Materiales y métodos

Área de estudio. La recolecta de semillas se llevó a cabo en áreas de pastizales halófilos y gipsófilos, en la Región Terrestre Prioritaria “El Tokio” (23° 36' 43” a 25° 13’ 51” N y 100° 02’ 56” a 101° 17’ 28” W). Los sitios de colecta se ubicaron en las Áreas Naturales Protegidas: La Soledad, La Hediondilla y La Trinidad en el estado de Nuevo León las cuales cubren una superficie de 152.71 km² (^{Zaragoza-Quintana et al. 2012}).

El clima es seco-templado, BS0kx’, con escasa precipitación todo el año y verano cálido (^{INEGI 1981}). Los datos de temperatura promedio, precipitación y evaporación, tanto históricos como los correspondientes al año de colecta de la semilla (2017) se muestran en la Tabla 1. Los datos fueron obtenidos en la Estación Climatológica San Rafael, de Galeana, Nuevo León (^{CNA 2021}) por ser la más cercana y representativa en altitud del área de estudio (25° 01' 35" N, 100° 32' 55" W; altitud 1,887 m snm).

Los suelos del área se caracterizan por su alto contenido de yeso, desde 38 % en la Hediondilla hasta 52 % en La Soledad y La Trinidad. Son suelos de textura franco limosa, moderadamente alcalinos (pH de 8) y un contenido de materia orgánica que fluctúa desde 1.24 en La Trinidad, 1.59 en La Soledad hasta 5.05 en La Hediondilla (^{Pando-Moreno et al. 2018}).

Los elementos principales de la vegetación corresponden a las familias Poaceae, Chenopodiaceae y Frankeniaceae (^{Rzedowski 2006}). Con base en las 50 especies vegetales que tuvieron los mayores valores de cobertura, ^{Estrada-Castillón et al. (2010)} determinan, que en el área se presentan nueve asociaciones vegetales con tres gramíneas dominantes: Muhlenbergia villiflora Hitchc. var. villiflora (liendrilla salina), Scleropogon brevifolius Phil. (cola de zorro) y Bouteloua dactyloides Nutt. (zacate búfalo). Asimismo, reportan entre las especies con las mayores frecuencias relativas a Frankenia gypsophila, Machaeranthera pinnatifida (Hook.) Shinners (árnica), Muhlenbergia villiflora, Scleropogon brevifolius y Zinnia anomala A. Gray. (cinia).

Es un área importante para la conservación por la existencia de especies endémicas de fauna como por ejemplo, Cynomys mexicanus Merriam (perrito de la pradera), con condiciones también para la anidación de Aquila chrysaetos Linnaeus (águila real) y endemismos de especies vegetales como Frankenia gypsophila I.M.Johnst. (flor de cal), Bouteloua chasei Swallen (navajita salina), Dicranocarpus sp. y Nerisyrenia sp. (^{Arriaga et al. 2000}).

Selección de las especies. Las especies se determinaron por la representatividad de las mismas en el área; se eligieron las de mayores frecuencias relativas y con disponibilidad de semilla en los meses de colecta (mayo-junio del 2017). Solo se utilizó este lote de semillas en la investigación. Las especies fueron las siguientes: Frankenia gypsophila, Machaeranthera pinnatifida, Muhlenbergia villiflora, Scleropogon brevifolius, Dasyochloa pulchella (Kunth) Willd. ex Rydb. (zacate borreguero) y Zinnia anomala.

Diseño experimental. El lote de semillas provino de por lo menos cinco plantas madre por especie, con un total de 500 semillas por especie aproximadamente. Una vez seleccionadas las semillas de apariencia sana se formaron cuatro grupos (uno para cada fecha de siembra) de 50 semillas por especie, con el fin de asegurar características homogéneas en las cuatro siembras. Las semillas se almacenaron en frascos cerrados herméticamente, con poca luz y a temperatura ambiente al interior.

En el transcurso de dos años y medio se efectuaron cuatro pruebas de germinación (recién colectadas las semillas, a los ocho meses de colectadas, a los 24 meses y a los 27 meses) para cada una de las seis especies vegetales que se evaluaron. La siembra se realizó en cajas Petri con 10 semillas por caja, un total de cinco repeticiones por especie (n = 5). Para la siembra, se utilizó como sustrato agar bacteriológico (Bioxon) al 16 %. Las cajas Petri fueron colocadas en germinadora (Seedburo^®, serie 123509101), en el Laboratorio de zonas áridas, con 14 horas luz a una temperatura de 28 °C y 10 horas oscuridad a una temperatura de 18 °C, a fin de representar las condiciones de temperatura y horas luz promedio en el área de estudio en las fechas que se colectó la semilla (Tabla 1).

