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Introducción
Los bosques son un sustento importante para las poblaciones humanas, ya que proporcionan diversos bienes y servicios ambientales (FAO, 2018). México posee un poco más de 66 millones de hectáreas de ecosistemas forestales templados y tropicales, lo cual representa 33 % del territorio nacional (INEGI, 2016); de las cuales 16 millones de hectáreas corresponden a especies de coníferas (FAO, 2014). Históricamente, las plagas de insectos han ocasionado daños a los ecosistemas forestales, como agentes causales de la disminución del crecimiento, deformaciones, debilitamiento o la muerte de los individuos hospederos; y con ello se provocan diferentes impactos ecológicos, económicos y sociales (FAO, 1993; Arguedas, 2006).
En México, se registran más de 70 especies de insectos que causan daños en los ecosistemas forestales (Semarnat, 2016a). Algunos factores naturales que facilitan el ataque de plagas son los fenómenos meteorológicos, tales como sequías, huracanes y nevadas; además de, los incendios y las actividades antropogénicas (Semarnat, 2008). La Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat, 2016a) consignó 50 483 ha afectadas por plagas y enfermedades entre 1990 y 2014, la mayor parte por descortezadores (39 %), seguida por muérdagos (32 %), defoliadores (19 %) y barrenadores (6 %).
En las últimas décadas han aumentado los brotes de plagas que dañan a miles de árboles, con las consecuentes pérdidas económicas de gran magnitud para los productores (Díaz et al., 2006; del-Val y Sáenz-Romero, 2017). Los insectos descortezadores más comunes en los bosques de pino de América del Norte corresponden a los géneros: Dendroctonus Erichson, Ips De Geer, Scolytus Geoffroy, Hypothenemus Ferrari y Tomicus Latreille (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae) (Raffa et al., 2008; Smith et al., 2013).
Bajo condiciones normales los efectos del género Dendroctonus son menores y solo matan unos pocos árboles aislados o en pequeños grupos; sin embargo, en ciertas circunstancias, las poblaciones locales pueden explotar en epidemias que duran varios años y producen la muerte de miles de individuos en superficies mayores.
En México, Dendroctonus frontalis Dietz (1890) y Dendroctonus mexicanus Hopkins (1905) son las especies más importantes en altitudes medianas o bajas al nivel del mar; mientras que, Dendroctonus adjunctus Blandford (1897) tiene mayor impacto en zonas altas (Salinas-Moreno et al., 2004; Atkinson, 2017).
El descortezador mexicano (Dendroctonus mexicanus) representa un factor esencial en la degradación y pérdida de ecosistemas forestales en México, con implicaciones ambientales, económicas y sociales (Cibrián et al., 1995;Moser et al., 2005; Manzo-Delgado et al., 2014). Por esta razón es necesario generar información para el desarrollo de estrategias de protección contra posibles brotes (Salinas-Moreno et al., 2010) así como determinar la distribución de los taxones de descortezador para identificar zonas forestales con riesgo de infestación y propensas a ser afectadas (González-Hernández et al., 2020).
La presencia de escarabajos descortezadores puede prevenirse mediante la vigilancia, ya que la detección oportuna y un buen diagnóstico aumentan la posibilidad de erradicar y gestionar la especie problemática, además de evitar su dispersión hacia otros sitios (Sánchez-Martínez y Wagner 2009). El objetivo del presente estudio fue analizar la distribución temporal y espacial del descortezador mexicano a partir de las bases de datos de las notificaciones forestales oficiales, entregadas a la Secretaría de Recursos Naturales (Semarnat) de 2009 a 2018, para correlacionar estadísticamente las zonas con más incidencia de D. mexicanus a través de los años.
Materiales y Métodos
Área de estudio
Se consideró como referencia la distribución natural de los bosques de pino en México (Figura 1), presentes en casi todo el país con excepción de la Península de Yucatán (Rzedowski, 2006; INEGI, 2016). Fisiográficamente, predominan en la Sierra Madre Occidental, Sierra Madre Oriental, Eje Neovolcánico y Sierra del Sur (INEGI, 2001). Los climas donde crecen son los templados subhúmedos [C(w)], semicálidos subhúmedos [(A)C], semiáridos y áridos (BS), semifríos subhúmedos (Cb), cálidos subhúmedos (Aw) (García y Conabio, 1998). La altitud en la que prosperan varía de 200 m hasta 4 200 m (Inegi, 2018). Las temperaturas dominantes son de 0 a 17 °C (Guevara y Arroyo, 2016; INEGI, 2016).
