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EFECTO DE LA TEMPERATURA EN POBLACIONES DE DENDROCTONUS FRONTALIS ZIMMERMAN Y DENDROCTONUS MEXICANUS HOPKINS (COLEOPTERA: CURCULIONIDAE: SCOLYTINAE) BAJO UN ESCENARIO DE CAMBIO CLIMATICO EN LA SIERRA GORDA QUERETANA.

TEMPERATURE EFFECT IN POPULATIONS OF DENDROCTONUS FRONTALIS ZIMMERMAN AND DENDROCTONUS MEXICANUS HOPKINS (COLEOPTERA: CURCULIONIDAE: SCOLYTINAE) UNDER A CLIMATE CHANGE SCENARIO IN SIERRA GORDA QUERETANA

INTRODUCCION

Los escarabajos descortezadores, entre los que destacan los generos Dendroctonus, Hylastes e Ips en Mexico, son considerados plagas forestales importantes en bosques de pino (Williams et al, 2008), ya que los ataques masivos de estos insectos provocan la muerte del arbolado, afectando la industria maderera (Atkinson & Equihua, 1986; Ohmart, 1989; Salinas et al., 2010; Krokene, 2015). El ciclo de vida de los descortezadores depende de su capacidad de vuelo, y del hospedero ideal para iniciar su ciclo. El proceso de colonizacion comprende de tres etapas principales: la colonizacion del hospedero, el desarrollo de la cria dentro de los hospederos y la emergencia (Coulson, 1989). Al momento de empezar la colonizacion, el arbol emite compuestos volatiles (kairomonas) lo cual atrae tanto a hembras como machos hacia el arbol colonizado. Cuando la hembra se une al macho, comienzan la construccion de un sistema de galerias debajo de la corteza donde se desarrollara la progenie (Wood, 1986; Macias-Samano et al, 2004).

En el ano 2016 fueron afectadas alrededor de 17,900 ha de bosques por descortezadores, de las cuales 58.9 ha (0.32%) correspondieron al estado de Queretaro (CONAFOR, 2016). Las especies de pino mas afectadas dentro del estado son Pinus greggii y Pinus patula (Cibrian et al, 2014). Sin embargo, las poblaciones de escarabajos descortezadores tambien juegan un papel importante en la renovacion, saneamiento natural y permanencia de los bosques, en donde las especies los del genero Dendroctonus presentan la mayor importancia (Wood, 1982; Raffa et al, 2015). Se ha observado que el crecimiento poblacional de los descortezadores esta limitado en ocasiones por variables ambientales como la temperatura y la humedad (Safranyik et al, 2010; Rubin et al, 2015). Segun Garcia et al. (2012) la distribucion de una especie es modulada de acuerdo a las variaciones climaticas (temperatura, humedad, precipitacion, entre otros.) a lo largo de un rango en altitud; asi, los gradientes altitudinales son un modelo de estudio adecuado para estimar el cambio climatico y distribuciones de especies a futuro (Zacarias-Eslava & Castillo, 2010; Saenz et al, 2010). Las poblaciones de Dendroctonus dependen directamente de temperaturas elevadas para su desarrollo (Lombardero et al, 2000; Bentz et al, 2014; Six & Bracewell, 2015) y pueden verse favorecidas por los efectos del calentamiento global, principalmente por el aumento de la temperatura, incrementando su tamano poblacional al punto de convertirse en plagas forestales (Bentz et al., 2014; Bentz & Jonson, 2015). Para el ano 2030, Soto-Correa et al. (2012) estimaron un aumento de la temperatura en 1.5[grados]C; aunque, Bentz et al. (2016) predijeron un rango mayor, de 1 a 5 [grados]C. El presente estudio se planteo como objetivo, registrar el efecto de la temperatura sobre la abundancia de Dendroctonus frontalis Zimmerman, 1868 y Dendroctonus mexicanus Hopkins, 1909 a lo largo de un gradiente altitudinal dentro de la Sierra Gorda queretana, determinando el cambio en la abundancia de las dos especies de Dendroctonus, en relacion al aumento de la temperatura estimada para el ano 2030 a lo largo del gradiente altitudinal.

