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Aerobiological behaviour of some riparian herbaceous taxa pollen in Salamanca (Middle-West of the Iberian Peninsula)/Comportamiento aerobiologico del polen de algunos taxones herbaceos riparios en Salamanca (Centro-Oeste de la Peninsula Iberica).

INTRODUCCION

El desarrollo de las sociedades industrializadas durante las ultimas decadas ha conllevado un descenso en la calidad del aire junto al aumento del numero de problemas ambientales y sanitarios. Dentro de estos problemas, las enfermedades respiratorias y, en especial, aquellas relacionadas con los granos de polen (LEUSCHNER et al., 2000) han adquirido una notable importancia, ya que se estima que una cuarta parte de las particulas solidas existentes en la atmosfera se corresponde con estas particulas biologicas de origen vegetal (KNOX, 1993). Esta relevancia pone de manifiesto que, ademas de estudiar los principales tipos de polen alergenico presentes en la atmosfera, sea necesario evaluar la incidencia de otros tipos con una menor representatividad que pudieran conllevar fenomenos de reactivad cruzada con los tipos mas importantes (WEBER, 2003). La mayor parte de estos tipos, que presentan alergenos responsables de sintomatologias alergicas, proceden de especies anemofilas (D'AMATO, 2001) que dispersan sus granos de polen a traves del viento. De forma tradicional, entre los taxones anemofilos, han sido encuadradas tres familias, Cyperaceae, Juncaceae y Typhaceae (CRONQUIST, 1988), ligadas a habitats riparios en los cuales pueden encontrarse bien representadas, pudiendo, por tanto, adquirir una importancia desde el punto de vista aerobiologico y alergologico, si dichos habitats riparios se localizan en entornos urbanos densamente habitados, y por presentar tipos de polen considerados como alergenicos o con fenomenos de reactividad cruzada (CHAKRABORTY et al., 1998; HALSE, 1984; LEWIS et al., 1983; PRESCOTT & POTTER, 2007).

Por todo ello, el objetivo de este trabajo es analizar la incidencia de estos tres tipos de polen en la atmosfera de la ciudad de Salamanca, a lo largo de un periodo de estudio que abarca ocho anos, su variacion estacional e intradiaria, asi como la relacion con los parametros meteorologicos mas importantes.

MATERIAL Y METODOS

El nucleo urbano que comprende la ciudad de Salamanca (40[degrees] 58'N, 5[degrees] 40'O) es uno de los mas importantes desde el punto de vista poblacional en el centro-oeste de la peninsula iberica con 217069 habitantes (Instituto Nacional de Estadistica, 2005), encontrandose a una altitud de 805 m.s.n.m. Asimismo, la ciudad y sus alrededores presentan un clima templado frio continental (CAPEL, 1981) caracterizado por un escaso numero de precipitaciones (382 mm), distribuidas de forma irregular con maximos equinocciales y con un periodo de sequia estival, junto a la presencia de inviernos frios y veranos calurosos, representados en una temperatura media anual de 11,7 [degrees]C (periodo 1971-2000). A traves de esta ciudad transcurre el afluente meridional mas importante de la cuenca del rio Duero, el Tormes, en cuyo cauce se desarrollan formaciones riparias mixtas presididas por diversas especies arboreas, como alisos (Alnus glutinosa Gaertn.), chopos (Populus alba L. y Populus nigra L.), fresnos (Fraxinus angustifolia Vahl.) y sauces (Salix atrocinerea Brot, Salix fragilis L.), acompanadas por otras especies herbaceas, entre las que pueden resenarse varias especies de las familias Cyperaceae y Juncaceae, y del genero Typha L., como Scirpus holoschoenus L., Juncus effusus L. o Typha domingensis Pers., entre otras (VALLE GUTIERREZ & GARCIA-BAQUERO, 1996).

