Área de estudio

El estudio se desarrolló en un bosque de pino-encino de la comunidad de Charcos, municipio del Mezquital, Durango (Figura 1). El sitio está ubicado en el macizo montañoso de la Sierra Madre Occidental, a una altitud promedio de 2,760 m. La comunidad vegetal está dominada por las especies Pinus durangensis Martínez, Pinus arizonica Engelm., Pinus ayacahuite Ehrenb. ex Schltdl. y Quercus sp. La topografía del área está conformada por una meseta y pendientes pronunciadas (^{Instituto Nacional de Estadística y Geografía [INEGI], 2014}). Según la clasificación climática de ^{García (2004)}, el clima es del tipo templado húmedo con lluvias en verano (Cw₁).

Figura 1 Localización geográfica de los sitios de estudio en los bosques de la comunidad de Charcos, Mezquital, Durango. 

El área de estudio se dividió en tres sitios: 1) El sitio La Meseta, un área plana con pendiente no mayor de 2 % y superficie aproximada de 80 ha; 2) el sitio Pendiente 1, (P1) de condición más húmeda con una superficie de 20 ha; y 3) el sitio Pendiente 2, (P2) de condición más seca con una superficie de 17 ha. Los sitios P1 y P2 registran una pendiente que oscila de 15 a 45 %.

Método de campo

Las muestras se seleccionaron mediante un sistema de muestreo selectivo, considerando solo los especímenes más longevos y con mayor número de registros de incendios (Figura 2). Con el apoyo de una motosierra se extrajeron 78 muestras parciales de P. durangensis, P. arizonica, P. ayacahuite, Pinus teocote Schltdl. & Cham. y Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco; 57 muestras (73 %) de árboles vivos y 21 (27 %) de árboles muertos (en pie, tirados y tocones). Cada muestra se georreferenció (GPS GARMIN modelo GPSMAP 64, Taiwan) y se registró la información correspondiente a las características del micrositio y de los árboles colectados.

Figura 2 (A) Bosque mixto de pino de la comunidad de Charcos, Mezquital, Durango. (B) Árbol de Pinus durangensis que muestra el registro de la frecuencia histórica de incendios en estos bosques. 

Preparación y análisis de muestras en laboratorio

Las muestras se secaron y se pulieron con granos de lijas de 60 al 1,200 para visualizar mejor las estructuras de xilema (anillos de crecimiento). Cada una de las muestras se prefecharon mediante la comparación y similitud de los patrones de crecimiento, con el apoyo de un microscopio estereoscópico con lupa de aumento 10X (^{Stokes & Smiley, 1995}). El ancho de cada anillo se midió con un sistema de medición VELMEX (EUA) con precisión de 0.001 mm. La calidad de la medición y fechado se verificó con el programa COFECHA (^{Holmes, 1983}).

La estación de ocurrencia de los incendios se determinó al definir la ubicación de la cicatriz dentro del crecimiento anual. Con base en la metodología propuesta por ^{Baisan y Swetnam (1990)}, se establecieron las categorías EE (inicio de la madera temprana), ME (mitad de la madera temprana), LE (final de la madera temprana), L (madera tardía) y D (dormancia). La época de ocurrencia del incendio se definió al agrupar las categorías en los periodos primavera (D + EE) y verano (ME + LE + L) (^{Grissino-Mayer, 2001}).

Análisis de datos

El análisis estadístico de la frecuencia histórica de incendios se realizó con el software FHX2 versión 3.2 (^{Grissino-Mayer, 2001}). Los estadísticos generados por el programa fueron: intervalo medio de frecuencia de incendios (MFI, por sus siglas en inglés), intervalos máximos y mínimos entre incendios e intervalo medio de probabilidad de Weibull (WMPI, por sus siglas en inglés) (Grissino-Mayer, 2001). Para cada estadístico se consideraron tres filtros: 1) todas las cicatrices; 2) 10 % o más de las cicatrices registradas en todas las muestras y 3) 25 % o más de las cicatrices registradas en todas las muestras (^{Cerano et al., 2010}). Este último permitió la determinación de los intervalos de los incendios más extensos y severos.

La relación entre la variabilidad del clima y los incendios se determinó mediante el análisis de sobreposición de época (SEA, por sus siglas en inglés) del programa FHX2 (^{Grissino-Mayer, 2001}). Como proxy del clima se utilizó una cronología de P. durangensis generada para esta región del estado de Durango (^{Díaz-Ramírez, Villanueva-Díaz, & Cerano-Paredes, 2016}) y los índices Niño 3.4 de ENSO (^{Trenberth, 1997}). Ambas variables se compararon durante el incendio, cinco años anteriores y dos años posteriores al mismo. Para evaluar la significancia estadística del análisis SEA, el intervalo de confianza (95 %) se calculó utilizando la distribución bootstrapped de los datos climáticos con 1,000 repeticiones.