MATERIALES Y METODOS

Area de estudio. El sistema de muestreo se establecio dentro de bosques de coniferas en dos localidades al norte del estado de Queretaro: La Pinguica (21[grados]09'25.99" N, 99[grados]41'44.00" O) en el municipio de Pinal de Amoles y El Lobo (21[grados]17'34.00" N, 99[grados]07'09.99" O) en el municipio de Landa de Matamoros (INEGI, 2016). Las especies de coniferas presentes en los sitios de estudio fueron Pinus patula Schiede ex Schltdl & Cham., P. montezumae Lamb., P. ayacahuite Ehrenb. Ex Schltdl., P. teocote Schiede ex Schltdl. & Cham., P. greggii Engelm. Ex Parl., P. rudis, P. cembroides y P. pinceana Gordon & Glend.; asi como algunas especies del genero Quercus, dentro de las que destacan: Q. crassifolia Bonpl. y Q. greggii (A.DC.) Trel. (en altitudes entre 2,200 a 3,100 msnm), Q. mexicana Humb. & Bonpl. y Q. castanea Nee (entre los 1,200 a 2,300 msnm) (Carabias et al, 1999). Los sitios se caracterizaron por un clima templado humedo a semicalido sub-humedo con lluvias en verano y una precipitacion media anual de 850-920 mm y una temperatura media anual de 12-24 [grados]C. La temperatura maxima se presento en abril y mayo y la minima en los meses de diciembre y enero (INEGI, 2009).

La seleccion de sitios se realizo dentro de un gradiente altitudinal en intervalos de 100 m (Macias-Samano & Nino-Dominguez, 2016). El gradiente altitudinal fue de los 1,589 a los 3,058 msnm. Dentro de la localidad de Pinal de Amoles se situaron ocho sitios de muestreo desde los 2,393 a los 3,058 msnm. Mientras que en la localidad Landa de Matamoros se situaron cuatro sitios de muestreo entre los 1,589 a 1,716 msnm (Cuadro 1).

Establecimiento de trampas. En cada sitio de muestreo se colocaron trampas tipo Lindgren de ocho embudos con vaso colector por duplicado (Synergy Semiochemicals Corps[R]) separadas 50 metros longitudinalmente una de otra; dichas trampas se instalaron en arboles no hospederos, quedando suspendidas a 1.5 m del suelo; una trampa fue cebada con una combinacion de semioquimicos (SQ's) para Dendroctonus spp. de Synergy Semiochemicals Corps[R] (Macias-Samano y Nino, 2016), con las feromonas Frontalina + endobrevicomina y alfa/beta pineno como kairomona; la otra trampa se establecio como trampa testigo sin feromonas. En el vaso colector de cada trampa se coloco anticongelante Bardahl[R] para motor (Etilenglicol [30-40%], aditivos inhibidores de corrosion [1-2%], Agua [60-70%]) y alcohol al 70[grados] en concentracion 1:1, para facilitar sacrificio y la conservacion de los insectos (Zylstra et al, 2010).

Colecta e identificacion de insectos. La colecta de los insectos se llevo a cabo durante el periodo de abril 2015 a marzo 2016. Cada 15 dias se colectaron los insectos atrapados en el vaso colector depositandolos en bolsas tipo Ziploc[R]. Posteriormente se procedio a limpiar y separar los individuos descortezadores de otros grupos de insectos. La identificacion de las especies del genero Dendroctonus se realizo con la ayuda de las claves taxonomicas de Wood (1982) y Cibrian et al. (1995).