Las muestras aerobiologicas fueron obtenidas desde el 1 de enero de 2000 hasta el 31 de diciembre de 2007 utilizando un captador volumetrico tipo Hirst modelo Burkard situado en la azotea del edificio del Patronato Municipal de la Vivienda (Excmo. Ayuntamiento de Salamanca), que se halla en el casco historico a 20 metros de altura sobre el nivel del suelo. El procesamiento y la lectura de las muestras, asi como el tratamiento de los resultados obtenidos, siguieron las indicaciones propuestas por la Red Espanola de Aerobiologia (GALAN et al., 2007). Para la identificacion de los distintos tipos de polen se utilizaron diversas claves y trabajos de morfologia polinica (GRANT, 2000; PUNT, 1975; VALDES et al., 1987), junto a la Palinoteca del Departamento de Botanica de la Universidad de Salamanca.

El numero total de granos de polen contabilizados para cada ano y tipo se expresa como Indice Polinico Anual (IPA). Para la evaluacion del comportamiento estacional de los taxones estudiados, se ha utilizado una representacion grafica con la media movil de los cinco dias anteriores en los meses con mayor incidencia de estos tipos de polen. Debido a las bajas concentraciones (en granos/[m.sup.3]) obtenidas al realizar las medias moviles para los cinco dias anteriores, dicha media ha sido expresada como el porcentaje diario sobre el total promediado para los ocho anos de estudio. El periodo principal de polinizacion (PPP) se ha definido segun el metodo propuesto por ANDERSEN (1991), que establece el inicio cuando se ha registrado el 2,5% del total y su fin cuando se alcanza el 97,5%. El periodo prepico (PRE) abarca los dias que transcurren entre la fecha de inicio del PPP y aquella en la que se alcanza la concentracion diaria maxima. Ambos periodos fueron obtenidos solo en el caso de Cyperaceae, debido al bajo numero total anual que presentaron los otros dos tipos de polen objeto de este trabajo. De igual forma, se obtuvo el comportamiento intradiario de este tipo de polen a traves de tres modelos y dentro del trienio 2005-2007, ya utilizados para otros taxones (SANCHEZ REYES et al., 2007), que tienen en cuenta las concentraciones incluidas dentro de todo el PPP, los dias del PPP en los que se detectaron granos de este tipo de polen, o bien los dias del PPP en los que no se registraron precipitaciones, expresados como porcentajes respecto al total diario y representandose como una media movil de tres horas.

Por ultimo, la influencia de los principales parametros meteorologicos (temperatura, insolacion, precipitacion, humedad relativa, velocidad y direccion del viento y frecuencia de calmas) sobre las concentraciones de polen de la familia Cyperaceae, durante el PPP y el PRE de todos los anos estudiados, se ha analizado a traves del estadistico no parametrico de Spearman. Los datos meteorologicos han sido suministrados por la estacion Salamanca-Matacan, situada a 10 km del captador.

RESULTADOS

La contribucion de los granos de polen de los tres tipos considerados en este trabajo, Cyperaceae, Juncaceae y Typhaceae, sobre el total de granos contabilizados en la atmosfera de la ciudad de Salamanca fue baja, presentando porcentajes variables a lo largo de los ocho anos de estudio, que han fluctuado entre el 1,92% (ano 2000) y el 0,47% (ano 2002), con un porcentaje medio del 0,92%. El valor medio del IPA para las tres familias botanicas y el periodo analizado fue de 104, mostrando un mayor y un menor IPA tambien en los anos 2000 y 2002, con valores de 217 y 52, respectivamente (Tabla 1). De los tres tipos de polen, Cyperaceae fue el que registro IPA mas elevados, que oscilaron entre valores de 169 y 37 para los anos 2000 y 2002, y un valor medio de 80. En el caso de Juncaceae y Typhaceae, mostraron un IPA promedio para el periodo estudiado de 9 y 15 respectivamente, que variaron entre los 20 y 28 del ano 2000, y los 3 y 6 de los anos 2005 y 2007, respectivamente.