Estacionalidad de los incendios

El Cuadro 1 reporta la estacionalidad de las cicatrices de incendios. No se detectaron eventos en la estación de dormancia ni en la de madera tardía; se registraron 471 (92.2 %), 31 (6.1 %) y 9 (1.8 %) cicatrices al inicio, mitad y final de la madera temprana, respectivamente. Con base en la metodología propuesta por Grissino- Mayer (2001), los incendios se categorizaron en dos periodos: 92.2 % en primavera (D + EE) con un total de 471 cicatrices y 7.8 % en verano (ME + LE + L) con 40 cicatrices. Resultados similares se reportaron en estudios desarrollados en la Sierra Madre Occidental, donde más de 80 % de los incendios se categorizaron en la estación de primavera (^{Cerano et al., 2010};^{Heyerdahl & Alvarado, 2003}; ^{Fulé et al., 2005}). En el centro de México, un estudio en bosques de alta montaña en el Pico de Orizaba, Veracruz, reporta 95.2 % de los incendios en primavera (^{Yocom & Fulé, 2012}) y en la Sierra de Manantlán, Jalisco, se reconstruyeron también 95 % de los incendios durante la primavera (Cerano et al., 2015). Los incendios en esta época ocurren entre los últimos días de abril y el inicio de junio; esto se relaciona con un periodo seco, a lo cual se atribuye la mayor cantidad de incendios. Los incendios de verano se registran entre los últimos días de junio y los primeros días de septiembre, cuando existe mayor humedad y, por tanto, menor frecuencia de incendios (^{Swetnam, Baisan, & Kaib, 2001}).

Regímenes históricos de incendios

Para los tres sitios de estudio (La Meseta, P1 y P2) se reconstruyeron MFI muy parecidos, de 3.0 años al considerar todas las cicatrices y de 6.0 años para los incendios más severos (Cuadro 2). En el análisis compuesto de las tres áreas, considerando todas las cicatrices, se determinó un MFI de 2.0 años y un WMPI de 1.8 años. En el caso del 10 % de cicatrices registradas en todas las muestras, el MFI fue de 3.2 años con un WMPI de 2.9 años; mientras que para 25 % de las cicatrices registradas se determinó un MFI y WMPI de 7.0 y 5.9 años, respectivamente (Cuadro 2).

Un estudio realizado en La Michilía, Durango, reporta un MFI de 4.0 a 6.0 años, superior al reconstruido en este trabajo; sin embargo, al considerar los incendios más severos, el MFI fue similar (6.0 años) (^{Fulé & Covington, 1999}). ^{Heyerdahl y Alvarado (2003)} reportan MFI similares a los reconstruidos en el presente estudio (3.0 a 6.0 años), para siete sitios en la Sierra Madre Occidental distribuidos de norte a sur en el estado de Durango. ^{Cerano et al. (2010)} reportaron MFI superiores al considerar todas las cicatrices y los incendios más severos (6 y 13 años, respectivamente) en el Cerro Mohinora, Chihuahua.

El bosque de pino-encino de la comunidad de Charcos mostró un MFI menor o igual que otros sitios al considerar todas las cicatrices. El bosque también mostró MFI similares a otros sitios del norte de México al considerar los incendios más severos (25 % o más de las cicatrices), condición atribuible a la variabilidad climática modulada por fenómenos climáticos de gran escala como ENSO (^{Stahle et al., 1998}).

A diferencia de algunos estudios realizados en el estado de Durango (^{Fulé & Covington, 1999}; ^{Heyerdahl & Alvarado, 2003}), la frecuencia de incendios en el bosque de la comunidad de Charcos presenta una frecuencia ininterrumpida; sin embargo, la severidad incrementó posterior a la década de 1970 (Figura 3), como consecuencia de un mayor intervalo entre incendios y mayor acumulación de combustibles. La amplitud de los intervalos en la frecuencia de incendios indica un incremento en la acumulación de combustibles (hojas, pastos, arbustos y ramas), tanto en cantidad como en continuidad, lo que probablemente ocasiona incendios más severos; en particular, cuando esta condición se combina con años de sequía (^{Skinner, Burk, Barbour, Franco-Vizcaíno, & Stephens, 2008}). El cambio en la frecuencia de incendios se observó después del año 1976; la actividad del fuego se interrumpió casi en su totalidad hasta 1988. La acumulación de combustible se prolongó por 12 años, lo cual, al sincronizar con un evento ENSO en su fase fría La Niña (1988), propició una disminución significativa de la precipitación para la región de la Sierra Madre Occidental (^{Cerano et al., 2012}) y dio paso a uno de los incendios más extensos. Una condición similar se reconstruyó para los años 1996, 2009 y 2012.

