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.

Coméntalo en nuestras redes sociales

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.

Coméntalo en nuestras redes sociales

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.

Coméntalo en nuestras redes sociales

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).

Coméntalo en nuestras redes sociales

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.

Coméntalo en nuestras redes sociales

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.

Coméntalo en nuestras redes sociales