[FIGURE 1 OMITTED]

Las concentraciones diarias mas elevadas se contabilizaron dentro del tipo Cyperaceae, con niveles de 10 granos/[m.sup.3] registrados el dia 22 de junio de 2000, mientras que para los tipos Juncaceae y Typhaceae, los mayores valores diarios alcanzaron los 4 y 6 granos/[m.sup.3] durante los dias 1 de marzo de 2003 y 18 de julio de 2005, respectivamente. La distribucion estacional de los tres tipos abarca el periodo comprendido entre los meses de marzo y octubre, que en Cyperaceae y Juncaceae se localiza principalmente entre los meses de mayo y agosto, desplazandose entre finales de mayo y mediados de octubre para Typhaceae (Fig. 1). A traves de la obtencion del PPP para el tipo Cyperaceae, se comprobo que la fecha media de inicio se centro el dia 2 de mayo, pues vario entre el 14 abril de 2003 y el 10 de junio de 2000, y que la fecha media de finalizacion se fijo el dia 1 de agosto, de acuerdo con la oscilacion del periodo analizado, comprendida entre el 22 de julio de 2005 y el 10 de agosto de 2002 (Tabla 1). La duracion del PPP mostro tambien variaciones, entre los 58 dias del ano 2000 y los 114 dias de los anos 2003 y 2007, siendo 92 el numero de dias que comprendio el PPP medio dentro del periodo analizado.

Las concentraciones de Cyperaceae, mas elevadas que en los otros tipos de polen estudiados, permitieron, como ya hemos mencionado, aplicar una serie de modelos para un mejor conocimiento de su comportamiento aerobiologico intradiario (Fig. 2). Asi pues, y segun los modelos 1 y 3, las mayores concentraciones de la familia Cyperaceae en la atmosfera de la ciudad de Salamanca se centraron entre las 11 y las 20 horas, suponiendo un 66 y un 67%, respectivamente, del total contabilizado a lo largo de 24 horas. De igual forma, las menores concentraciones se localizaron entre las 5 y las 8 horas, con un 7 y un 6%, respectivamente. Debe resenarse que el modelo numero 2 muestra un patron mas regular a lo largo de un dia promediado.

[FIGURE 2 OMITTED]

El analisis de correlacion de los niveles polinicos diarios de Cyperaceae a lo largo de los ocho anos de estudio, a traves de la prueba estadistica no parametrica de Spearman, mostro que las temperaturas medias, maximas y minimas junto a la insolacion y los vientos procedentes del IV cuadrante tuvieron una influencia positiva en los niveles de este tipo de polen, al igual que el efecto negativo que ejercieron las precipitaciones, la humedad relativa y, en menor medida, los vientos del II cuadrante (Tabla 2). Este mismo tipo de correlaciones, en cuanto al signo y grado de significacion, se observo en las distintas anualidades, asi como en un buen numero de PPP y PRE de dichas anualidades. Debe senalarse el coeficiente de correlacion negativo y significativo obtenido en el PRE del ano 2000 para los vientos procedentes del primer cuadrante, que fue positivo y estadisticamente significativo en el mismo periodo para la frecuencia de las calmas, mostrandose variables ambos parametros meteorologicos en el sentido de su influencia a lo largo de los anos y los PPP y PRE.

DISCUSION

Los tipos de polen tratados en este estudio no son abundantes ni frecuentes en las estaciones de control aerobiologico dispuestas a lo largo de la peninsula iberica (TRIGO et al., 2008), presentando numeros similares a captadores emplazados en lugares mas o menos proximos a la ciudad de Salamanca, como en Leon (VEGA et al., 2002) para Cyperaceae y Typhaceae, o Madrid (GUTIERREZ BUSTILLO et al., 2006) para Cyperaceae, siendo sensiblemente inferiores a otras localidades de relativa cercania como Caceres (PAULINO et al., 2002) hacia el sur, para el caso tambien de Cyperaceae. En la ciudad de Salamanca tan solo tenemos constancia de un bajo IPA para el tipo Typhaceae en el ano 1996 (SANCHEZ REYES et al., 2003), en valores similares a los expresados en el presente trabajo. Estos escasos valores totales de granos contabilizados contrastan con el caracter aerovagante que presentan los tres tipos (GONZALEZ MINERO et al., 1997), y pueden verse explicados por el hecho de que estos granos posean una baja capacidad de dispersion (TANAKA 2000).