La frecuencia histórica de incendios muestra la importancia de mantener la continuidad de éstos, de lo contrario, la acumulación de combustible favorece incendios de alta intensidad con impactos severos en los bosques al modificar la estructura, composición de especies y sus estrategias de reproducción (^{Rodríguez & Fulé, 2003}).

Relación clima-incendios

El análisis SEA determinó que no existe influencia significativa (P > 0.05) de la variabilidad climática regional y eventos ENSO sobre la frecuencia histórica de incendios; sin embargo, los incendios reconstruidos se asocian a los años con valores de precipitación por debajo de la media (Figura 4A) y valores negativos de ENSO (Figura 4B) que indican condición de sequía. Por el contrario, no se registraron incendios ante condiciones positivas o significativas de humedad (P < 0.05).

Figura 4 Análisis de sobreposición de época que muestra la relación clima-incendios (n = 85) en Charcos, Mezquital, Durango. Todas las cicatrices de incendios se asociaron con la variabilidad del clima regional (cronología regional) e índices El Niño 3.4, estimativos de la variabilidad del ENSO (El Niño Oscilación del Sur). El año del incendio está indicado por “0”, condiciones cinco años previos al incendio (valores negativos) y dos años posteriores al incendio (valores positivos). La línea superior e inferior punteada representa el intervalo de confianza. 

La Figura 5 muestra que existe alta variabilidad de la frecuencia de incendios entre sitios; sin embargo, para años específicos, los incendios más extensos e intensos han afectado toda el área de estudio, sin importar las condiciones de topografía y exposición. En general, los incendios más extensos se relacionan con sequías severas reportadas en el estado de Durango (^{Cerano et al., 2012}; ^{Cleaveland, Stahle, Therrell, Villanueva, & Burns, 2003}). Aunque no existe una relación significativa (P > 0.05) entre el clima y los incendios, los eventos más extensos (2012, 2009, 1996, 1988, 1972, 1969, 1962, 1953, 1945) están asociados con ENSO en su fase fría La Niña (^{Gergis & Fowler, 2009}), fase asociada a la disminución de la lluvia (sequía) en el norte de México (Cerano et al., 2012). Para los últimos 45 años (1969-2013) se reconstruyeron seis incendios extensos e intensos, cinco de los cuales, coinciden con eventos La Niña. Un comportamiento similar donde los incendios no se relacionaron de manera significativa (P > 0.05) con eventos ENSO, pero que en años específicos armonizaron con la incidencia de ENSO y sequía, se han reportado para la Reserva de la Biosfera La Michilía, Durango (^{Fulé & Covington, 1999}) y la Reserva de la Biosfera Sierra de Manantlán, Jalisco (^{Cerano et al., 2015}). En contraste, otros sitios en el norte de México han documentado una relación significativa (P < 0.05) entre la disminución de lluvia y ocurrencia de incendios (^{Cerano et al., 2010}; ^{Fulé et al., 2005}; ^{Heyerdahl & Alvarado, 2003}), y entre ENSO, en su fase La Niña, y la frecuencia histórica de incendios (P < 0.05) (^{Cerano et al., 2010}; ^{Fulé et al., 2005}; ^{Heyerdahl & Alvarado, 2003}; ^{Yocom et al., 2010}).

Figura 5 Frecuencia histórica de incendios que muestra los eventos más extensos (25 % o más de las cicatrices registradas en todas las muestras) en Charcos, Mezquital, Durango. Los incendios más extensos reconstruidos posteriores al año 1976 se asociaron a eventos ENSO. En los últimos 45 años (1969-2013) se reconstruyeron seis incendios intensos, cinco de los cuales corresponden a eventos La Niña (líneas resaltadas en color rojo) y uno a El Niño (línea vertical en color azul). 

En general, los resultados indican que la frecuencia de incendios obedece tanto a cuestiones antropogénicas como climáticas o naturales. La amplitud en la frecuencia de incendios después de 1976 puede atribuirse a una mayor protección de los bosques. En el caso de La Meseta se observaron muestras con alto número de incendios que en su mayoría no tienen sincronía con otros eventos dentro o fuera del sitio, se trata de incendios muy localizados que pudieron haber sido provocados por la influencia del hombre. En contraste, los eventos más extensos y fuertes registrados en las tres áreas (alta sincronía) están relacionados positivamente con condiciones de sequía y eventos La Niña, esto obedece a la variabilidad climática o cuestiones no antropogénicas.