Análisis de datos
Datos geográficos y generales de las notificaciones forestales. Las coordenadas geográficas de presencia del descortezador mexicano se obtuvieron de las bases de datos proporcionadas por el Departamento de Análisis y Referencia en Sanidad Forestal de la Dirección de Salud Forestal y Conservación de Recursos Genéticos, de la Dirección General de Gestión Forestal y de Suelos (DGGFS), de la Subsecretaría de Gestión para la Protección Ambiental de la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat).
La información correspondió a los años de 2009 al 2018 y comprendió dos tipos:
1) Información sobre la plaga. Estructurada por el número de notificaciones con plaga, denominadas como “Indicador”, durante los periodos 2009 al 2013 y 2014 al 2018.
2) Información anual. Denominada como “Indicador-geográficas” de 2009 a 2018, sobre polígonos de predios afectados por Dendroctonus mexicanus.
Las bases de datos fueron analizadas, en primera instancia, en el laboratorio de Análisis y Referencia en Sanidad Forestal de la DGGF; y posteriormente depuradas por especialistas del área de Sanidad Forestal del Centro Nacional en Investigación Disciplinaria en Conservación y Mejoramiento de Ecosistemas Forestales (Cenid Comef).
Los criterios utilizados para el filtrado de la información fueron que todas las notificaciones coincidieran con la distribución natural y hospedero del insecto, de acuerdo con lo citado por diferentes autores (Cibrián et al., 1995; Salinas-Moreno et al., 2010; Armendáriz-Toledano et al., 2018). Además, el nombre científico registrado en las notificaciones lo validaron entomólogos del área de Sanidad Forestal del Cenid Comef.
Para fines de manejo espacial de los datos, las coordenadas geográficas consignadas en las notificaciones se transformaron a grados decimales. La información se importó al sistema de información geográfica (SIG) ArcGis TM 10.1 para crear una capa de puntos en formato shapefile (shp) con los datos correspondientes a cada registro.
Posteriormente, se evaluaron los datos georreferenciados y se revisó que los vértices de los polígonos muestreados para la plaga coincidieran con el número de bitácora y la entidad política indicada. Las notificaciones que no cumplieron con este criterio se descartaron. El análisis se realizó por estado de la república. Además de filtrar la tabla de atributos de cada capa espacial por número de bitácora, para evitar duplicidad. Mediante geoprocesamiento en ArcGis TM se adicionó información correspondiente al tipo de vegetación de cada registro, de acuerdo con la Carta de Uso de Suelo y Vegetación de la Serie 6 de INEGI (2016).
Análisis estadístico
A partir de la superficie forestal afectada en cada estado, se generó la variable estimada en este estudio: superficie afectada total. Con base en su distribución geográfica, las superficies estatales se agruparon en una de las siguientes zonas: Norte, Centro y Sur (Cuadro 1). La asignación de las zonas fue con fines del análisis de la información y para respetar el arreglo original de la fuente de los datos.
Cuadro 1 Zonificación geográfica.
| Zonas | Estados* |
|---|---|
| Norte | Aguascalientes (Ags), Chihuahua (Chih), Coahuila (Coah), Durango (Dgo), Nuevo León (NL), Sinaloa (Sin), Tamaulipas (Tamps), Zacatecas (Zac). |
| Centro | Ciudad de México (CDMX), Guanajuato (Gto), Hidalgo (Hgo), Jalisco (Jal), Estado de México (Méx), Michoacán (Mich), Morelos (Mor), Puebla (Pue), Querétaro (Qro), San Luis Potosí (SLP), Tlaxcala (Tlax), Veracruz (Ver). |
| Sur | Guerrero (Gro), Oaxaca (Oax), Chiapas (Chis) |
*Catálogo Único de Claves de Áreas Geoestadísticas Estatales, Municipales y Localidades (Inegi).
