Análisis espacio-temporal de los bosques de Pinus cembroides Zucc. atacados por Dendroctonus mexicanus Hopkins

Time-space analysis of Pinus cembroides Zucc. forest attacked by Dendroctonus mexicanus Hopkins

Gerardo Cuéllar-Rodríguez¹, Armando Equihua-Martínez², Jaime Villa-Castillo³, Edith G. Estrada-Venegas², Tulio Méndez-Montiel⁴ y Jesús Romero-Nápoles²

¹ Universidad Autónoma de Nuevo León. Correo-e: luis.cuellarrd@uanl.edu.mx

³ Comisión Nacional Forestal

⁴ Universidad Autónoma de Chapingo.

Fecha de recepción: 8 de febrero de 2013.
Fecha de aceptación: 9 de abril de 2013.

RESUMEN

En las últimas décadas, grandes extensiones de bosques de Pinus cembroides del sur del estado de Nuevo León han sido infectadas por el descortezador mexicano (Dendroctonus mexicanus). Para conocer el comportamiento del ataque por este insecto se implementó un sistema de vigilancia sanitaria en el municipio de Aramberri. La revisión se realizó desde octubre de 2008 hasta octubre de 2012 en 11 693.5 ha de bosque de Pinus cembroides, e incluyó la supervisión aérea y terrestre para la detección de brotes activos de la plaga. Cada dos años se cuantificó la superficie con presencia del descortezador, así como las características topográficas y dirección del frente de avance. En el periodo de estudio se registró la muerte del arbolado en 1 428.95 ha de bosques (12% del total). El número de hectáreas dañadas por D. mexicanus tuvo un descenso considerable desde el inicio de las evaluaciones, en 2008, cuando se registraron 438.5 ha hasta la última estimación en 2012 en que sólo se identificaron 74.1 ha dañadas. La mayoría de las infestaciones se observaron en las cumbres y partes altas de las laderas, los frentes de avance tuvieron un movimiento descendente. Este comportamiento podría estar relacionado con la densidad de los bosques.

Palabras clave: Análisis espacio-temporal, Dendroctonus mexicanus Hopkins, descortezador, Pinus cembroides Zucc., Scolytinae.

ABSTRACT

In recent decades, infestation by the Mexican pine beetle (Dendroctonus mexicanus) has spread in the Pinus cembroides forests of southern state of Nuevo Leon. To understand the attack behavior of this bark beetle we implemented a surveillance system in Aramberri, in the south of the state of Nuevo Leon. 11 693.5 has of Pinus cembroides forests were monitored between October 2008 and October 2012. The monitoring system included aerial and ground surveillance to detect outbreak sites of Dendroctonus mexicanus. Every two years the infested area was quantified, as were the topographical characteristics and the direction of the spreading heads. Between October 2008 and October 2012, D. mexicanus infested 1 428.95 has of P. cembroides forests (12% of the forest). The number of damaged hectares diminished significantly from the beginning of the experiment in 2008, when there were 438.5 has, to the last assessment in 2012, when only 74.1 has under attack were found. Most infestations occurred at the summits and upper parts of the slopes, and the advancing fronts displayed a downward movement. This behavior may be related to the density of the forests.

Key words: Time-space analysis, Dendroctonus mexicanus Hopkins, bark beetle, Pinus cembroides Zucc., Scolytinae.

INTRODUCCIÓN

El Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC) señala que la temperatura media superficial de la tierra se incrementó en el siglo XX aproximadamente 0.6°C y en esa centuria, la década de los 90 y en particular 1998 fueron los más calientes. Respecto al siglo XXI se pronostica que para el 2099 la temperatura media de la tierra aumentará entre 1.79 y 3.13°C (Meehl et al., 2007). Como respuesta al cambio climático se esperan modificaciones en la distribución espacial de los organismos, con una migración paulatina del ecuador hacia los polos y de las partes bajas a las altas (Rosenzweig et al., 2007). Estos movimientos se asocian, principalmente, con la temperatura, porque ejerce un efecto directo sobre las tasas de reproducción y la supervivencia de los individuos, o bien por su influencia indirecta sobre las interacciones entre las especies (Bale et al., 2002; Gaston, 2003).

Dado que los insectos tienen ciclos de vida cortos y una dependencia fisiológica con el clima han sido propuestos como ideales para detectar los efectos del cambio climático sobre su distribución, supervivencia y tasas de reproducción (Thomas et al., 2001; Bale et al., 2002; Karban y Strauss, 2004). En particular, las causas del incremento poblacional de los descortezadores han sido motivo de diversas investigaciones (Evangelista et al., 2011; Westfall y Ebata, 2009; Raffa et al., 2008; Edmonds et al., 2005; Williams y Liebhold, 2002; Coulson et al., 1989), para explicar dicho fenómeno mediante hipótesis relacionadas con factores poblacionales intrínsecos (densodependientes) y extrínsecos (abióticos) (Safranyik y Lindton, 1983; Turchin et al., 1999; Turchin et al., 2003; Lombardero et al., 2000; Trzcinski y Reid, 2009).

