Nota de investigación

 

Germinación de especies del matorral espinoso tamaulipeco en un gradiente de altitud

 

Germination of species of the tamaulipan thornscrub in a gradient of altitude

 

Regina Pérez-Domínguez¹, Enrique Jurado¹, Marco A. González-Tagle¹, Joel Flores², Oscar A. Aguirre-Calderón¹ y Marisela Pando-Moreno¹

 

¹Facultad de Ciencias Forestales. Universidad Autónoma de Nuevo León. Correo-e: reginaperez@gmail.com

²División de Ciencias Forestales. Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C.

 

Fecha de recepción: 4 de marzo de 2013.
Fecha de aceptación: 25 de abril 2013.

 

RESUMEN

El cambio climático se considera una amenaza para la biodiversidad, en especial, para aquellas especies que se localizan en ecosistemas frágiles. La presente investigación tuvo como objetivo estudiar el efecto de la altitud en la germinación y el crecimiento de 10 especies de diferentes poblaciones (localidades) que ocurren en el Matorral Espinoso Tamaulipeco. La información generada permitirá pronosticar los efectos potenciales del cambio climático en la regeneración natural, así como sus posibles desplazamientos a mayores altitudes y definir cuáles son adecuadas para futuras plantaciones. Se escarificaron y sembraron las semillas en tres altitudes: 350, 550 y 1 600 m. La germinación y crecimiento de las plántulas se monitorearon por 30 días. Se observó que Caesalpinia mexicana, Ehretia anacua y Parkinsonia aculeata registraron el porcentaje de germinación mayor en las tres condiciones altitudinales. Las semillas de algunas procedencias de Prosopis glandulosa, Caesalpinia mexicana, Ehretia anacua, Acacia berlandieri y Parkinsonia aculeata presentaron mayor germinación. Lepidium virginicum y Acacia berlandieri registraron, en promedio, los valores más altos a 1 600 msnm. Los resultados sugieren que algunos taxa pueden germinar por encima de su intervalo de distribución actual y quizá tengan la capacidad de desplazarse hacia altitudes superiores por efecto del cambio climático.

Palabras clave: Altitud, cambio climático, desplazamiento, germinación, Matorral Espinoso Tamaulipeco, plántulas.

 

ABSTRACT

Climate change has been considered a threat to biodiversity, especially for those species that are located in fragile ecosystems. The aim of this study was to determine the effect of elevation in seed germination and seedling growth of ten species from different locations that occur in the Tamaulipan thornscrub. The information generated here will help predict potential effects of climate change in natural regeneration, as well as potential plant migration to higher elevations and adequate altitudes for future plantations. Seeds of all species and locations were stratified and sowed in three elevations: 350, 550 and 1 600 m asl. Germination and seedling growth were followed for 30 days. Caesalpinia mexicana, Ehretia anacua and Parkinsonia aculeata had the highest germination percentages in the three altitudes. The seeds of several provenances of Prosopis glandulosa, Caesalpinia mexicana, Ehretia anacua, Acacia berlandieri and Parkinsonia aculeata showed higher germination. Lepidium virginicum and Acacia berlandieri had the highest germination values at 1 600 masl. These results suggest that some species can germinate above their current distribution range, and might have the ability to migrate upslope as a consequence of climate change.

Key words: Altitude, climate change, migration, germination, Tamaulipan thornscrub, seedlings.

 

El cambio climático se ha asociado, en los últimos años, con el incremento en las temperaturas y la modificación en la precipitación en sus diversas formas, debido a un aumento de los gases efecto invernadero (IPCC, 2007), y es considerado una amenaza para la biodiversidad (McCarty, 2001), especialmente, para las especies que son endémicas o que se desarrollan en ecosistemas frágiles (Milbau et al., 2009; Callaghan et al., 2004). Aunque es difícil predecir los escenarios futuros, si es posible deducir que el desplazamiento de las condiciones ambientales será en dirección de los polos o hacia las altitudes mayores (Jurado et al., 2011; Loarie et al., 2009; Parmesan, 2006).

