Descortezadores y sus enemigos naturales en Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham.

Bark beetles and their natural enemies in Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham.

Alicia Fonseca González¹, Armando Burgos Solorio¹, Juana Fonseca González^2,4, Héctor M. De los Santos Posadas³ y Juana Juárez Muñoz²

¹ Centro de Investigaciones Biológicas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Correo-e: fonsecaj@uaeh.edu.mx

³ Programa Forestal, Colegio de Postgraduados. Campus Montecillo.

Fecha de recepción: 15 de mayo de 2013;
Fecha de aceptación: 27 de mayo de 2013.

Resumen

El Parque Nacional "Lagunas de Zempoala" es un área natural protegida que se ubica en los límites de los estados Morelos y el Estado de México, en donde se eligió un oyamel sobramaduro de 20 m de alto para estudiar la distribución de insectos descortezadores, así como la presencia de sus enemigos naturales, a distintas alturas del tronco. El individuo presentó color con gradación en el follaje de amarillento a rojizo, característico del ataque por estos organismos. Se recolectaron los escarabajos presentes en el floema y el cambium provenientes de secciones de corteza extraídas previamente y cuyas dimensiones fueron de 10 x10 cm. Las especies identificadas correspondieron a Pseudohylesinus variegatus y Pityophthorus elatinus; el primero infestó el árbol de la base a los 7 m, y el segundo a partir de los 8 m y hasta los 20 m. La densidad promedio fue de 10.57 ind ^m-2, antes de los 15.16 m del fuste, al superar este punto aumentó la acumulación de escolítidos para llegar a 222 ind m^-2, en promedio. Los enemigos naturales identificados incluyeron a los hongos entomopatógenos: Metarhizium anisopliae y Beauveria bassiana; la bacteria, Bacillus thuringiensis; y parasitoides pertenecientes a la familia Pteromalidae.

Palabras clave: Bacillus thuringiensis Berliner, distribución vertical, hongos entomopatógenos, parasitoides, Pityophthorus elatinus Wood, Pseudohylesinus variegatus Blandford.

The Zempoala Lagoons National Park is a natural protected area located in the limits of the states of Morelos and Mexico, where a 20 m tall overripe sacred fir was selected to study the distribution of bark beetles, as well as the presence of their natural enemies at various stem heights. The foliage of the individual has a color ranging from yellow to red, which is characteristic of attack by these organisms. Beetles were collected from the phloem and the cambium of previously extracted 10 x 10 cm bark sections. The identified species were Pseudohylesinus variegatus and Pityophthorus elatinus; the former infested the tree from the base to a height of 7 m, and the latter, from 8 m up to 20 m. The average density was 10.57 ind m^-2, below the stem height of 15.16 m; above this point, the accumulation of Scolytidae increased to an average of 222 ind m^-2. The identified natural enemies included the entomopathogenous fungi Metarhizium anisopliae and Beauveria bassiana; the bacteria Bacillus thuringiensis, and parasitoids belonging to the Pteromalidae family.

Key words: Bacillus thuringiensis Berliner, vertical distribution, entomopathogenous fungi, parasitoids, Pityophthorus elatinus Wood, Pseudohylesinus variegatus Blandford.

Introducción

El Parque Nacional Lagunas de Zempoala es un área natural protegida que se ubica en el estado de Morelos y Estado de México; constituye una zona importante para la conservación de los bosques de Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham.; es fuente de servicios ambientales, especialmente, de la recarga de los mantos acuíferos; sin embargo, presenta problemas por la presencia de incendios, la ganadería extensiva, y la extracción de recursos. Lo anterior ocasiona el deterioro de su condición fitosanitaria y se refleja en sitios deforestados y árboles enfermos (Conanp, 2008).