En el periodo de 2008 a 2009, Dendroctonus mexicanus Hopkins (Coleoptera: Curculionidae, Scolytinae), afectó más de cinco mil hectáreas de bosques de coníferas en el estado de Nuevo León (Semarnat, 2010). Los escarabajos descortezadores se desarrollan en forma natural en los bosques de coníferas e incluso son necesarios para el funcionamiento de los ecosistemas (Wood, 1982). Sin embargo, como resultado de un manejo inadecuado, o en respuesta a factores abióticos de estrés pueden aumentar su densidad a niveles que alteren los procesos ecológicos o los servicios ambientales que proporcionan los bosques (Malmström y Raffa, 2000; Kurz et al., 2008; McFarlane y Witson, 2008).

En este trabajo se analiza, con sistemas de información geográfica los datos de distribución y expansión de los brotes de D. mexicanus localizados de octubre de 2008 a octubre de 2012, los cuales serán la línea base para conocer los efectos de la topografía, la densidad del bosque y los potenciales efectos del cambio climático en su distribución.

MATERIALES Y MÉTODOS

El área de estudio se ubicó en el sur del estado de Nuevo León. En el noreste mexicano, entre las coordenadas: 1) 24° 15’ 00’’, 99° 54’ 30"; 2) 24° 15’ 00", 99° 48’ 30’’; 3) 24° 30’ 00’’, 99° 48’ 30’’ y 4) 24° 30’ 00’’ 99° 54’ 22’’. Los bosques se localizan en la subprovincia de la Gran Sierra Plegada en la Sierra Madre Oriental, en la que dominan las capas plegadas de roca caliza y lutitas. Los suelos son de tipo Litosol y Regosol, con textura media (INEGI, 1982). El clima es templado sub-húmedo con lluvias en verano C (W₁) (Köppen modificado por García, 1973). La vegetación está compuesta por bosques puros de Pinus cembroides Zucc.

Se localizaron y cuantificaron las áreas con Dendroctonus mexicanus en los años 2008, 2010 y 2012. En octubre de 2008 la detección se llevó a cabo con un vuelo en helicóptero durante el cual se registró la presencia de árboles con cambios de coloración en el follaje (verde limón, verde-rojizo y rojizo), que se considera un buen indicador de la existencia de descortezadores (Wulder et al., 2006).

Las zonas con síntomas de ataque por D. mexicanus fueron proyectadas en forma manual en un mapa topográfico escala 1:50 000. Posteriormente, aquellas con posible afectación se verificaron en tierra, mediante la colecta directa de ejemplares o por la presencia de galerías (Cibrián et al., 1995). A continuación se procedió a registrar las coordenadas de todos los vértices del área infestada mediante recorridos a pie, además se ubicaron los frentes de avance del insecto, los cuales se caracterizan porque el arbolado evidencia las primeras etapas de la colonización.

En octubre de 2010 se realizaron nuevamente los recorridos a pie para incorporar las áreas afectadas en los pasados dos años, redelimitar los polígonos iniciales e integrar los nuevos brotes. Cuatro años después, en octubre de 2012, se hizo un vuelo en helicóptero para localizar infestaciones recientes y el crecimiento de los polígonos iniciales. Se registraron las coordenadas correspondientes desde el aire y, posteriormente, fueron verificadas en tierra, al igual que la presencia de D. mexicanus.

Para el cálculo de las superficies se elaboró un mapa, a partir del procesamiento digital de una imagen LANDSAT TM tomada el 26 de junio de 1994, esta se procesó con los programas ERDAS TM versión 7.5 IMAGETM versión 8.02. El Sistema de Información Geográfica (SIG) se integró mediante el programa ARC/INFO TM, para lo cual se capturó, de manera digital, la carta de uso del suelo con la clave G14C77 "La Ascensión" (Detenal, 1978), y sobre este se posicionaron los polígonos con los datos de campo correspondientes a cada uno de los años (2008, 2010 y 2012) y se cuantificaron las superficies afectadas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La superficie monitoreada se estimó en 30 200 ha, de las cuales 11 693.5 ha son bosques de P. cembroides. La superficie afectada por D. mexicanus entre octubre de 2008 y octubre de 2012 fue de 1 428.95 ha, que equivale a 12% del área ocupada por P. cembroides en la zona.