Temperatura. El monitoreo de la temperatura se realizo mediante recolectores de datos (EL-USB-2 RH/data logger de Micro DAQ[R]) durante abril 2015 a marzo 2016, los cuales tomaron una lectura cada 30 minutos, se colocaron en cada sitio de muestreo entre cada par de trampas (Cuadro 1). Los datos de temperatura predichos para el 2030 se estimaron por un escenario intermedio A1B (modelo intermedio; A: altas emisiones y B: bajas emisiones de carbono) (Crookston, 2010) (Cuadro 1). De cada punto seleccionado se estimaron las variables climaticas de temperatura media anual contemporaneos (1961-1991) y futuros 2030 A1B (Crookston, 2010 y 2014); dichos valores se calcularon de acuerdo a estimaciones del Panel Intergubernamental de Cambio Climatico (IPCC) y posteriormente ajustando el modelo en ANUSPLINE (Saenz-Romero et al, 2010; Crookstron, 2010). Las variables climaticas se obtuvieron mediante el modelo climatico "thin plate spline", desarrollados para Mexico (Crookston, 2010), el cual se basa en la transposicion de superficies de datos climaticos mensuales normalizados de temperatura (minima, media y maxima) y precipitacion, colectados de aproximadamente 4000 estaciones climatologicas en el sur de Estados Unidos, Mexico, Guatemala, Honduras y Cuba.

Analisis de datos. Se realizo un analisis de varianza (ANOVA) y una prueba multiple de medias de Tukey ([alfa]=0.05) con el paquete estadistico SAS (version 9.3 de SAS Institute) para denotar posibles diferencias significativas en la abundancia de D.,frontalis y D. mexicanus, y comparacion entre medias. La regresion se realizo para observar la relacion de variables temperatura-altitud, asi como para estimar el grado de inferencia entre ambas.

RESULTADOS Y DISCUSION

Abundancias de D. frontalis y D. mexicanus. Se estimaron diferencias significativas entre las abundancias a diferentes altitudes de D. frontalis (ANOVA: N= 177, Gl= 11, F= 13.48, P= 0.0001) y D. mexicanus (ANOVA: N= 166, Gl= 11, F= 5.76, P=0.0001), donde se observo que la mayor abundancia de D. frontalis y D. mexicanus esta en altitudes entre los 1,589 y 1,716 msnm, con abundancias totales de entre 38,234 y 9,122 individuos respectivamente para D. frontalis, en comparacion con D. mexicanus con abundancias totales entre 984 a 1,634 individuos, respectivamente (Cuadro 1). Este gran numero de individuos sugiere un ataque masivo, que generalmente termina en la muerte del arbolado (Goodsman et al, 2016). Estas abundancias ocurrieron a temperaturas medias anuales registradas por los Data logger durante abril 2015 a marzo 2016 que oscilaron entre 16.63 y 18 [grados]C para el presente estudio; sin embargo, en otros estudios se conoce que para Dendroctonus ponderosae la temperatura optima es mayor a 15[grados]C (Bentz et al, 2014).

El analisis de las pruebas de medias de Tukey se observan dos grupos; en el primero, las mayores abundancias al igual que las temperaturas mayores (16 y 18 [grados]C), presentaron los mismos integrantes, esto ocurrio en altitudes menores entre 1,589 y 1,716 msnm (Cuadro 2); en otros estudios se ha observado que la abundancia de descortezadores aumenta en menores altitudes (Tykarski, 2006). Las temperaturas medias anuales entre 16 y 18 [grados]C son promotoras de una mayor abundancia, esto es similar a lo observado por Six y Bracewell (2015) en el genero Dendroctonus y en D. ponderosae por Bentz et al. (2014). El segundo grupo en la prueba de medias de Tukey, presento abundancias menores entre los 721 (13.51 [grados]C) y 182 (12.21 [grados]C) individuos para D. frontalis, mientras que para D. mexicanus se observo una abundancia entre los 146 y 67 individuos, esto ocurrio en altitudes de 2,393 a 3,058 msnm donde ocurrieron temperaturas entre 12.79 y 10.77 [grados]C coincidiendo los integrantes de ambos grupos (Cuadro 2). Lo anterior es evidencia de que una menor abundancia D. frontalis y D. mexicanus es promovida por temperaturas medias anuales por debajo de los trece grados; autores como Ungerer et al. (1999), Logan y Powell (2001) y Six y Bracewell (2015) lo comprueban al observar que la abundancia de Dendroctonus disminuye al presentarse temperaturas muy bajas.