En el periodo de estudio analizado, comprendido entre los anos 2000 y 2007, se observo un descenso en los IPA de los tres tipos refrendado por el indice de determinacion propio del analisis de regresion de tipo lineal (Tabla 3), significativo solo en el caso de Juncaceae ([R.sup.2] = 0,56). Esta tendencia no coincide con los valores atmosfericos generales de los diferentes tipos de polen arboreos y no arboreos presentados para la ciudad de Salamanca (RODRIGUEZ-DE LA CRUZ et al., 2010), donde se manifiesta un aumento en los correspondientes IPA, quizas motivado a que, en el caso particular de estos tres tipos ligados a ambientes riparios, deba tenerse en cuenta la modificacion antropica de dichos habitats a su paso por el entorno urbano y zonas proximas, que pudo conllevar un descenso en el numero de ejemplares de estas familias (VALLE GUTIERREZ & GARCIA-BAQUERO, l. c.) y el consiguiente reflejo en el espectro polinico atmosferico de la ciudad.

El comportamiento estacional de los granos de polen de Cyperaceae, Juncaceae y Typhaceae se corresponde con el que se registro en otras ciudades del sur peninsular como Badajoz, Merida o Sevilla (GONZALEZ MINERO et al., l. c.; MUNOZ RODRIGUEZ et al., 2007), debido probablemente a que en los lugares proximos a los cursos de agua, donde se desarrollan las especies pertenecientes a estas tres familias botanicas, existan variaciones meteorologicas menos acusadas que en otros ambientes. Por el contrario, las variaciones del PPP de otros tipos de polen son mas acusadas entre las localidades mencionadas anteriormente y Salamanca (SUAREZ GONZALEZ et al., 2003). Asimismo el patron aerovagante intradiario que presento el tipo Cyperaceae fue similar al mostrado para las localidades extremenas de Badajoz y Merida (MUNOZ RODRIGUEZ et al., l. c.), con mayores niveles de representacion en las horas centrales del dia, donde suele acontecer la dehiscencia de las anteras y la liberacion de granos de polen (NORRIS-HILL & EMBERLIN, 1991).

La influencia positiva de la temperatura en las concentraciones atmosfericas de Cyperaceae es pareja a la ejercida con otros tipos de polen en la ciudad de Salamanca (RODRIGUEZ DE LA CRUZ et al., 2007), al igual que la influencia negativa de la precipitacion y la humedad relativa en la dispersion polinica (EMBERLIN, 1994; SUBIZA, 1980). El efecto positivo de los vientos del IV cuadrante pudo estar relacionado con la existencia de poblaciones mas o menos numerosas de especies productoras del tipo Cyperaceae, tal y como ha ocurrido para otros tipos de polen y estaciones aerobiologicas (ALBA et al., 2000), ya que el curso de agua mas importante proximo al captador discurre en direccion NO tras el paso por la ciudad de Salamanca. Este transporte a traves del viento tambien debio encontrarse relacionado con el propio comportamiento intradiario de Cyperaceae, pues hubo niveles de relativa importancia en las primeras horas vespertinas, como ya se puso de manifiesto con otros tipos de polen (TRIGO et al., 1997).

CONCLUSIONES

Los valores atmosfericos de los tipos Cyperaceae, Juncaceae y Typhaceae fueron bajos y disminuyeron a lo largo de los anos estudiados, no alcanzando el 1% de representacion media sobre el conjunto de granos contabilizados y sin registrar concentraciones diarias elevadas, debido a su escasa capacidad de dispersion y a la alteracion del habitat ripario en el que se desarrollan.

La distribucion estacional de los tres taxones abarco principalmente los meses comprendidos entre mayo y agosto, si bien en el caso de Typhaceae se desplazo entre finales de mayo y mediados de octubre.

Los mayores niveles atmosfericos de Cyperaceae se centraron entre las 11 y las 20 horas, gracias posiblemente a una mayor liberacion de polen en las horas centrales del dia y al transporte desde poblaciones cercanas, tal y como ponen de manifiesto las correlaciones con los parametros meteorologicos, con valores positivos y significativos en los coeficientes de correlacion para la temperatura y los vientos procedentes del IV cuadrante, donde se localizan ejemplares de especies productoras de estos tipos.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha contado con el apoyo del Convenio de la Consejeria de Sanidad (Junta de Castilla y Leon) referencia H42. Los autores desean agradecer la cesion parcial de las muestras por parte del Servicio de Inmunoalergia del Hospital Clinico Universitario de Salamanca, en especial al Dr. Felix Lorente Toledano. Asimismo, el primer autor agradece a la Universidad de Salamanca la concesion de una Beca Predoctoral que ha permitido realizar este trabajo.

