Introducción

En la actualidad, el número de mariposas monarca (Danaus plexippus L.) se ha reducido debido a tres factores principales: degradación en zonas de hibernación en México; reducción de áreas de reproducción en Estados Unidos por la pérdida de plantas de algodoncillo (Asclepias spp.; plantas hospederas), incluyendo el cambio de uso de suelo; y cambios en las condiciones climáticas (^{Brower et al., 2012}). La reforestación de la Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca (RBMM), en los límites de los estados de Michoacán y México, es importante para incrementar el número de árboles donde la mariposa hiberna.

Abies religiosa (Kunth) Schltdl. & Cham. es la especie forestal dominante en los sitios de estancia invernal. Con base en nuestra experiencia directa, la producción de planta en vivero de esta especie presenta mayor dificultad que la producción de planta del género Pinus, debido a las razones siguientes: (a) los conos femeninos de A. religiosa se producen casi exclusivamente en el extremo superior de la copa, lo cual dificulta y encarece la recolecta (^{Arriola et al., 2015}; ^{Nieto de Pascual-Pola, Musálem, & Ortega-Alcalá, 2003}), sobre todo cuando son árboles de gran tamaño; (b) A. religiosa usualmente presenta porcentaje alto de semillas vanas, porcentaje bajo de germinación (^{Iglesias-Andreu et al., 2010}; ^{Nieto de Pascual-Pola et al., 2003}) y vida corta bajo condiciones de almacenamiento (^{Arriola et al., 2015}; ^{Carrillo, Patiño, & Talavera, 1980}; ^{Nieto de Pascual-Pola et al., 2003}; ^{Salazar & Soihet, 2001}); y (c) la obtención de permisos para la recolecta de semilla de A. religiosa en el área núcleo de la RBMM es complicada. Esto último ocurre debido a que la regla 62 del Programa de Manejo de la RBMM (^{Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas [CONANP], 2001}) estipula que durante la temporada de hibernación de la mariposa monarca queda prohibido realizar actividades que la pongan en riesgo, periodo que coincide con la maduración de conos en noviembre y diciembre. Adicionalmente, cuando la semilla es recolectada por personal externo a las comunidades y ejidos de la RBMM se requiere un permiso de la SEMARNAT (^{Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales, 2018}) quien, para otorgarlo, solicita demostrar el consentimiento de las comunidades (trámite SEMARNAT-02-004). El documento de anuencia se elabora para cada una de las comunidades y ejidos en los que se recolecta semilla. Este proceso es complejo, ya que es difícil reunir el quorum legal mínimo de las asambleas ejidales y comunales, cuando el motivo es únicamente dar el permiso.

Esta situación ha generado que la producción de planta en vivero se realice con semilla ajena al área núcleo de la RBMM, lo cual implica que la planta no se adapte por falta de acoplamiento entre el clima del sitio de obtención de la semilla y el de plantación (^{Castellanos-Acuña et al., 2018}; ^{Castellanos-Acuña, Lindig-Cisneros, Silva-Farías, & Sáenz-Romero, 2014}; ^{Johnson, Sorensen, St. Clair, & Cronn, 2004}). Como alternativa a este problema, los ejidatarios y comuneros de la RBMM han planteado la posibilidad de rescatar plantas de regeneración natural que, con base en su experiencia práctica, morirían en la temporada de sequía siguiente a su germinación. En la zona es común la existencia de una capa de musgo gruesa (>10 cm) que actúa como barrera mecánica, impidiendo que las plántulas que germinan y emergen alcancen el suelo (^{Rodríguez-Laguna, Razo-Zárate, Fonseca-González, Capulín-Grande, & Goche-Telles, 2015}). En muchos casos, las plántulas no sobreviven a la temporada de secas del año siguiente (^{Madrigal-Sánchez, 1967}; ^{Manzanilla, 1974}; ^{Marañón et al., 2004}), debido a que el musgo se deshidrata (^{Ángeles-Cervantes & López-Mata, 2009}; ^{Chen et al., 2015}) o actúa como un competidor para la plántula de esta conífera (^{Stuiver, Wardle, Gundale, & Nilsson, 2014}).

En un muestreo de poblaciones de A. religiosa en un transecto altitudinal (2 850 m a 3 350 m) en el cerro de San Andrés, 50 km al oeste de la RBMM, ^{Castellanos-Acuña et al. (2014)} observaron un patrón altitudinal de variación morfológica en acículas y conos, donde las poblaciones de altitudes más elevadas mostraron acículas de mayor longitud y conos más cortos que las poblaciones de baja altitud. Generalmente, un ensayo de procedencias de A. religiosa recolectadas a lo largo de un gradiente altitudinal indica una diferenciación genética importante entre poblaciones, considerando que tal expresión se puede cuantificar toda vez que las plantas crezcan en un mismo ambiente (^{Sáenz-Romero, Beaulieu, & Rehfeldt, 2011}; ^{Sáenz-Romero et al., 2012}; ^{Sáenz-Romero, Ruiz-Talonia, Beaulieu, Sánchez-Vargas, & Rehfeldt, 2011}). Las poblaciones originadas a menor altitud producen plantas con mayor altura, su ápice dominante elonga más, cesan su crecimiento más tarde en el año y acumulan mayor biomasa de tallo y follaje, pero son más susceptibles al daño por heladas que las plantas originadas en poblaciones de mayor altitud (^{Ortiz-Bibian et al., 2017}); sin embargo, tal patrón no se ha confirmado en ensayos de procedencia con semilla recolectada directamente de la RBMM.

