasas por enlace covalente, causan hemorragias en el hígado; citotóxicas.
    
Alcaloides   
Anatoxina-a250Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermum, Oscillatoria y Planktothrix.Neurotóxicas / Bloqueadores de la depolarización post-sináptica.
Anatoxina-a(s)40Anabaena.Neurotóxicas / Bloqueadora de la enzima acetilcolinesterasa.
Cilindrospermopsinas2,100 / 1 día 200 / 5-6 díasAnabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis, Lyngbya, Rhaphidiopsis y Umezakia.Hepatotóxicas / Bloqueadores de síntesis de proteínas; toxinas bioacumulables
Lyngbyatoxina-aLyngbya.Piel, tracto gastrointestinal.
Saxitoxinas10-30  Aphanizomenon, Anabaena, Cylindrospermopsis y Lyngbya.Neurotóxicas / Bloqueadores de los canales de sodio.
LipopolisacáridosTodos.Irritante potencial, afecta a cualquier tejido expuesto.

Cuadro 1. Toxicidad de las principales cianotoxinas

Microcystis es una de las cianobacterias más comunes en muchas partes del mundo. En América tropical, Microcystis causa el 35% de los florecimientos, su principal toxina son las microcistinas (MC) que son una familia de más de 240 congéneres reportados, de estos la MC-LR (variante de las microcistinas cuyas literales LR corresponden al contenido de los aminoácidos leucina y arginina en su estructura es la más estudiado y comúnmente reportada (Figura 1).

Figura 1. Estructura general de las microcistinas (MC). X y Y son variables L-aminoácidos.

Además de los impactos negativos por las cianotoxinas, estos florecimientos modifican las características físicas y químicas los cuerpos de agua donde se desarrollan, perjudicando severamente a la biota residente: fitoplancton, zooplancton, peces, crustáceos, moluscos, aves, reptiles y plantas superiores (Pérez-Morales et al., 2016). Lamentablemente la mayoría de los cuerpos de agua dulce de México se encuentran eutrofizados, lo cual ha favorecido la formación de florecimientos de cianobacterias nocivas (Figura 2), mermando la calidad del agua para consumo humano, uso deportivo, recreativo o riego agrícola.

Figura 2. Florecimientos de cianobacterias (Microcystis, principalmente). a) Pista de canotaje en el Lago de Xochimilco y b). Lago del bosque de Chapultepec. Ambos lagos en Ciudad de México.

Dado lo anterior, se requiere poner especial atención en disminuir los factores que promueven los florecimientos de cianobacterias, principalmente reduciendo los procesos de eutrofización, además se requiere establecer métodos eficientes para eliminar y remover cianotoxinas durante los procesos de tratamiento de agua potable (cloración, carbón activado, ozonización, oxidación avanzada, entre otros). Por último, es importante resaltar que en México aún no se contempla el establecimiento de concentraciones límite de cianotoxinas como medida regulatoria para agua de consumo, riego agrícola y uso recreativo, tal como ya se han implementado en otros países con problemas severos por florecimientos de cianobacterias.

Referencias

  • Environmental Protection Agency (EPA). 2016. Drinking water contaminant human health effects information. Recuperado de https://www.epa.gov/dwstandardsregulations/drinking-water-contaminant-human-health-effects-information
  • Pérez-Morales, A., Olivos-Ortiz, A., Quijano-Scheggia, S. I., Espinosa-Rodríguez, C. A., & Jiménez-Santos, M. A. 2016. Estado actual del estudio de cianobacterias dulceacuícolas formadoras de florecimientos en el centro de México. In: García-Mendoza, E., S. I. Quijano-Scheggia, A. Olivos-Ortiz y E. J. Núñez-Vázquez (Eds.). Florecimientos Algales Nocivos en México (pp. 408−421). CICESE, Ensenada, México.
  • World Health Organization (WHO). 2003. Guidelines for safe recreational water environments. Vol. 1 Coastal and fresh waters. Genova, Italia: World Health Organization.