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David RODRIGUEZ DE LA CRUZ, Estefania SANCHEZ REYES & Jose SANCHEZ SANCHEZ

Centro Hispano-Luso de Investigaciones Agrarias (CIALE). Universidad de Salamanca. Campus de Villamayor. C/ Rio Duero, n.[degrees] 12. 37185 Villamayor (Salamanca). droc@usal.es
Tabla 1. Indices polinicos anuales (IPA) de los tipos de polen
analizados en la atmosfera de la ciudad de Salamanca. PPP:
periodo principal de polinizacion. Duracion: en dias. Inicio:
fecha de inicio del PPP. Fin: fecha de finalizacion del PPP.
PRE: periodo prepico (duracion en dias).

                                   2000    2001    2002    2003

             IPA                    169     99      37      72
             PPP (duracion/dias)    58      85      93      114
Cyperaceae   PPP (fecha inicio)    10/06   02/05   10/05   14/04
             PPP (fecha fin)       06/08   25/07   10/08   05/08
             PRE (duracion/dias)    13      15      30      69
Juncaceae    IPA                    20      10       8      12
Typhaceae    IPA                    28      12       7      11

                                    2004    2005    2006    2007

             IPA                     60      57      67      76
             PPP (duracion/dias)     96      76      100     114
Cyperaceae   PPP (fecha inicio)     26/04   08/05   26/04   15/04
             PPP (fecha fin)        30/07   22/07   03/08   06/08
             PRE (duracion/dias)     67      20      45      55
Juncaceae    IPA                      8       3       5       7
Typhaceae    IPA                     24      20      15       6

                                   Media

             IPA                    80
             PPP (duracion/dias)    92
Cyperaceae   PPP (fecha inicio)    02/05
             PPP (fecha fin)       01/08
             PRE (duracion/dias)    52
Juncaceae    IPA                     9
Typhaceae    IPA                    15

Tabla 2. Coeficientes de correlacion de Spearman entre Cyperaceae
y las variables meteorologicas. Tmed, Tmax, Tmin (temperatura media,
maxima y minima en [degrees]C), Insol (insolacion total diaria en
horas), P (precipitacion total diaria en mm), Hrel (humedad relativa
media diaria en %). Vemed (velocidad media del viento en km/h),
FrecCalmas (frecuencia de calmas media en %), IC, IIC, IIC,
IVC (vientos procedentes del I, II, III y IV cuadrante en %).
Significacion: * (95%), ** (99%). -(Ausencia de correlaciones).

Cyperaceae            Tmed       Tmax       Tmin      Insol

2000         Anual   0,499 **   0,485 **   0,473 **   0,417 **
              PPP    0,114      0,166      0,033      -0,150
              PRE    0,416      0,215      0,577 *    -0,620 *
2001         Anual   0,335 **   0,342 **   0,301 **   0,358 **
              PPP    0,022      -0,004     0,071      -0,027
              PRE    0,425      0,438      0,406      0,125
2002         Anual   0,338 **   0,333 **   0,303 **   0,325 **
              PPP    0,013      -0,008     0,008      -0,081
              PRE    0,181      0,186      0,183      0,146
2003         Anual   0,392 **   0,366 **   0,364 **   0,306 **
              PPP    0,221*     0,187 *    0,239 *    -0,009
              PRE    0,217      0,171      0,234      -0,024
2004         Anual   0,398 **   0,396 **   0,370 **   0,435**
              PPP    0,220 *    0,241 *    0,155      0,287 **
              PRE    0,219      0,260 *    0,178      0,306 *
2005         Anual   0,460 **   0,441 **   0,419 **   0,398 **
              PPP    0,362 **   0,323 **   0,335 **   0,072
              PRE    0,478 *    0,545 *               0,587 **
2006         Anual              0,435 **   0,442 **
              PPP    0,080      0,048      0,147
              PRE    0,185      0,079      0,339 *
2007         Anual   0,489 **   0,480 **   0,401 **   0,460 **
              PPP    0,470 **   0,474 **   0,232 *    0,398 **
              PRE    0,268 *    0,341 *    -0,122     0,396 **
Total        Anual   0,419 **   0,410 **   0,377 **   0,374 **