La categorización por grandes zonas obedeció a que factores abióticos, como periodos extendidos de sequía, pueden ser detonadores de brotes de Dendroctonus sp.; además, la distribución de los descortezadores se asocia a la altitud y la latitud, entre otros factores (González-Hernández et al., 2020).
Para el análisis estadístico se utilizó el siguiente modelo de efectos fijos (Montgomery, 2013):
Donde:
Hipótesis:
Se calcularon las diferencias de las medias de cuadrados mínimos como medida de comparación entre las diferentes zonas. Para el caso de las pruebas de normalidad de los residuales se utilizaron las pruebas de Shaphiro-Wilk, Kolmogorov-Smirnov, Cramer-von Misses y Anderson-Darling.
Todos los análisis estadísticos, pruebas de efectos fijos y análisis de residuales del modelo se llevaron a cabo dentro del ambiente del sistema de análisis estadístico SAS® v9.3 (SAS, 2017).
Resultados y Discusión
Datos generales de las notificaciones
Se obtuvieron un total de 4 231 registros del descortezador mexicano para el periodo de 2009 a 2018. Es importante señalar que Dendroctonus mexicanus se confunde con D. frontalis y D. vitei Wood (1974); sin embargo, se diferencia de ambas especies, confiablemente, por la forma de la varilla seminal y el ancla; en particular, se distingue de D. vitei por la ausencia de concavidades circulares en la cara anterior de la maza antenal (Cibrián et al., 1995; Armendáriz-Toledano et al., 2018). Esta diferenciación es imposible llevarla a cabo en campo, por lo que se asumió que la mayoría de los registros son correctos después del control de calidad que realizaron entomólogos expertos y que se indicó en la sección de métodos.
La plaga se presentó en 25 de las 32 entidades federativas de la república mexicana, incluidas la Ciudad de México, Sonora (Atkinson, 2019) y Guanajuato; lo cual contrasta con lo señalado por Salinas-Moreno et al. (2010) quienes mencionan que el descortezador se distribuye en 23 estados. Michoacán tuvo el mayor número de registros, seguido por Méx, Dgo, Qro, NL y Chih. En cambio, a Ags, Sin, Tam, Ver y luego Son, Coah, Col y Chis les correspondió el menor número de registros (Figura 2).
Con respecto al número y distribución de registros del descortezador mexicano, la mayor cantidad coincide con las entidades con más producción forestal de madera; mientras que, las menos correspondieron a estados con un nivel de intermedio a bajo en producción maderable (Semarnat, 2016b).
En lo referente a su distribución espacial, se observó una tendencia de presencia dominante en el Eje Neovolcánico Transversal, seguida de la Sierra Madre Occidental, Sierra Madre Oriental y Sierra Madre del Sur (Figura 3).
Figura 3 Distribución de los registros de Dendroctonus mexicanus Hopkins (1905) en vegetación de coníferas de la república mexicana.
Los registros de la plaga mostraron un descenso en el periodo de 2009 a 2011, y un incremento de 2012 a 2014, a partir del cual descendió hasta su punto más bajo (203 casos) en 2016, para luego ascender (Figura 4).
En general, los porcentajes de registros del descortezador por tipo de vegetación se describen a continuación: 72.66 % se encuentra en bosques naturales de coníferas, 47.2 % en mixtos (pino-encino) y 27.3 % en perturbados (vegetación secundaria), de acuerdo con la nomenclatura vigente del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (Inegi). Los datos indicaron que la dominancia del ataque se ubicó, principalmente, en bosques primarios (72.66 %).
Los estados con más presencia de D. mexicanus en el periodo de análisis fueron: Nuevo León, Chihuahua, Durango y Zacatecas, que representaron 59.6 % del total en el país. En relación con la superficie afectada Nuevo León, Chihuahua, Durango y Zacatecas sumaron 39 895.7 ha de bosque de pinos dañados (Cuadro 2).