La distribución de la flora y fauna está regulada, en gran medida, por la temperatura por lo que el cambio climático traerá consigo modificaciones a la composición y densidad de las especies en la biósfera (Walther, 2010). Como un resultado de esto, los ecosistemas serán afectados y será importante conocer sus efectos sobre los taxa vegetales, que son los productores primarios (Scholze et al., 2006). Estudios recientes han demostrado que la composición florística ha disminuido en respuesta al cambio climático (Walker et al., 2006); sin embargo, se conoce muy poco acerca de cómo y qué tan rápido la biodiversidad se ajustará (Pauli et al., 1996). La sequías y los incrementos en temperatura provocarán cambios en la distribución de las especies o la extinción de las mismas (Neilson et al., 2005). Algunas tendrán la capacidad para desplazarse a mayores altitudes (Pauli et al., 2007; Walther et al., 2005) o latitudes (Van der Putten et al., 2010; Parmesan et al., 1999), pero no solo se afectarán negativamente a las plantas, sino que en ciertos casos se presentarán adaptaciones a las nuevas condiciones ambientales; es decir, se volverán más resistentes (Peñuelas y Filella, 2001).

La germinación de las semillas está muy relacionada con la temperatura (Shimono y Kudo, 2005; Baskin y Baskin, 1998), esta fase es la que se considera crítica para el establecimiento de plantas en ecosistemas con climas alterados. Hay taxa que germinan en un amplio intervalo de temperaturas, mientras que otros lo hacen solamente en uno muy reducido (Wang, 2010; Probert, 2000; Fenner, 1985). Poblaciones de un mismo taxon podrían requerir de diferentes temperaturas para germinar, en función de su procedencia: altas o bajas altitudes (Cavieres y Arroyo, 2000; Giménez-Benavides et al., 2005).

El Matorral Espinoso Tamaulipeco es un tipo de vegetación abundante en el noreste de México, el cual tiene una alta diversidad florística (Challenger y Soberón, 2008) y tradicionalmente se ha usado como fuente de forraje y de aprovechamiento forestal (Reid et al., 1990). Resulta de interés determinar el posible impacto del cambio climático en la distribución de sus especies, en particular de las vegetales, ya que son las responsables de mantener la función de los ecosistemas, además son muy susceptibles en las fases iniciales de su ciclo de vida (Kitajima y Fenner, 2000). García et al. (2007) sugieren que hay elementos de la flora en esta asociación que tienen la capacidad de germinar y crecer por encima de su área de distribución actual. En el presente estudio se compara el porcentaje y la velocidad de germinación de semillas de 10 especies de diferentes procedencias que ocurren en este tipo de vegetación en un gradiente altitudinal.

Los criterios de selección fueron la importancia económica y ecológica, a partir de los cuales resultaron elegidas: Acacia berlandieri Benth. (arbórea), Caesalpinia mexicana Gray (arbórea), Celtis laevigata Willd. (arbórea), Celtis pallida Torr. (arbustiva), Condalia hookeri M. C. Jhonst. (arbustiva), Ehretia anacua I. M. Jhonst. (arbórea), Lepidium virginicum L. (herbácea exótica naturalizada), Parkinsonia aculeata L. (arbórea), Prosopis glandulosa Torr. (arbórea) y Prosopis laevigata Willd. (arbórea). La recolecta de semillas se llevó a cabo durante la primavera-verano de 2011, en los estados de Nuevo León, San Luis Potosí, Chihuahua y Coahuila (Cuadro 1), a diferentes altitudes. Para cada especie/procedencia se obtuvo su germoplasma de al menos 10 plantas madre, con el fin de incluir la variación genética local.