Cyperaceae               P         Hrel      Vemed    FrecCalm

2000         Anual   -0,131 *    -0,471 **   0,053    -0,055
              PPP    -0,223      -0,336 *    0,097    -0,175
              PRE                0,151       -0,352   0,612 *
2001         Anual   -0,123 *    -0,385 **   0,042    -0,084
              PPP    -0,160      -0,061      0,237*   -0,151
              PRE    -0,246      -0,388      0,334    0,261
2002         Anual   -0,113 *    -0,348 **   0,003    0,064
              PPP    0,018       -0,024      -0,042   0,227 *
              PRE    -0,056      -0,156      -0,300   0,346
2003         Anual   -0,126 *    -0,420 **   0,038    -0,129 *
              PPP    -0,062      -0,133      -0,095   -0,087
              PRE    -0,064      -0,103      -0,193   -0,067
2004         Anual   -0,127 *    -0,392 **   0,041    -0,062
              PPP
              PRE    -0,226      -0,322 **   -0,062   0,256 *
2005         Anual   -0,064      -0,430 **   0,027    -0,114 *
              PPP    0,083       -0,093      -0,021   -0,024
              PRE    -0,300      -0,671 **   -0,025   -0,245
2006         Anual   -0,087      -0,422 **   0,003    -0,125 *
              PPP    0,193       -0,077      0,172    -0,068
              PRE    0,320 *     -0,111      -0,024   0,005
2007         Anual   -0,160 **   -0,473 **   0,057    0,034
              PPP    -0,333 **   -0,461 **   -0,074   0,111
              PRE    -0,276 *                -0,044   0,120
Total        Anual   -0,119 **   -0,398 **   0,018    -0,036

Cyperaceae             %IC        %IIC      % IIIC     % IVC

2000         Anual   0,152 **   -0,025      -0,126     *0,040
              PPP    0,116      0,206       0,010      -0,246
              PRE    -0,603 *   0,258       0,499      0,268
2001         Anual   -0,064     -0,117 *    0,042      0,301 **
              PPP    -0,207     -0,076      0,291 **   0,017
              PRE    -0,75 **   -0,164      0,606 *    -0,017
2002         Anual   -0,060     -0,148 **   0,081      0,101
              PPP    -0,136     -0,070      0,217 *    -0,079
              PRE    0,379*     0,218       -0,447 *   -0,141
2003         Anual   -0,051     -0,029      0,043      0,100
              PPP    0,006      0,094       -0,049     -0,011
              PRE    0,005      0,230       -0,082     -0,026
2004         Anual   0,013      -0,014      -0,097     0,146 **
              PPP    0,018      0,087       -0,071     0,045
              PRE    -0,036     0,154       0,003      0,006
2005         Anual   0,031      -0,022      0,024      0,122 *
              PPP    0,165      0,126       -0,127     -0,223
              PRE    -0,018     0,112       0,105      -0,296
2006         Anual   0,055      0,057       -0,045     0,147 *
              PPP    -0,053     0,152       0,039      -0,049
              PRE    -0,222     0,219       0,300 *    -0,044
2007         Anual   -0,049     -0,082      0,092      0,105 *
              PPP    0,098      -0,033      -0,46      -0,018
              PRE    0,091      0,109       -0,116     -0,233
Total        Anual   0,004      -0,050 **   -0,004     0,140**

Tabla 3. Evolucion anual de los indices polinicos anuales de los
tres tipos estudiados. [R.sup.2]: indice de determinacion,
F: estadistico medias cuadradas, g.l.: grados de libertad,
Sig.: significacion, Const.: constante, Coef.b1: coeficiente b1.

Tipo de polen          Analisis de regresion lineal [y = b1x+c]

                [R.sup.2]     F      g.l.    Sig.    Const    Coef.b1

Cyperaceae        0,31      2,651     7      0,155   120,29   -9,0604
Juncaceae         0,56      8,096     7      0,029   16,392   -1,6196
Typhaceae         0,10      1,678     7      0,442   19,945   -1,0042
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Author:de la Cruz, David Rodriguez; Reyes, Estefania Sanchez; Sanchez, Jose Sanchez
Publication:Studia Botanica
Date:Jan 1, 2010
Words:4406
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