Reseña del autor

Alfredo Pérez Morales doctor en ciencias marinas por el CICIMAR-IPN, posdoctorado en limnología por la FESI-UNAM y posdoctorado en ecología marina por el ICIMAP-UV. Desde 2006 es profesor-investigador titular en el Centro Universitario de Investigaciones Oceanológicas de la Universidad de Colima y docente en el nivel superior y posgrado de la misma universidad. Ha dirigido 3 proyectos de investigación, 6 tesis de licenciatura y 2 de maestría. Ha publicado 16 artículos de investigación, 2 libros y 9 capítulos de libro. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores y miembro investigador de la red temática CONACyT “Florecimientos Algales Nocivos” (Red-FAN). Sus líneas de investigación son la ecología acuática, fitoplancton tóxico, toxinología, ecotoxicología y acuacultura.
Researchgate: https://www.researchgate.net/profile/Alfredo_Perez-Morales

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Reducción de las colonias del bobo café en el Pacífico Central Mexicano

Por: Salvador Hernández-Vázquez, José Alfredo Castillo-Guerrero, Christian Daniel Ortega-Ortiz.

Centro Universitario de la Costa Sur. Universidad de Guadalajara. s.hernandez@academicos.udg.mx

El bobo café (Sula leucogaster) es un ave marina que se distribuye en todos los océanos tropicales y subtropicales del mundo, y anida principalmente en islas (Figura 1). En México, el bobo café se distribuye en ambos litorales, tanto en el del Océano Pacifico como en del Atlántico. El tamaño de sus colonias es muy variado, y muchas de ellas han sido extirpadas, por lo que se considera que su tamaño poblacional ha disminuido. Actualmente se estima que podría ser de sólo un 10% de sus niveles poblacionales históricos.

Figura 1. Nido de bobo café con un pollo de dos semanas de edad. Macho (izquierda); cabeza blanca y base del pico azul; hembra (derecha): café con base del pico amarillo.

En el Pacifico Central Mexicano no es la excepción, por ejemplo, en la isla Pajarera, en la bahía de Chamela, Jalisco, Gaviño de la Torre contó 9,524 parejas en 1975, y este número se redujo a solo 372 parejas en 2020. Esta disminución no es un hecho aislado, pues también se ha registrado un patrón similar en la isla Cocinas, que pasó de 1,278 nidos en el 2000 a 262 en 2020 (Figura 2A) y en Peña Blanca, un islote rocoso cercano al puerto de Manzanillo, Colima, donde se contabilizaron 15,215 parejas en 2008 y solo 4,156 parejas en 2020 (Figura 2B). Las causas de esta notable disminución son desconocidas, pero parecen estar asociadas a cambios en las condiciones del mar y/o por contaminación de origen antrópico. Estas condiciones reducen la disponibilidad y abundancia de su alimento y en consecuencia, el éxito reproductivo se ve afectado. Hay actividades locales que también contribuyen a su reducción, por ejemplo, en las islas Cocinas y Pajarera hay actividad turística durante todo el año. Se ha observado que algunos visitantes caminan entre los nidos del bobo café, ocasionando que las aves vuelen y dejen los huevos y pollos expuesto al sol y depredadores. También se ha observado una pérdida de sustratos de anidación (áreas sin vegetación); por ejemplo, en 1975 Gaviño de la Torre estimó un área 14.4 hectáreas en Pajarera y en 2015 estimamos un área de solo 1.2 hectáreas. Esta reducción se debe al crecimiento y dispersión de dos especies de plantas exóticas introducidas: la rama de la Cruz y el zacate de Guinea.