Con base en lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue determinar la viabilidad de la producción de A. religiosa en vivero a partir de plántulas de regeneración natural, y la variación genética de caracteres cuantitativos entre poblaciones, asociada a un gradiente altitudinal.

Materiales y métodos

La plántula de regeneración natural recientemente germinada se extrajo en un gradiente altitudinal (2 960 a 3 450 m) ubicado dentro de la RBMM en los ejidos Casablanca, Guadalupe Buenavista y La Mesa, municipio de San José del Rincón, Estado de México (Cuadro 1). Las plántulas germinaron de manera in situ a finales de la primavera e inicio de las lluvias de 2015 y se recolectaron entre la última semana de octubre y la primera semana de noviembre del mismo año. Las plántulas seleccionadas corresponden a sitios donde prevalece una capa gruesa de musgo (> 5 cm, observación personal), la cual se produce por la gran cantidad de humedad que guardan estas zonas durante la época en que se establece la regeneración natural de A. religiosa.

En cada sección altitudinal, la recolecta se hizo mediante una selección de plántulas aún con testa, hojas cotiledonares (sin hojas primarias), tallo delgado y de color rosa, vigorosas y con altura menor de 5 cm. Las plántulas se trasladaron del campo al vivero en recipientes, donde las raíces con tierra adherida de manera natural se cubrieron con una capa adicional de tierra de monte del lugar (Figura 1).

Figura 1 Trasplante de plántulas de Abies religiosa recién emergidas de manera natural en campo a envases en un vivero forestal comunitario del ejido La Mesa, San José del Rincón, Edo. de México. (a) Plántula emergida naturalmente en sitios con una capa gruesa de musgo y mantillo diversos. (b) Extracción de planta de regeneración natural. (c) Transporte de plántula del sitio de recolecta al vivero; las raíces fueron protegidas mediante el uso de tierra húmeda de monte, adicional a la adherida naturalmente. (d) Trasplante a bolsa de vivero con tierra de monte. (e) Ensayo de procedencias; cada cama de vivero (tres) contiene dos bloques (seis en total). 

En el sitio de ensayo, la maleza se eliminó y el vivero se cubrió con una casa de malla sombra al 50 %, para evitar depredación por animales, deshidratación de las plantas por exposición directa al sol y daños por vientos fuertes o granizo. Inmediatamente después de su obtención, las plántulas se trasplantaron a bolsas de polietileno (8 x 7 x 17 cm) para vivero que contenían tierra de monte (previamente cernida) como sustrato, proveniente de sitios dominados por A. religiosa.

El diseño experimental fue de seis bloques completos al azar. En total se tuvieron 200 plántulas de cada una de las seis procedencias, distribuidas al azar dentro de los bloques en parcelas continuas de 36 plántulas, dispuestas en tres hileras de 12 individuos, excepto el bloque número seis, en el cual solo hubo 20 plántulas por procedencia. En los extremos de las camas de vivero se colocaron plántulas para evitar efecto de borde. Los seis bloques se ubicaron en tres camas (dos bloques por cama), para facilitar el trabajo de mediciones con pasillos accesibles.

La altura de la base de la plántula a la punta de la yema principal (mm) y el diámetro basal (0.1 mm) del tallo se evaluaron bimestral y semestralmente, respectivamente, durante 18 meses (diciembre de 2015 a mayo de 2017), así como la supervivencia de cada planta. La altura o el diámetro basal inicial se utilizó como covariable para descartar el efecto del tamaño inicial de la planta al momento de su trasplante a la bolsa de vivero, debido a que la fecha de germinación no se sabe con exactitud.

Se realizó un análisis de varianza mediante el paquete estadístico SAS versión 9.1 (^{SAS Institute, Inc. 2004}) con el procedimiento PROC GLM, usando el modelo estadístico siguiente:

Yijk=μ+Bi+Pj+Bi*Pj+Sijk+Eijk

La procedencia y el bloque se consideraron efectos aleatorios; para la supervivencia se usó el mismo modelo, pero sin covariable. Adicionalmente, se hizo una regresión de medias de las variables evaluadas por procedencia contra la altitud de origen, a fin de determinar la asociación entre el potencial de crecimiento y el gradiente altitudinal.