Cuadro 2 Superficie con registro de infestación por el descortezador mexicano por estado durante el periodo 2009-2018 (en hectáreas).
| Núm. | Estado | Superficie afectada | % |
|---|---|---|---|
| 1 | NL | 15 480.9 | 23.1 |
| 2 | Chih | 10 381.1 | 15.5 |
| 3 | Dgo | 8 936.4 | 13.3 |
| 4 | Zac | 5 097.3 | 7.6 |
| 5 | Mich | 3 806.3 | 5.7 |
| 6 | Gro | 3 796.3 | 5.7 |
| 7 | SLP | 3 725.0 | 5.6 |
| 8 | Mex | 3 399.3 | 5.1 |
| 9 | Oaxaca | 2 500.3 | 3.7 |
| 10 | Hgo | 2 148.1 | 3.2 |
| 11 | Gto | 1 880.1 | 2.8 |
| 12 | Jal | 1 771.2 | 2.6 |
| 13 | Qro | 1 321.3 | 2.0 |
| 14 | Mor | 1 246.90 | 1.9 |
| 15 | Son | 523 | 0.8 |
| 16 | Tlax | 328.3 | 0.5 |
| 17 | Chis | 216.5 | 0.3 |
| 18 | Pue | 155.2 | 0.2 |
| 19 | CDMX | 107.6 | 0.2 |
| 20 | Coah | 96.4 | 0.1 |
| 21 | Col | 12 | 0.0 |
| 22 | Ags | 11.6 | 0.0 |
| 23 | Son | 6.3 | 0.0 |
| 24 | Tam | 1.5 | 0.0 |
| 25 | Ver | 0.2 | 0.0 |
| Total | 66 949.0 | 100.0 |
Durango con 25 % de sus bosques y Chihuahua con 18 % fueron los estados con mayor superficie forestal y producción maderable afectados por descortezadores. Los que tuvieron porcentajes menores fueron Puebla (0.2 %), Ciudad de México y Coahuila (0.2 %), Aguascalientes, Colima, Sonora, Tamaulipas y Veracruz que en conjunto alcanzaron 0.05 %. Las entidades localizadas en la zona Centro del país: Jalisco, Michoacán, Estado de México, Morelos, Ciudad de México, Hidalgo, Puebla y Veracruz, sumaron 12 635 ha afectadas (equivalente a 19 % de la superficie total); región en la cual, de acuerdo con algunos autores, es común encontrar Dendroctonus mexicanus (Salinas-Moreno et al., 2010; González-Hernández et al., 2020). Con respecto a la zona Sur: Guerrero, Chiapas y Oaxaca registraron un total afectado de 6 513.1 ha (9.72 %). Cabe destacar que la superficie con presencia del descortezador mexicano en Oaxaca aumentó en la última década (Conafor, 2020).
Referente a la temporalidad de las afectaciones por descortezador durante el periodo bajo estudio, la superficie con daño fue variable; sin embargo, se observó que en el 2014 se presentó el porcentaje más alto equivalente a 34.2 % del total del periodo; mientras que, en 2013 representó 18.6 % y en 2015, 16.2 %; que correspondió a 69.1 % de afectación del total de los años evaluados.
El volumen de madera dañada por Dendroctonus mexicanus fue superior en Michoacán, Oaxaca, Durango y Estado de México, que en conjunto sumaron 1 014 455.6 m3, equivalente a 71.1 % del total en el país. En contraste, los que tuvieron menos daños fueron Veracruz, Tamaulipas, Aguascalientes, Coahuila, Colima, Sonora y Sinaloa; los cuales acumularon 0.22 % del total (Cuadro 3). Es importante señalar que estas entidades no tienen una considerable extensión de coníferas (INEGI, 2016), excepto Sinaloa, por lo que se asume que debido a su poca superficie forestal hubo menos registros, en comparación con los otros estados.
Cuadro 3 Volumen de madera afectada por estado en el periodo 2009 a 2018 en México.