Se estimo una relacion positiva entre la temperatura media anual ocurrida en el periodo de abril 2015 a marzo 2016 respecto a la altitud ([r.sup.2]=0.5, p=0.0001), donde a mayor altitud la temperatura media anual disminuye, lo mismo ocurre con la estimacion al ano 2030 escenario intermedio A1B, el cual tuvo una relacion superior con la altitud ([r.sup.2]=0.9974, p=0.0001) (Fig. 1). Comparando los datos de temperatura registrados por los Data logger y los estimados para el ano 2030 se predice un aumento en la temperatura media anual en promedio de todos los sitios de 3.9 [grados]C, lo cual parece muy elevado, aunque en comparacion con otros trabajos se ha estimado un aumento de la temperatura media anual de aproximadamente 1.5 [grados]C (Soto-Correa et al., 2012), aunque Bentz et al. (2016) predice un incremento en la temperatura de 1 a 5 [grados]C en diferentes escenarios; de tal manera que con el aumento en la temperatura se ha observado que favorece el crecimiento poblacional de los descortezadores (Bentz & Jonson, 2015). Analizando un cambio menor dentro de los rangos de temperatura, el sitio donde ocurre el menor cambio al ano 2030, el aumento de la temperatura es de 2.69 [grados]C, esto ocasionaria que en sitios a mayor elevacion para el ano 2030 ocurran temperaturas por encima de 16 [grados]C en altitudes hasta 2,700 msnm donde ahora se presentan temperaturas menores de 13 [grados]C correspondientes a menores abundancias de insectos descortezadores (Fig. 1). Si se considera que las mayores abundancias estan asociadas a temperaturas medias anuales por encima de los 16 [grados]C, en el ano 2030 con el aumento de temperatura se esperaria que la abundancia de D. frontalis y D. mexicanus aumente en sitios con elevaciones hasta los 2,700 msnm donde hoy existe poca abundancia.

Conclusion

El estudio demuestra que, en el rango de distribucion altitudinal en la Sierra Gorda queretana, Dendroctonus frontalis y Dendroctonus mexicanus presentan mayor abundancia en temperaturas mayores de 16 [grados]C que ocurren a altitudes por debajo de los 1,716 msnm y menores abundancias en temperaturas por debajo de 13 [grados]C con altitudes superiores a 2,393 msnm. Las estimaciones de temperatura en escenario de cambio climatico al 2030 mostro un aumento en promedio de 3.9[grados]C en todos los sitios, por lo que se puede predecir que de continuar con las tendencias actuales en el manejo de la contaminacion y deforestacion, se presenten temperaturas de 16 [grados]C en altitudes hasta los 2,700 m y como consecuencia incremento de las poblaciones de D. frontalis y D. mexicanus.

https://doi.org/10.21829/azm.2018.3412141

AGRADECIMIENTOS. Al fondo CONAFOR-CONACyT C01-234547 por el apoyo brindado para la realizacion del proyecto.

LITERATURA CITADA

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Adriana MORALES-RANGEL, Victor Hugo CAMBRON-SANDOVAL *, Jose Carmen SOTO-CORREA, Robert Wallace JONES, Javier Alejandro OBREGON-ZUNIGA

Facultad de Ciencias Naturales. Universidad Autonoma de Queretaro. Av. De las Ciencias S/N, Delegacion Santa Rosa Jauregui, Juriquilla, C. P. 76230 Queretaro, Mexico <adrianamorales.r@hotmail.com>; <hugo.cambron@gmail.com>; <jocasoco@hotmail.com>; <rjones@uaq.mx>; <jalex.ozuniga.07@gmail.com>

* Autor de correspondencia: <hugo.cambron@gmail.com>

Recibido: 23/01/2018; aceptado: 26/06/2018; publicado en linea: 16/11/2018

Editor responsable: Jesus Romero Napoles

Leyenda: Figura 1. Temperatura actual del periodo 2015 a 2016 y estimacion de temperatura del escenario A1B al ano 2030.
Cuadro 1. Sitios de muestreo de las especies de D. frontalis y
D. mexicanus, abundancia, temperaturas ocurridas entre los
anos 2015-2016 y estimacion al ano 2030.