Figura 2. Numero de nidos observados en las islas Cocinas, Pajarera y Peña Blanca. Datos de 1979 de Pajarera fueron tomados de Gaviño de la Torre 1993

Peña Blanca es un islote poco accesible y sin actividad turística, sin embargo, en 2012 registramos la muerte masiva de bobos café. En un recorrido contamos cerca de 1,900 aves muertas o moribundas en la isla Peña Blanca y en playas cercanas (Figura 3). Este evento también fue reportado para otras especies de aves marinas en México y otros países y atribuyeron la muerte de las aves marinas a la escasez de alimento causado por el calentamiento del agua superficial del mar. En el análisis estomacal de 15 aves recién muertas de bobo café no se encontraron indicios de presas en sus estómagos, lo que hace suponer que tenían tiempo sin alimentarse. Es probable que también la muerte de estos bobos se asoció a una microalga (Pseudonitzschia spp) que produce toxinas (ácido domoico) y al ser consumida por peces filtradores que después se comen las aves, puede causar la muerte a estos depredadores. En años previos ya se había registrado la muerte de pelicanos por esta toxina y los síntomas que presentaron son: tracto digestivo vacío, aletargados, sin poder volar, inflamación y lagrimeo en los ojos, síntomas muy similares a los observados en el bobo café en Peña Blanca.

Figura 3. Aves muertas (círculos rojos) observadas en la playa de Oro, enfrente de la isla Peña Blanca. Las imágenes inferiores muestran a una hembra y un macho débiles y sin poder volar.

Como se menciona, las causas de la disminución a escala regional pueden ser múltiples y es necesario hacer estudios que permitan conocer su ecología trófica y reproductiva y como esto puede ser afectado por las actividades humanas y/o por eventos naturales.

Referencias

  • Hernández-Vázquez, S., Castillo-Guerrero, J.A., Mellink, E., Almaguer-Hernandez, A.M. 2018. Colony Size and Breeding Success of Red-billed Tropicbird (Phaethon aethereus) on Peña Blanca Island, Colima, México. Waterbirds 2: 135-144.
  • Schreiber, E.A., Norton, R.L. (2002 Brown Booby (Sula leucogaster). In Poole, A. (ed). The Birds of North America, no. 649. The Academy of Natural Sciences, Philadelphia, Pennsylvania, USA.
  • Gaviño de La Torre, G. 1975. Algunas observaciones sobre la biología de Sula leucogaster nesiotes (Aves: Sulidae), en la Bahía de Chamela, Jalisco, México. Univ. Autónoma de Morelos, Escuela de Ciencia Biológicas, Morelos, México.

Reseña de los autores

Salvador Hernández Vázquez (s.hernandez@academicos.udg.mx). Es Profesor Investigador Titular “C” en el Departamento de Estudios para el Desarrollo Sustentable de Zona Costea, Centro Universitario de la Costa Sur, Universidad de Guadalajara. Biólogo egresado de la Universidad de Guadalajara, Maestría en Ciencias en Ecología Marina por el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), y doctorado en Ciencias Marinas en el CICIMAR-Instituto Politécnico Nacional. Miembro del Sistema nacional de Investigadores (SNI), nivel I. Entre sus principales actividades de investigación que ha realizado se encuentra el monitoreo de aves acuáticas en humedales costeros. Actualmente sus estudios se centran a evaluar aspectos de la ecología trófica y reproductiva de aves marinas en sistemas insulares del Pacifico mexicano. Ha publicado más de 50 trabajos en los que se incluyen artículos en revistas científicas y de difusión, capítulos de libros y libros.

José Alfredo Castillo Guerrero. Investigador Titular A, Universidad de Guadalajara (alfredo.castillo@academicos.udg.mx). Biólogo Marino por la Universidad Autónoma de Baja California Sur, doctorado en Ciencias en Ecología Marina por el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE). Desde 2011 es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, con la distinción de Investigador Nacional nivel I. Ha participado en proyectos de diagnóstico, restauración y evaluación de la diversidad de aves, así como de ecología reproductiva en aves marinas. Recientemente ha orientado sus actividades de investigación en determinar los efectos de contaminantes sobre parámetros reproductivos e indicadores de salud en aves marinas, en particular la sinergia entre aspectos climáticos con otras fuentes de disrupción de origen antrópico (ej. contaminación) en los procesos ecológicos/evolutivos de ecosistemas marinos.

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