En septiembre de 2011, se seleccionaron semillas que estuvieran libres de daño y que presentaran buena calidad, para posteriormente escarificarlas con papel lija, de manera manual. Para el diseño experimental se utilizaron charolas de poliestireno de 160 cavidades, con una capacidad de 121 cm³, y sustrato base compuesto de tierra de campo (60%), vermiculita (30%) y perlita (10%). La siembra se realizó los días 13 y 14 de septiembre del 2011, para lo cual se colocaron dos simientes por cavidad y se hicieron 20 repeticiones por procedencia. Los contenedores se instalaron a tres diferentes altitudes (350, 550 y 1600 m) (Cuadro 2), dentro de jaulas de malla de alambre, con un tamaño de cuadrícula de 1 mm, para protegerlas de herbívoros. Se usó una malla sombra de 40% para simular días nublados en los que naturalmente ocurre la germinación y el establecimiento de plántulas. El monitoreo se llevó a cabo durante 30 días, en los que se aplicó riego diariamente, además de evaluar el porcentaje de germinación.

Se hizo un Análisis de Varianza de dos vías de las medias del porcentaje de germinación entre procedencias, altitudes y sus interacciones. Los datos previamente se transformaron con el arcoseno de la raíz cuadrada del porcentaje. Cuando se observaron diferencias entre tratamientos (p <0.05) se aplicaron pruebas de comparación de medias de Tukey.

En el Cuadro 3 se muestran los porcentajes de germinación para las especies y sus procedencias en las tres condiciones altitudinales. Las semillas de Prosopis laevigata germinaron de manera similar en todas las altitudes (F =0.658, g.l.=2, P=0.524) y en las cuatro procedencias (F =1.287, g.l.=3, P=0.294). Las interacción no fue significativa (F =0.106, g.l.= 6, P=0.995). P. glandulosa presentó un comportamiento similar para la variable altitud (F = 2.456, g.l.= 2, P=0.097); las procedencias de Ejido Llanos de la Unión y Angostura registraron un mayor porcentaje de germinación (F = 2.82, g.l.= 4, P=0.035); y la interacción no fue significativa (F = 1.407, g.l.= 8, P=0.21).

Las semillas de Caesalpinia mexicana de la procedencia del Ejido Rancho Viejo y la Palma tuvieron una germinación más alta (F = 5.442, g.l.=1, P = 0.031); y todas registraron valores superiores en los sitios con 350 y 550 msnm (F = 14.351, g.l.=1, P <0.001). La interacción no fue significativa (F = 0.681, g.l.=2, P=0.518).

Condalia hookeri (F = 0.876, gl.= 2, P=0.428) y Celtis pallida (F = 0.49, gl.=2, P=0.655), tuvieron germinaciones similares en las cuatro procedencias; con respecto a la variable altitud, C. hookeri mostró cifras superiores a 350 m y 550 m (F = 26.967, P<0.001). En el caso de C. pallida, los valores fueron diferentes entre las altitudes (F = 19.714, g.l.=2, P <0.001), con el menor porcentaje a 1 600 m. En ambas especies la interacción no fue significativa: C. hookeri (F= 0.876, gl. =4, P=0.360) y para C. pallida (F= 1.385, g.l.=4, P=0.265).

Las semillas de Ehretia anacua no mostraron diferencia en el porcentaje de germinación entre altitudes (F = 3.04, g.l.=2, P=0.073), pero sí para la variable procedencias (F = 19.523, g.l.=1, P<0.001), donde las del ejido Los Ángeles obtuvieron el mayor porcentaje de germinación. La interacción fue significativa (F=10.47, g.l.=2, P<0.001).

Lepidium virginicum germinó más a 1 600m (F = 13.886, g.l.=2, P<0.001); para la procedencia de San Luis Potosí se registró la germinación superior (F = 9.933, g.l.=2, P<0.001). La interacción fue significativa (F=4.403, g.l.=4, P=0.007), en cuanto a que las semillas de San Luis Potosí y Linares tuvieron un comportamiento diferente en todas las altitudes.

