Preserving the monarch butterfly (Danaus plexippus L.), preserving natural enemies of pest
Hipólito Cortez-Madrigal1*; Fabián García-González2; Adriana Guzmán-Larralde3
1 Instituto Politécnico Nacional-CIIDIR. Justo Sierra núm. 28, col. Centro. C. P.59510. Jiquilpan, Michoacán, México. Correo-e: hcortezm@ipn.mx Tel.: +52 353 53 3 02 18 (* Autor para correspondencia).
2 Universidad Autónoma Chapingo, Unidad Regional de Zonas Áridas. Carretera Gómez Palacio-Cd. Juárez. C. P. 35230. Bermejillo, Durango, México.
3 Departamento de Parasitología Agrícola, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Calzada A. Narro, col. Buenavista. C. P. 25315. Saltillo, Coahuila, México.
]]>Recibido: 26 de mayo, 2014
Aceptado: 03 de noviembre, 2014
RESUMEN
El potencial de la mariposa monarca (Danaus plexippus L.) como hospedera alterna de enemigos naturales de plagas, se investigó (marzo de 2012 a marzo de 2013) en una plantación de Asclepias curassavica L. en la Ciénega de Chapala, Villamar, Michoacán. Para ello, se colectaron muestras de huevos del fitófago y se incubaron en cajas Petri para el registro de parasitismo. Los resultados indican que D. plexippus estuvo presente durante todo el año en la región de estudio, con los niveles máximos de oviposturas durante agosto-diciembre. Trichogramma pretiosum Riley fue el parasitoide predominante, con niveles de parasitismo hasta de 100 %; su mayor actividad coincidió con los niveles máximos de oviposturas del fitófago. La emergencia múltiple de parasitoides en cada huevo de la mariposa contribuye al incremento de las poblaciones de T. pretiosum en campo. Basados en ello, D. plexippus puede considerarse un excelente hospedero alterno de T. pretiosum, enemigo natural de lepidópteros plaga. Adicionalmente, la estrategia propuesta busca contribuir con la conservación e incremento de las poblaciones de la monarca, tanto mediante la conservación de su hospedera A. curassavica como por la eventual reducción en el uso de insecticidas para eliminar plagas.
Palabras clave: Hospederos alternos, Asclepias, Trichogramma, lepidópteros plaga.
ABSTRACT
The potential of the monarch butterfly (Danaus plexippus L.) as alternate host of natural enemies of pests was studied (from March 2012 to March 2013) at a plantation of Asclepias curassavica established at the Chapala Cienega, Villamar, Michoacán, Mexico. Therefore, Phytophagous eggs samples were collected and incubated in Petri dishes for the parasitism record. Results show that D. plexippus was present throughout the year in the study region, with the highest levels of oviposition during August-December. Trichogramma pretiosum Riley was the predominant parasitoid, with levels up to 100 % of parasitism; its major activity coincided with the highest levels of the phytophagous oviposition. Multiple emergences ofparasitoids in each butterfly egg contribute to the increase of T. pretiosum populations in field. Therefore, based on this, D. plexippus can be considered an excellent alternate host of T. pretiosum, natural enemy of Lepidoptera pests. In addition, the proposed strategy seeks to contribute to the conservation and increase of monarch populations; both through the preservation of its host (A. curassavica), and by the eventual reduction in the use of insecticides to kill pests.
]]> Keywords: Alternate host, Asclepias, Trichogramma, lepidopteran pests.
INTRODUCCIÓN
La mariposa monarca Danaus plexippus L. es un insecto que ha llamado enormemente la atención en las últimas décadas, debido al descubrimiento de sus rutas migratorias y a los sitios de hibernación denominados "santuarios". En México se han registrado los santuarios de la mariposa monarca más grandes del mundo (Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca, 2010), lo que ha propiciado atracción turística notable (Barkin, 2003) y, presumiblemente, beneficios económicos para la región. Por otra parte, programas trasnacionales importantes se han desarrollado (Canadá, EE. UU. y México) para el estudio y conservación de la mariposa monarca y sus sitios de hibernación (Fernández & Jordano, 2009; Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca, 2010).