| Núm. | Estado | Madera afectada (m3) |
|---|---|---|
| 1 | Mich | 438 198.6 |
| 2 | Oax | 306 006.5 |
| 3 | Dgo | 154 829.8 |
| 4 | Méx. | 115 420.7 |
| 5 | NL | 80 766.8 |
| 6 | Chih | 80 282.9 |
| 7 | Gro | 70 151.6 |
| 8 | Qro | 45 001.3 |
| 9 | Jal | 32 029.7 |
| 10 | Hgo | 27 707.9 |
| 11 | Zac | 19 871.6 |
| 12 | SLP | 15 842.4 |
| 13 | CDMX | 10 482.0 |
| 14 | Mor | 8 064.5 |
| 15 | Gto | 6 425.9 |
| 16 | Chis | 5 631.5 |
| 17 | Tlax | 4 954.9 |
| 18 | Pue | 1 735.9 |
| 19 | Sin | 1 400.0 |
| 20 | Son | 1 027.4 |
| 21 | Col | 219.0 |
| 22 | Coah | 198.8 |
| 23 | Ags | 140.2 |
| 24 | Tam | 112.5 |
| 25 | Ver | 7.6 |
| Total | 1 426 510.1 |
Es importante notar que, durante el periodo estudiado, el volumen de madera afectada tuvo altibajos; sin embargo, la tendencia fue en aumento. De manera particular, del 2012 al 2014 hubo un acumulado de daños a la madera de casi 50 % (Figura 5).
Figura 5 Porcentaje del volumen de madera dañada por Dendroctonus mexicanus Hopkins (1905) durante el periodo 2009 a 2018.
De acuerdo con Safranyik et al. (2010) y Rubín-Aguirre et al. (2015), el crecimiento poblacional de los descortezadores está limitado por variables ambientales como la temperatura y humedad, lo cual explicaría el comportamiento anual para cada zona en particular. Por ejemplo, en el 2012 los meses en los que se concentraron más registros fueron de agosto a diciembre; de enero a mayo en el 2013; y de febrero a julio en 2014 en (Figura 6); razón por la cual debe analizarse de acuerdo con las condiciones climáticas de cada estado.
Figura 6 Superficie afectada (ha) mensualmente en México por Dendroctonus mexicanus Hopkins (1905) en el periodo de 2009 al 2018.
Se detectaron, principalmente, dos picos de vuelo: entre los meses de abril a junio, y de septiembre a diciembre que dependerán de la región geográfica del país (Vázquez-Collazo et al., 2007; Avilés-Carrillo et al., 2016; Morales-Rangel et al., 2016; del-Val y Sáenz-Romero, 2017) (Figura 6).
Los escarabajos descortezadores forman parte de la dinámica forestal, pero últimamente, al cambiar el clima, en especial con anomalías en la temperatura (por lo regular altas), las condiciones son más favorables para el desarrollo de estos insectos como plaga de los bosques templados de coníferas mexicanos (IPCC, 2014). En Dendroctonus mexicanus se ha demostrado una distribución preferente hacia ambientes templados, húmedos y subhúmedos, con una temperatura media anual entre 12 °C y 18 °C (Cuéllar et al., 2012; González-Hernández et al., 2020). En cuanto a la precipitación, D. mexicanus se ha observado en áreas con 600 a 1 200 mm de precipitación (Armendáriz-Toledano et al., 2018); sin embargo, en modelaciones anteriores se indica su distribución potencial en un intervalo óptimo alrededor de los 800 mm (González-Hernández et al., 2020).
La tasa de desarrollo de algunas especies de descortezadores del género Dendroctonus, incluido Dendroctonus mexicanus, dependen, principalmente, de la temperatura (Mitton y Sturgeon 1982); por ello, el comportamiento mensual estaría asociado a las condiciones particulares de temperatura para cada año y estado evaluados. Aunque se carece de datos al respecto, se ha demostrado la relación de la falta de lluvias con el aumento en el número de notificaciones de descortezadores (Esparza, 2014); lo que explicaría un repentino aumento de registros de la plaga en el periodo de 2009 al 2011, en la zona Norte de México.
Correlación del efecto de la zona geográfica sobre la superficie afectada total
El valor de la prueba global de F 2,14 ─efectos fijos─ fue de 17.99, y su correspondiente valor de p resultó de 0.0001. Entonces, se tienen evidencias suficientes para concluir que entre las tres zonas bajo estudio (Norte, Centro y Sur) existen diferencias altamente significativas respecto a la variable respuesta: superficie afectada total por descortezadores. No obstante, las medias de cuadrados mínimos resultaron diferentes de cero para la zona Centro y Norte con un nivel de significancia de 0.05; en tanto que, la zona Sur con un nivel de 0.10 (Cuadro 4).