En 2008, los ocho brotes activos (438.5 ha) tuvieron exposición cenital, en altitudes de 1 960 a 2 520 m; aunque existían hospederos disponibles en zonas abajo de la cota de 1 960 m, no se observaron brotes activos. Este comportamiento podría deberse a que las condiciones climáticas en las cimas de las montañas son más severas que en las laderas, ya que de acuerdo con Bennie et al. (2008) la pendiente incide en la cantidad de radiación solar interceptada por la superficie, en consecuencia influye en las tasas de evapotranspiración y el contenido de humedad en el suelo, principalmente, en las laderas con exposición sur; lo que provoca que los árboles sean más débiles y, por lo tanto, más vulnerables al ataque que los ubicados en posición cenital. En 2010 se localizaron 23 brotes activos que ocupaban 916 ha, 34% tuvo lugar en las cúspides de entre 1 820 y 2 700 msnm, mientras que 65% se localizó en laderas con exposiciones este y oeste en respuesta a la expansión de los brotes de 2008 ubicados en las cimas, lo cual indica un movimiento dominado por la disponibilidad de hospederos en las laderas y la muerte de los árboles situados en la parte alta, como resultado de los ataques previos.

En 2012 se identificaron 10 brotes activos en 74.1 ha, de ellos 70% se desarrollaron en las cimas y únicamente 30% en laderas con exposiciones oeste y norte.

La superficie dañada que se calculó para 2008 pudo tener afectaciones históricas por D. mexicanus; sin embargo, no fue posible discriminarlas porque no existen evaluaciones previas publicadas de la superficie con presencia del descortezador. El aumento del territorio infectado entre 2008 y 2010 obedece tanto a la incorporación en los registros de 2008 de nuevas áreas con brotes (61%), como a la presencia de brotes iniciales (39%). En 2012, pese a que hubo un decremento significativo en la superficie afectada, 40% de los brotes detectados fueron de expansión hacia las laderas de los brotes localizados en 2010 y 60% correspondieron a los brotes iniciales, en su mayoría (70%) ubicados en las cúspides (Figura 3).

La altitud media en la que se observaron los brotes fue de 2 330±235 m, con una moda de 2 250 msnm. El brote activo con la menor altitud se identificó en 2010, en la cota de 1 820 msnm y el de mayor altitud a 3 260 m, en 2012, este último es el punto más alto que alcanza el área de estudio. La distribución altitudinal citada por Salinas-Moreno et al. (2004) para D. mexicanus es de 1 600 a 2 800 ms.n.m., por lo que su presencia a 3 260 msnm lo ubica fuera de su intervalo de distribución, y, por lo tanto, es un nuevo registro para México.

Los brotes tuvieron una presencia descendente (83%); es decir, al inicio de las cimas, o en las partes altas de las laderas, con dirección hacia las partes bajas; por lo que la densidad de los bosques podría tener un papel importante para el inicio y expansión de los brotes de D. mexicanus en esta zona. La mayor densidad de los árboles implica más competencia entre ellos, lo que reduciría el vigor del arbolado. En el estudio realizado por Treviño-Garza (2001), se consigna evidencia de los cambios de densidad de los bosques de Pinus cembroides en la misma área de estudio: los rodales cerrados y densos se distribuyen básicamente en las cúspides, mientras los bosques abiertos se localizan en las partes bajas, en los límites entre zonas agrícolas y de pastizal.

En este sentido, los efectos de la temperatura y la radiación solar sobre los bosques de P. cembroides de Aramberri podrían ser más notorios en las cimas, la presencia de D. mexicanus en altitudes superiores a 3 000 m sugiere un desplazamiento de la especie a sitios con altitudes superiores, lo cual es coincidente con las predicciones de Rosenzweig et al. (2007).

CONCLUSIONES

La superficie afectada por D. mexicanus en el área de estudio en el periodo 2008 - 2012 fue de 1 428.95 ha de bosques de Pinus cembroides. Los ataques se presentaron en el intervalo altitudinal de 1 900 -3 260 m. La mayoría de las infestaciones se iniciaron en las cimas y partes altas de las laderas, zonas que se caracterizan por tener bosques más densos que en las partes bajas, lo cual sugiere que el área basal tiene un papel importante en el inicio de la infestación, una vez que los insectos se establecen, su expansión se efectúa hacia menores altitudes donde existen nuevos hospederos. Por otra parte, la orientación de la pendiente tiene un papel determinante en la cantidad de energía solar que llega al sistema ambiental e incide sobre los procesos fisiológicos de las plantas, mediante la alteración de su capacidad de defensa.

En un primer análisis, la preferencia de ataque de D. mexicanus en las cimas de los cerros, aparenta contradecir la teoría del movimiento de los descortezadores hacia mayores altitudes, ya que el movimiento observado es descendente, en función de la disponibilidad de hospederos, sin embargo, la presencia de D. mexicanus en altitudes mayores a las citadas en la literatura la confirma.

Los bosques estudiados se localizan en la frontera sur de la distribución de P. cembroides en Nuevo León, limitan con el Altiplano Mexicano, lo cual los coloca en condiciones de aridez superiores a las que tiene este ecosistema en sus extremos norte y este. Por lo que las infestaciones en la parte sur-oeste de la distribución de P. cembroides podrían ser un indicador de la declinación de los bosques del área estudiada, en la que los insectos estarían actuando como agentes de selección natural ante el cambio climático, mediante la eliminación de los bosques debilitados, y está restringiendo su distribución natural hacia áreas con mejores condiciones ambientales.

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