Las larvas de D. plexippus se alimentan exclusivamente de plantas conocidas como "algodoncillo", "venenillo" o "yamate", todas pertenecientes al género Asclepias (Asclepiadaceae) (Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca, 2010). Desafortunadamente, la deforestación, la expansión de la frontera agrícola y el uso desmedido de herbicidas químicos han propiciado la merma de las poblaciones de asclepias, lo que a su vez amenaza las poblaciones de la mariposa monarca. Diversos estudios han documentado algunas causas de mortalidad de D. plexippus: depredadores como arañas (Araneae), chinches "asesinas" (Reduviidae), catarinitas (Coccinellidae) y ninfas de mántidos (Mantidae); parasitoides de larvas como las moscas taquínidas (Malcolm, 1994) y, aunque pobremente documentado, parasitoides de huevos como la avispita Trichogramma (Querino, Morales, & Zucchi, 2002).
Una alternativa para la conservación de la mariposa monarca pudiera ser el incremento de las poblaciones de su planta hospedera Asclepias curassavica L. en áreas agrícolas; con ello se incrementarían las poblaciones de D. plexippus y las de otros organismos asociados, como sus enemigos naturales. Dado que D. plexippus no representa riesgo como plaga de cultivos, la mariposa podría aprovecharse como hospedera alterna de enemigos naturales como los parasitoides, cuya actividad es denso dependiente tipo III. Esto significa que los parasitoides sólo aumentan con densidades muy altas del fitófago y parasitan menos a densidades bajas, por lo que no representarían peligro de extinción para D. plexippus (Morrison, 1986; Fernández-Arhex & Corley, 2004 ). El uso de hospederos alternos es una estrategia recomendada ampliamente en el control biológico por conservación, ya que contribuye al equilibrio natural de los agro-ecosistemas (Altieri & Letourneau, 1982; Ehler, 1998; Ferro & McNeil, 1998; Landis, 2000; Jacas & Urbaneja, 2010). Por lo anterior, el objetivo de este estudio fue conocer el potencial de la mariposa monarca D. plexippus como hospedera alterna de enemigos naturales de plagas.
MATERIALES Y MÉTODOS
El experimento se estableció en la localidad de Emiliano Zapata, municipio de Villamar en el estado de Michoacán, México, de marzo de 2012 a marzo de 2013. Las plantas de A. curassavica se obtuvieron de canales y riachuelos de la región Ciénega de Chapala, Michoacán. Las plantas se trasplantaron individualmente a macetas de plástico (17 x 21 cm) que contenían una mezcla de suelo más peat most. Junto con el sustrato se mezcló una cantidad de gel absorbente de agua (silos de agua°), para conservar el agua aplicada en los riegos. En total se utilizaron 50 plantas distribuidas entre 20 árboles de limón persa (cinco macetas por cada dos árboles) de tres años de edad, en una superficie de 1 ha; esto forma parte de un proyecto más amplio donde se evaluó A. curassavica como reservorio de enemigos naturales asociados al áfido Aphis nerii y su impacto en las principales plagas del limón. Las plantas de Asclepias se regaron manualmente y la frecuencia de riego varió de acuerdo con la época del año, siendo más esporádicos durante el periodo de lluvias. Los huevos de D. plexippus se muestrearon semanalmente en 20 plantas de A. curassavica seleccionadas aleatoriamente. Una muestra de huevos junto con hojas de la planta hospedera se llevó al laboratorio de entomología del CIIDIR-IPN en Jiquilpan, Michoacán; los huevos se colocaron dentro de cajas Petri junto con una porción de hoja de A. curassavica y se mantuvieron a temperatura ambiente hasta la emergencia de larvas o parasitoides. El número de huevos colectados dependió de la cantidad registrada durante el periodo, pero siempre se procuró perturbar lo menos posible las poblaciones del fitófago. Las variables registradas fueron las especies de parasitoides y el porcentaje de parasitismo. Los parasitoides obtenidos se depositaron en alcohol al 75 %. La identificación se realizó con base en características morfológicas y claves dicotómicas (Pinto, 1998); ésta se confirmó mediante la secuenciación de la región intergénica ITS2 (Stouthamer, Hu, Van Kan, Platner, & Pinto, 1999). Los datos se analizaron mediante estadísticas descriptivas y el conocimiento biológico de las especies. Adicionalmente, se obtuvieron datos de temperatura y precipitación de la estación meteorológica de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) más cercana, para la posible correlación con los factores bióticos estudiados.