Se contabilizaron las semillas germinadas durante 30 días posteriores a la siembra y, con esta información, se determinó el porcentaje de germinación. Se evaluó también el tiempo medio de germinación (t₅₀), el cual indica el número de días en que germinó el 50 % de las semillas que hayan germinado en los 30 días que duró el experimento (^{Díaz 1993}).

Únicamente los datos de F. gypsophila cumplieron con la distribución normal y homogeneidad de varianza, por lo que la comparación entre los porcentajes de germinación de las diferentes fechas se hizo mediante análisis de varianza (ANOVA) seguido de una prueba de Tukey (P ≤ 0.05). Los valores de porcentaje de germinación de M. pinnatifida, D.punchella y Z. anomala tuvieron distribución normal, pero no varianzas homogéneas por lo que, para estas especies, se optó por la prueba de Games Howell (^{Casas & Veitía 2008}) para la comparación de medias. Las dos especies restantes, Muhlenbergia villiflora y Scleropogon brevifolius, no cumplieron con la distribución normal ni la homogeneidad de varianza, por lo que se utilizó la prueba no paramétrica Kurskal Wallis para su análisis.

El tiempo medio de germinación (t₅₀) se determinó solamente en las especies con un porcentaje de germinación mayor al 10 %, ya que esta prueba no es representativa en bajos porcentajes de germinación (^{Díaz 1993}). Por ello, para este parámetro, se analizaron únicamente cuatro especies: Frankenia gypsophila, Zinnia anomala, Machaeranthera pinnatifida y Dasyochloa pulchella.

Resultados

En cuatro de las seis especies estudiadas, el porcentaje de germinación disminuyó a través de los 2.5 años de esta investigación: Frankenia gypsophila, Machaeranthera pinnatifida, Dasyochloa pulchella y Zinnia anomala. Las dos especies restantes (Scleropogon brevifolius y Muhenbergia villiflora) no germinaron en ninguna de las fechas.

Frankenia gypsophila tuvo porcentajes de germinación iguales en las dos primeras fechas de prueba, así como entre la tercera y la cuarta (F = 15.534; P = 0.949 y 0.998 respectivamente) (Tabla 2). Machaeranthera pinnatifida mostró el mismo porcentaje de germinación en las primeras dos siembras (F = 41.171; P = 0.814) y, a partir de la tercera siembra, es decir a los dos años, no se presentó germinación.

A pesar de la aparente diferencia en el porcentaje de germinación de Dasyochloa pulchella entre la primera y la segunda fecha (44 y 14 %), éstas fueron estadísticamente iguales (F = 11.325; P = 0.814) (Tabla 2) y no presentó germinación en las siguientes dos siembras.

Scleropogon brevifolius tuvo porcentajes de germinación del 6 % en la primera y 4 % en la segunda siembra, después de ésta no se reporta germinación. El análisis de los datos para esta especie revela que los porcentajes de las primeras dos siembras son estadísticamente iguales a las siembras en donde no hubo germinación (χ ² = 6.840; P = 0.077).

Una situación similar se observó con Muhlenbergia villiflora, la cual presentó una diferencia, aunque marginal (χ ² = 8.143; P = 0.043) en los porcentajes de germinación entre fechas de siembra. En la primera y la segunda fecha tuvo 6 % de germinación y en la tercera y cuarta fecha fue nula. Sin embargo, el análisis por pares (primera vs segunda fecha, primera vs tercera, primera vs cuarta, etc.) no mostró diferencias significativas entre grupos, lo que indica que el porcentaje de germinación fue nulo en las cuatro siembras.

La especie Zinnia anomala presentó una diferencia significativa entre la primera siembra y el resto de las siembras (F = 60.59; P = 0.001). En la primera siembra el porcentaje de germinación fue de 70 %, bajó a 12 % para la segunda fecha y a 0 % en la tercera y cuarta fecha de siembra.

Análisis del tiempo medio de germinación (t ₅₀ ). El tiempo medio de germinación varió entre las fechas de siembra para dos de las especies: F. gypsophila (P = 0.016) y M. pinnatifida (P = 0.008) (Tabla 3). En el caso de F. gypsophila, el tiempo medio de germinación fue menor conforme las semillas tenían más tiempo de haber sido colectadas, contrario a lo que ocurrió con M. pinnatifida que incrementó los días a la germinación en la segunda siembra (Tabla 3).