Las semillas de Acacia berlandieri presentaron porcentajes de germinación similares entre las altitudes (F = 1.096, g.l.=2, P=0.355), pero no entre las dos procedencias (F = 73.192, P<0.001), las semillas de Chihuahua germinaron más (P=0.031). La interacción no fue significativa (F=2.635, g.l.=2, P=0.099).

En Parkinsonia acculeata se determinó un porcentaje de germinación igual entre altitudes (F=1.595, g.l.=2, P=0.021), y en cuatros procedencias (F=1.745, g.l.=3, P=0.175); la interacción no fue significativa (F=0.747, g.l.=6, P=0.616).

La germinación de las semillas de Celtis laevigata fue menor a 1 600msnm (F = 19.714, g.l= 2, P<0.001); las procedentes de Monclova registraron un porcentaje de germinación superior (F = 5.022, g.l= 1, P = .0378). La interacción fue significativa (F=8.336, g.l.=2, P=0.002) debido a que el comportamiento de las dos procedencias fue diferente en las altitudes.

Se muestran las diferencias significativas (p<0.05) con diferentes letras minúsculas entre altitudes, procedencias e interacciones (I) entre altitudes y procedencia. %G= Porcentaje de germinación.

La mayoría de las especies estudiadas germinaron en las tres condiciones altitudinales (350, 550 y 1 600 m), con un amplio intervalo de porcentaje de germinación entre procedencias y altitudes, el cual puede ser el causante de las diferencias interespecíficas entre las poblaciones y de dormancia para el Lepidium virginicum (Baskin y Baskin, 1998), ya que en esta se observó la menor germinación en los tres sitios de siembra.

Los taxa con mayor germinación correspondieron con aquellas cuyo intervalo altitudinal de distribución actual coincide con el gradiente estudiado: P. laevigata (Tapia et al., 1999), P. glandulosa (Ladyman, 2003), E. anacua

(Tropicos, 2013), C. pallida (Pérez y Carranza, 1999), L. virginicum (Vibrans, 2009) y A. berlandieri (Rico, 2007)). En cambio, Parkinsonia aculeata y Caesalpinia mexicana se desarrollan entre 0 y 1 300 y de 150 a 990 msnm, respectivamente (Estrada y Marroquín, 1991), por lo que se espera tendrían la capacidad de desplazarse hacia localidades más altas (Walther et al., 2005; Pauli et al., 2007), con base en los valores altos de germinación que se estimaron en el sitio ubicado a 1 600 msnm.

Las procedencias de Acacia berlandieri, Lepidium virginicum y Ehretia anacua mostraron diferencias en el porcentaje de germinación, lo cual coincide con estudios previos para otras especies (Cavieres y Arroyo, 2000). En la mayoría de las plantas la capacidad de germinación puede variar entre poblaciones e individuos (Bischoff et al., 2006), en respuesta al origen genético, y a cambios fenotípicos causados por las condiciones ambientales locales de cada procedencia.

Las especies con mayor porcentaje de germinación en las tres altitudes (350, 550 y 1600 m) fueron Caesalpinia mexicana, Ehretia anacua, Acacia berlandieri y Parkinsonia aculeata; de ellas, únicamente E. anacua y A. berlandieri están dentro de su intervalo de distribución natural, caso opuesto para C. mexicana y P. aculeata que produjeron estos resultados aun en sitios por arriba de su área de distribución.

Los sitios de estudio cuentan con las condiciones adecuadas para la germinación de las especies probadas, excepto para L. virginicum, que no germinó a 350 msnm. Los resultados de la presente investigación sugieren que algunas especies pueden germinar por encima de su intervalo de distribución actual y quizás tengan la capacidad de desplazarse hacia mayores altitudes por efecto del cambio climático.

 

AGRADECIMIENTOS

Esta investigación fue apoyada por el PAICYT (UANL). Se agradece a J. A. López por su apoyó en el trabajo de campo.

 

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