]]> RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Basados en las oviposturas, la mariposa monarca D. plexippus estuvo presente durante todo el año en la región de estudio de la localidad Emiliano Zapata, Villamar, Michoacán. La Figura 1 muestra la distribución temporal de D. plexippus, así como la temperatura y precipitación del lugar. Los mayores niveles poblacionales ocurrieron de agosto a diciembre, coincidiendo con la reducción de temperatura y precipitación en la zona de estudio. Las más bajas poblaciones se presentaron durante el periodo de junio hasta mediados de agosto, coincidiendo con las mayores precipitaciones y el incremento de las temperaturas. La viabilidad de los huevos de la monarca es fuertemente influenciada por la temperatura; los huevos de D. plexippus no eclosionan con temperaturas superiores a 36 °C (Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca, 2010). Aunque en el presente estudio no se registraron temperaturas superiores a 36 °C, frecuentemente se registraron huevecillos deshidratados lo que redujo la emergencia de larvas y parasitoides.
De las muestras de huevos conservadas en laboratorio se obtuvieron dos especies de parasitoides: Trichogramma pretiosum Riley (Hymenoptera: Trichogrammatidae) y Trissolcus sp. (Hymenoptera: Scelionidae). Las tricogramas fueron las predominantes; los mayores niveles de parasitismo coincidieron con los máximos niveles de oviposturas de D. plexippus (Figura 1). El hecho de que la presencia de Trichogramma se registró durante una corta temporada del año, no significa que el parasitismo no ocurriera durante los demás periodos; en esos casos, el tamaño de muestra fue tan pequeña que probablemente no permitió detectar parasitismo.
La mariposa monarca D. plexippus es una especie aposemática; es decir, captura sustancias tóxicas a partir de su planta hospedera (Malcolm, 1994). Esta característica es un mecanismo de defensa de la mariposa; sin embargo, diferentes especies de enemigos naturales de D. plexippus han sido identificados (De Roode, Chi, Rarick, & Altizer, 2009; Malcolm, 1994), incluidos parasitoides de huevos como la avispita Trichogramma (Querino et al., 2002). Los resultados del presente estudio demuestran que los huevecillos de la mariposa monarca son parasitados por la especie T. pretiosum, en niveles hasta del 100 %. El tamaño relativamente grande de los huevos (1.2 x 0.8 mm) de D. plexippus puede contribuir al incremento de las poblaciones de la avispita, pues pueden emerger varios individuos por huevo, tal como se registró en el presente estudio. El conocimiento de que los huevos de D. plexippus pueden ser parasitados al menos por dos especies, donde destacó T. pretiosum, es una aportación más al abanico de enemigos naturales de la mariposa. La avispita T. pretiosum es un parasitoide importante de huevos de especies de lepidópteros y ha sido utilizado ampliamente en programas de control biológico por incremento contra plagas de lepidópteros como los barrenadores Diatraea spp. y "gusano elotero" Heliothis spp. de la caña de azúcar y maíz, respectivamente (Cano, 2001; Hoffmann & Frodsham, 1993). Sin embargo, poca atención se ha prestado a la conservación e incremento de las poblaciones nativas de tal parasitoide.