D. pulchella y Z. anomala mantuvieron la misma velocidad de germinación (P = 0.84; 0.76) en las dos fechas de siembra que fue posible evaluarlas, antes de que el porcentaje de germinación fuera igual a cero (Tabla 3).

Discusión

Las semillas pueden mantener su viabilidad durante largos períodos como una adaptación de éstas para sobrevivir en condiciones desfavorables y adversas, aunque no indefinidamente (^{Montejo et al. 2002}). Esta adaptabilidad se manifiesta i) cuando las semillas no germinan debido a que las condiciones ambientales no son apropiadas (latencia impuesta) y ii) cuando las condiciones ambientales para germinar son óptimas, pero condiciones propias de las semillas se lo impiden (latencia innata o dormancia) (^{Prisco et al. 1992}).

La importancia ecológica de la latencia de las semillas reside primordialmente en evitar la germinación cuando las condiciones ambientales son adecuadas para ésta, pero las perspectivas de un establecimiento exitoso y crecimiento de las plántulas no parecen adecuadas (^{Eira & Caldas 2000}).

La germinabilidad de las seis especies aquí estudiadas, expresada mediante porcentajes de germinación, fue menor a los dos años que recién colectada la semilla y, en cinco de ellas, hubo nulo porcentaje de germinación a los dos años. Estos resultados avalan la hipótesis planteada de que la germinabilidad y/o el tiempo medio de germinación de estas especies sería menor al término de dos años y medio de haber sido colectadas.

Esta pérdida de germinabilidad de las semillas con el paso del tiempo no se presenta de manera generalizada, sino que está en función de la estrategia de germinación que tenga la especie. En algunas especies de cactáceas como Opuntia streptacantha Lem. es común observar que requieren cierto tiempo después de almacenarse para germinar y poder romper su latencia fisiológica (^{Mandujano et al. 2005}) y se ha observado que ciertos hongos (Penicillium chrysogenum, Phoma sp., Trichoderma koningii y T. harzanium) contribuyen a reducir su resistencia mecánica a la germinación (^{Delgado-Sánchez et al. 2011}). Para semillas de otras cactáceas como Stenocereus zopilotensis (^{Arreola-Nava & Terrazas 2004}), conservadas a temperatura ambiente, existen reportes de que los porcentajes de germinación fueron mayores a los 273 días después de colectadas las semillas que a los 70 días tras su colecta para todos los tratamientos pre-germinativos, excepto el testigo y el remojo en agua por 24 horas (^{Monteon-Ojeda et al. 2021}).

El promedio de germinación reportado por ^{Contreras-Quiroz et al. (2015)} para F. gypsophila es ligeramente inferior (75.4 %) al obtenido en esta investigación (86 %) con un tiempo medio de germinación (t₅₀) similar al del presente estudio, en ambos casos con semillas recién colectadas.

En especies de pastos, la latencia que se presenta comúnmente es la fisiológica (^{Baskin & Baskin 1998}); esto podría explicar los bajos porcentajes de germinación (6 %) de M. villiflora desde la primera fecha de siembra. Sin embargo, ^{Contreras-Quiroz et al. (2015)} reportan una germinación promedio de 67 % para esa misma especie. Es posible que las temperaturas utilizadas durante la germinación hayan tenido un efecto en romper la latencia de estas semillas. ^{Contreras-Quiroz et al. (2015)} utilizaron una máxima de 30 °C y una mínima de 16 °C y en el presente estudio éstas fueron de 28 °C y 18 °C. Si bien las temperaturas utilizadas por ^{Contreras-Quiroz et al. (2015)} no fueron notablemente diferentes de las usadas en este estudio, pudieron haber causado un efecto en las semillas de M. villiflora si éstas poseen dormancia física. La dormancia física se debe a la presencia de capas de células de palizada, impermeables al agua, en las semillas. Esta dormancia puede romperse mediante fluctuaciones de temperatura (^{Baskin et al. 2000}), con periodos cortos de temperaturas bajas seguidos de altas temperaturas para acelerar la germinación (^{Khurana & Singh 2001}).