        Altitud
Nom     (msnm)            Lat N                    Long O

Lob 1    1589     99[grados]07'25.60080"   21[grados]17'51.79920"
Lob 2    1651     99[grados]09'25.70000"   21[grados]15'59.40000"
Mad 1    1670     99[grados]07'23.49998"   21[grados]17'51.10001"
Mad 2    1716     99[grados]08'55.60001"   21[grados]16'54.59999"
Pin 1    2393     99[grados]37'35.90000"   21[grados]07'54.99998"
Pin 2    2468     99[grados]38'00.10000"   21[grados]07'48.29999"
Pin 3    2541     99[grados]39'50.00000"   21[grados]07'42.20000"
Pin 4    2610     99[grados]40'29.20001"   21[grados]07'18.00001"
Pin 5    2706     99[grados]40'28.30001"   21[grados]07'32.90002"
Pin 6    2790     99[grados]40'39.20002"   21[grados]07'31.19999"
Pin 7    2904     99[grados]40'55.99999"   21[grados]07'28.49999"
Pin 8    3058     99[grados]41'36.20000"   21[grados]09'42.19999"

                                           Temperatura
                                              promedio
                 Abundancia                ([grados]C)    Diferencia de
                                                           temperatura
Nom     D. frontalis    D. mexicanus   2015-2016   2030    ([grados]C)

Lob 1       14544           1634           18      21.4        3.4
Lob 2       19897           3418         16.63     21.2       4.57
Mad 1       9122             984         16.51     21.1       4.59
Mad 2       38234           1244         16.89      21        4.11
Pin 1        303             93          13.66     17.8       4.14
Pin 2        274             146         12.79     17.5       4.71
Pin 3        182             138         12.21     17.1       4.89
Pin 4        296             187         13.06     16.7       3.64
Pin 5        721             232         13.51     16.2       2.69
Pin 6        709             167         12.54     15.7       3.16
Pin 7        541             415         11.57     15.1       3.53
Pin 8        312             67          10.77     14.2       3.43

Cuadro 2. Prueba de Tukey de abundancia de D. frontalis y D. mexicanus
y temperaturas ocurridas entre 2015-2016 y estimadas al 2030 en un
escenario A1B.

Trampa      Nombre     Altitud   D. frontalis
                         (m)         Media

1           Lobol       1589       692.6 bc
2           Lobo2       1651        904.4 b
3          Madronol     1670       396.6 bc
4          Madrono2     1716       1737.9 a
5         Pinguica 1    2393        27.5 c
6         Pinguica 2    2468        24.9 c
7         Pinguica 3    2541         14 c
8         Pinguica 4    2610        21.1 c
9         Pinguica 5    2706        65.5 c
10        Pinguica 6    2790        64.5 c
11        Pinguica 7    2904         45.1c
12        Pinguica 8    3058         52 c

                          Temperatura
Trampa    D. mexicanus    ([grados]C)
              Media          Media

1           77.81 ab        15.97 a
2           155.36 a        15.97 a
3            42.78 b        15.58 a
4           56.55 ab        15.56 a
5            10.33 b        12.83 b
6            12.17 b       11.97 bc
7            12.55 b       11.46 bc
8            15.58 b        12.36 b
9            25.78 b        12.54 b
10           18.56 b       10.88 bc
11           37.73 b       10.88 bc
12           13.4 b         10.04 c

Nota: letras diferentes significan diferencias
significativas de P>0.05
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Title Annotation:Articulo original
Author:Morales-Rangel, Adriana; Cambron-Sandoval, Victor Hugo; Soto-Correa, Jose Carmen; Jones, Robert Wall
Publication:Acta Zoologica Mexicana (nueva serie)
Article Type:Report
Date:Jan 1, 2018
Words:4070
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