Por otro lado, las especies del género Trissolcus sp. son parasitoides de huevos de diversas especies, principalmente de chinches (Hemiptera; Johnson, 1985) y esporádicamente se ha reportado como parasitoide de huevos de lepidópteros (Ballal, 2013). En el presente estudio, dicha especie sólo se registró en una fecha de muestreo, lo que sugiere que los huevos de D. plexippus no son un hospedero aceptable para Trissolcus.
Basados en lo anterior, la mariposa monarca puede ser considerada un excelente candidato para aprovecharse como hospedero alterno de T. pretiosum, enemigo natural de plagas. La hembra de D. plexippus deposita hasta 400 huevos durante su periodo de vida que alcanza varias semanas (Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca, 2010); sin embargo, esto dependerá de la disponibilidad de alimento (para larvas y adultos). En el presente estudio sólo se estableció una pequeña población de A. curassavica en macetas y aunque recibieron riegos, éstos fueron insuficientes y las plantas se estresaron frecuentemente. Lo anterior se puede mejorar si las plantas se establecen en suelo directo y durante la temporada de lluvias; de esta forma, el incremento de la densidad de plantas puede potenciar la incidencia de la mariposa monarca y la de sus enemigos naturales. Otros estudios han mostrado un fuerte impacto de los programas de control biológico en las poblaciones de la mariposa monarca (Koch, Venette, & Hutchinson, 2006), lo que es entendible por el origen exótico de los enemigos naturales. Sin embargo, el enfoque del control biológico propuesto en el presente escrito es mediante la conservación e incremento in situ de depredadores y parasitoides nativos, utilizando como hospedero alterno a la mariposa monarca. La estrategia propuesta puede coadyuvar a la "conservación" de las poblaciones de la mariposa monarca, conservación basada en la manipulación de su planta hospedera, pero sin desconocer que D. plexippus no está exenta de la regulación natural por factores bióticos como son los parasitoides de huevos aquí registrados. Adicionalmente, la reducción eventual de uso de insecticidas, debido a la mayor actividad de enemigos naturales de plagas en los cultivos, contribuirá a la conservación de la mariposa.
La especie A. curassavica se encuentra distribuida ampliamente en México y otros países de América. La planta es fácil de multiplicar, por lo que pueden utilizarse diferentes estrategias para su manejo. Dado que A. curassavica no hospeda plagas de importancia agrícola (Cervantes-Peredo & Elizalde-Amelco, 2007), el aprovechamiento como hospedera de la mariposa monarca y sus enemigos naturales pudiera evaluarse en diferentes cultivos, particularmente donde existan problemas de lepidópteros plaga como el gusano del fruto del jitomate Heliothis spp., gusano perro del naranjo Papilio sp., gusano peludo Estigmene sp., entre otros.
CONCLUSIONES
Con base en las oviposturas, la mariposa monarca estuvo presente durante todo el año en la región Ciénega de Chapala, Michoacán, con los mayores niveles poblacionales durante agosto-diciembre. Los huevos fueron consistentemente parasitados por la especie Trichogramma pretiosum, con niveles hasta de 100 % en condiciones de campo. La manipulación de la planta A. curassavica favoreció la presencia, incremento y conservación de las poblaciones de D. plexippus y las de T. pretiosum. Por lo anterior, la mariposa monarca se puede considerar como un excelente hospedero alterno de enemigos naturales de plagas, en este caso de T. pretiosum para la regulación de lepidópteros plaga.
]]>AGRADECIMIENTOS
A la Secretaría de Investigación y Posgrado del Instituto Politécnico Nacional por el financiamiento de la presente investigación. Asimismo, un agradecimiento al Dr. Richard Stouthamer de la Universidad de California en Riverside, por las facilidades en el uso del laboratorio para los análisis moleculares. A los revisores anónimos del escrito.
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