Cuadro 4 Medias de cuadrados mínimos.
| Zona | Estimación | Error estándar | Grados de libertad | Valor t | Valor P |
|---|---|---|---|---|---|
| Centro | 1 846.13 | 704.65 | 14 | 2.62 | 0.0202 |
| Norte | 10 003.00 | 1 168.52 | 14 | 8.56 | <0.0001 |
| Sur | 3 156.66 | 1 652.54 | 14 | 1.91 | 0.0768 |
La media estimada de la zona Norte (alrededor de 10 000 ha) superó por más de cinco veces a la media de la zona Centro, y fue tres veces superior a la zona Sur; asimismo, la variabilidad más alta fue característica de la zona Norte, y en la zona Sur los valores fueron más parecidos (Figura 7).
Figura 7 Valores medios y variabilidad de la superficie total afectada por descortezadores en función de la zona.
De manera particular, se observó que las diferencias entre las zonas Centro y Norte, así como Norte y Sur fueron altamente significativas para la variable superficie afectada total por descortezadores. Este comportamiento no se detectó en las zonas Centro y Sur (Cuadro 5).
Cuadro 5 Diferencia de medias de cuadrados mínimos.
| Zona i | Zona i´ | Estimación | Error estándar | Grados de libertad | Valor t | Valor P |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Centro | Norte | -8 156.38 | 1 364.54 | 14 | -5.98 | <0.0001 |
| Centro | Sur | -1 310.52 | 1 796.50 | 14 | -0.73 | 0.4777 |
| Norte | Sur | 6 845.86 | 2 023.94 | 14 | 3.38 | 0.0045 |
Las pruebas de normalidad indicaron que los residuales estudentizados presentan una distribución normal. Las cuatro pruebas estadísticas aplicadas tuvieron valores de p superiores a 0.05 (Cuadro 6), lo cual es congruente con la distribución simétrica de los residuales, cuyos extremos son menores de 3. En todo caso, cualquier violación potencial de otros supuestos del modelo no es crítica, dado que los valores de p correspondientes a la prueba global de efectos fijos y las diferencias de medias son contundentes; es decir, están alejados del valor referencial de 0.05.
Cuadro 6 Normalidad de residuales.
| Prueba | Estadístico | Valor de p |
|---|---|---|
| Shapiro-Wilk (W) | 0.9175 | 0.1342 |
| Kolmogorov-Smirnov (D) | 0.1718 | >0.1500 |
| Cramer-von Mises (W-Sq) | 0.0794 | 0.2047 |
| Anderson-Darling (A-Sq) | 0.5741 | 0.1193 |
Las diferencias entre las zonas geográficas pudiesen deberse a los niveles de fragmentación de los bosques en cada región (Moreno-Sanchez et al., 2012), las anomalías regionales de variables climáticas (Romero-Sanchez et al., 2018) y, posiblemente, a la respuesta institucional de los organismos encargados de la sanidad forestal en los estados. Por último, las poblaciones de descortezador mexicano con alta densidad han sido responsables de pérdidas económicas, ambientales y sociales en los ecosistemas forestales (Moser et al. 2005; Manzo-Delgado et al., 2014). Por ello, es importante identificar las zonas con mayor incidencia histórica de esta plaga para que la toma de decisiones sea adecuada tanto para el manejo del bosque, como de este descortezador en particular.
Conclusiones
En el periodo 2009-2018, la distribución temporal y espacial de Dendroctonus mexicanus ha sido constante en bosques de pino, con presencia en 25 estados de la república. Las mayores superficies y volumen afectados se encuentran en los estados del del norte y centro del país, de acuerdo con los registros del periodo evaluado.
Los análisis sugieren la existencia de diferencias significativas entre las zonas Norte, Centro y Sur, respecto a la variable superficie afectada total por descortezadores; lo cual se explica, en parte, por el sesgo en las medias calculadas; ya que la media estimada de la variable superficie afectada total por descortezadores para la zona Norte es mayor, y supera por más de cinco veces a la media de la Centro, y es de tres veces superior a la Sur. Es necesario evaluar otros factores estatales, las estrategias de control y manejo, las prácticas preventivas, el presupuesto asignado para realizar un análisis más fino de las condiciones que influyen en el comportamiento temporal del descortezador mexicano.