Resultados

La supervivencia promedio de plántulas de A. religiosa fue de 75 % (Figura 2) a los 18 meses de su establecimiento en vivero y, aproximadamente, a los dos años desde la posible fecha de germinación en campo. El Cuadro 2 indica que las procedencias causaron diferencias significativas en la supervivencia (P < 0.0001), altura (P = 0.0430) y diámetro basal (P < 0.0001) de A. religiosa.

Figura 2 Curvas de supervivencia de seis procedencias de planta de regeneración natural de Abies religiosa en la Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca. 

De acuerdo con la Figura 3 y el Cuadro 3, la procedencia con más plantas vivas fue la de mayor altitud (3 450 m), siendo estadísticamente similar a la altitud más baja (2 960 m), mientras que la de menor supervivencia fue una procedencia de altitud intermedia (3 157 m); con respecto a la altura de la planta, la procedencia de 3 350 m tuvo el valor más alto y fue estadísticamente similar a las procedencias de los extremos altitudinales.

Figura 3 Regresión cuadrática de supervivencia y altura final de seis procedencias de Abies religiosa contra altitud de origen. Letras iguales indican diferencia no significativa entre procedencias, de acuerdo con la prueba de Tukey (P ≤ 0.05). Las barras verticales indican el error estándar de la media. 

El patrón clinal altitudinal mostrado en la Figura 4 indica que la procedencia de mayor altitud tuvo el mayor diámetro basal y su valor fue estadísticamente similar al registrado en las plantas de 2 960 m (altitud más baja) y 3 350 m.

Figura 4 Regresión cuadrática de diámetro basal final de Abies religiosa por procedencia contra altitud de origen. Letras iguales indican diferencia no significativa entre procedencias de acuerdo con la prueba de Tukey (P ≤ 0.05). Las barras verticales indican el valor del error estándar de la media. 

Discusión

El patrón clinal altitudinal de la supervivencia, altura y diámetro basal, en lo que se refiere al buen desempeño de las procedencias de mayor altitud, es diferente al reportado para otras coníferas en México, como Pinus pseudostrobus Lindl. (^{Viveros-Viveros, Sáenz-Romero, López-Upton, & Vargas-Hernández, 2005}) o Pinus hartwegii Lindl. (^{Loya-Rebollar et al., 2013}). En dichas especies, las poblaciones de menor altitud tuvieron mayor diámetro basal que las poblaciones de mayor altitud, creciendo en condiciones óptimas o subóptimas. Por otra parte, los datos generados en el presente trabajo coinciden con el buen desempeño de plántulas de edad temprana (13 meses) de P. hartwegii, originadas de semilla de poblaciones del extremo altitudinal superior (4 050 m) del Cofre de Perote y crecidas en una casa de sombra en Xalapa, Veracruz (^{Viveros-Viveros, Marín-Hernández, Aparicio-Rentería, & Sáenz-Romero, 2018}).

Es importante subrayar que los resultados de ^{Ortiz-Bibian et al. (2017)}, en los que se reporta menor crecimiento en las procedencias de mayor altitud, representan el potencial de crecimiento (la capacidad genéticamente condicionada de crecer en condiciones óptimas), mientras que las condiciones del presente trabajo fueron mucho más difíciles, ya que el vivero es rústico y se encuentra a 3 000 m de altitud. Por ello, es posible que una alta interacción procedencia*ambiente induzca un patrón de crecimiento diferente. Adicionalmente, es necesario valorar el hecho de que el patrón altitudinal es poco pronunciado (la diferencia entre procedencias del gradiente altitudinal es relativamente menor), y que la última evaluación se hizo en el mes de mayo (en julio se plantaron en un ensayo de campo). Existe la posibilidad de que el patrón fuera distinto si se hubiera hecho la última evaluación en el mes de noviembre (2017), cuando las yemas apicales cesan su crecimiento y se encuentran en reposo. Finalmente, la edad de las plantas puede considerarse demasiado juvenil para mostrar una tendencia definitiva de su capacidad de crecimiento en un vivero a 3 000 m de altitud. Por lo anterior es recomendable que los presentes resultados se utilicen con cautela. Se recomienda indagar más sobre el uso de la planta de regeneración natural y crecimiento en vivero, para establecer reforestaciones, con el fin de evitar costos en la recolección de semilla directamente del árbol en pie.

Conclusiones

Las plantas de A. religiosa provenientes de los extremos altitudinales tuvieron los valores promedio más altos de supervivencia, altura y diámetro basal. La supervivencia promedio de 75 % indica que el trasplante de planta de regeneración natural, para su crecimiento posterior en vivero, es viable. Por ello, la reintroducción en campo de las plántulas rescatadas de regeneración natural puede ser una alternativa complementaria a los programas usuales de reforestación, para lograr la restauración ecológica de los rodales de A. religiosa de estancia invernal de la mariposa Monarca.