La estrategia de multiplicación vegetativa por estolones es conocida en Scleropogon brevifolius y esto podría ser una explicación para el bajo porcentaje de germinación que presentó (^{Anton et al. 1998}). Sin embargo, en el caso de Zinnia anomala, la diferencia significativa del porcentaje de germinación entre la primera siembra y el resto de las siembras podría indicar que esta especie produce semillas que necesitan germinar rápido debido a su pérdida de germinabilidad.

Mediante el método aquí utilizado, sería incierto afirmar qué especies presentaron latencia y cuáles perdieron su viabilidad, ya que la ausencia de germinación no necesariamente significa latencia (^{Finch-Savage & Leubner-Metzger 2006}). El presente estudio no es definitivo, pero los resultados sugieren que estas especies no tienen potencial para almacenamiento bajo condiciones ambientales, lo que limita las posibilidades de contar con un banco de semillas ex-situ para hacer revegetaciones. Lo anterior deberá tomarse en consideración cuando se diseñen programas de restauración para esas áreas.

Aún falta mucho por conocer sobre la biología reproductiva de estas especies como restauradoras potenciales de comunidades gipsófilas, así como sus mecanismos de respuesta a factores ambientales, especialmente para especies de distribución restringida a ámbitos locales (^{Martínez Sánchez et al. 2008}) como son las especies aquí estudiadas. Sin embargo, la hipótesis de que algunas de las especies presentan mecanismos para diferir su germinación y esto se ve reflejado en un aumento de porcentaje de germinación al término de los dos años no se cumple, ya que ninguna de las especies estudiadas mostró mayor porcentaje de germinación a los dos años que recién colectadas sus semillas.

Las semillas de las especies Frankenia gypsophila, Machaeranthera pinnatifida y Dasyochloa pulchella se pueden mantener viables hasta ocho meses en almacenamiento con escaso control de las condiciones ambientales. F. gypsophila mantuvo su germinabilidad hasta los 27 meses, aunque con un porcentaje de germinación alrededor de tres veces menor al presentado a los ocho meses.

Entre los mecanismos de supervivencia más importantes de las plantas desérticas está la velocidad de germinación (^{Jurado et al. 2000}, ^{Flores et al. 2005}) ya que, particularmente en las zonas áridas, la cantidad y tiempo de precipitación son impredecibles, por lo que la rapidez con que una semilla germine y logre establecerse puede ser determinante para la supervivencia de la especie. El tiempo medio de germinación (t₅₀) de las cuatro especies que pudieron ser evaluadas fue siempre inferior a siete días, lo cual es relativamente rápido si se compara con los tiempos de germinación de especies de ambientes más húmedos.

F. gypsophila tuvo una velocidad de germinación rápida en todas las fechas de siembra, excepto en la primera que tuvo un valor de t₅₀ de 6.9 días, considerado como germinación lenta de acuerdo con la clasificación hecha por ^{Jurado & Westoby (1992)}. Conforme disminuyó el porcentaje de germinación, la velocidad de germinación (expresada por t50) fue más rápida. Una situación semejante se presentó con las semillas de Z. anomala, en las cuales el porcentaje de germinación fue mayor en la primera siembra y su tiempo medio de germinación fue más lento (3.7 días) que en la segunda siembra (2.1 días). D. pulchella no mostró diferencias estadísticas en los porcentajes, ni en los valores de t₅₀ entre las dos fechas en que presentó germinación. Sin embargo, tanto el porcentaje como el tiempo medio de germinación presentaron una tendencia a disminuir con el tiempo, similar a los resultados encontrados en este estudio para otras de las especies.

Los resultados encontrados en esta investigación son coincidentes con lo reportado por ^{Jurado & Westoby (1992)}, quienes mencionan que una baja germinabilidad suele estar asociada con una rápida y media velocidad de germinación, mientras que una alta germinabilidad tiende a estar asociada con media y lenta velocidad de germinación como fue el caso de las especies aquí estudiadas. Puede interpretarse que las plantas arriesgan muchas semillas solamente cuando las condiciones son favorables, por ejemplo, después de varios días de lluvia o en un sitio bajo, que mantiene un alto contenido de humedad en el suelo y permitiría el establecimiento de las plántulas.

Los conocimientos aportados por esta investigación sobre el porcentaje y velocidad de germinación de las especies estudiadas permitirán estimar la cantidad adecuada de semilla para lograr la densidad deseada en una siembra con miras a la restauración del área y hacer que su germinación coincida con las condiciones de precipitación y temperatura favorables del área.