Los coleópteros que se alimentan del floema y el cambium de los individuos arbóreos son el grupo más relevante de las plagas que atacan a las coníferas; la subfamilia Scolytinae (Coleoptera: Curculionidae) (Cibrián et al., 1995), de ellos, los que comúnmente parasitan A. religiosa son Scolytus mundus Wood, Pseudohylesinus variegatus Blandford y Pityophthorus elatinus Wood, insectos que contribuyen a la muerte y reincorporación de estos árboles, en especial cuando están sobremaduros o afectados (Cibrián et al., 1995; Wood, 1982); aunque también pueden matar ejemplares aparentemente sanos, cuando son infestados por muchos escarabajos en un periodo corto de tiempo (Birch, 1984).

El conjunto de descortezadores se distribuye a lo largo del tronco de acuerdo con su tamaño; los de tallas mayores requieren diámetros más grandes, en donde el floema es más grueso y asegura la sobrevivencia de sus crías, en cambio los de dimensiones menores colonizan la parte superior o las ramillas (Saint-Germain et al., 2004). El establecimiento de estos taxa precede el de insectos asociados como parasitoides y depredadores (Santoro et. al., 2001) y tienen una gran importancia, ya que controlan de manera natural las poblaciones de escolítidos, sin llegar a su exterminio, pues dependen de ellos para sobrevivir, por lo que ambas se mantienen en equilibrio (Perusquia, 1982).

Los objetivos del presente estudio fueron reconocer las especies de escolítidos asociadas a individuos de A. religiosa muertos, determinar su distribución a diferentes alturas del fuste e identificar sus enemigos naturales en el Parque Nacional Lagunas de Zempoala.

El Parque Nacional "Lagunas de Zempoala" se localiza en los municipios Huitzilac (Morelos) y Ocuilán (Estado de México). El Área Natural comprende una superficie de 4 790 ha y se ubica en el Eje Neovolcánico Transversal, entre las coordenadas 19°03'12.80" N y 99°18'46.36" O; su topografía es muy accidentada y la altitud va de 2 400 a 3 600 m (Conanp, 2008). En esta zona se seleccionó un ejemplar de oyamel (A. religiosa) de 20 m de altura, con follaje de coloración verde-amarillento a café rojizo, evidencia característica del ataque de descortezadores. El árbol se derribó y se transportó al laboratorio de Parasitología Vegetal del Centro de Investigaciones Biológicas de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM), donde se seccionó el tronco a intervalos de 1 m de longitud y se tomaron dos muestras de corteza de 10 x 10 cm (100 cm²); para realizar el análisis fue necesario separarla del cambium y dejar al descubierto los insectos y sus galerías. Los escolítidos se separaron por estadio e identificaron a nivel de especie mediante las claves de Wood (1982).

Se calculó la superficie de la corteza que existía en cada sección del tronco, con la siguiente fórmula:

Para obtener la tasa de acumulación de insectos a lo largo del fuste se empleó un análisis de regresión segmentada de la forma:

Con el fin de conocer si hay diferencias entre las tasas de acumulación para cada especie de descortezador, se utilizó una ecuación que representa al modelo segmentado:

Para separar a los entomopatógenos y los descortezadores se aislaron los individuos que presentaran hifas emergiendo del cuerpo, o polvo blanquecino y se procesaron de acuerdo con la metodología descrita por Goettel e Inglis (1997): primero se desinfectó la superficie de los especímenes mediante un tren de desinfección de alcohol etílico al 70 %, seguido por tres lavados con agua destilada estéril, y se retiró el exceso de humedad con papel secante inocuo.

Los insectos se disecaron con bisturí y sembraron directamente sobre medio Papa-Dextrosa-Agar (PDA); de ellos, se eligieron los que crecieron en la caja y presentaron características de hongo entomopatógeno (coloración y forma de crecimiento); se microcultivaron con el fin de observar sus esporas e identificar la especie.

Se constató la existencia del cristal parasporal característico de Bacillus thuringiensis Berliner (Bt) (López, 1999). Se determinaron los perfiles proteícos por electroforesis en gel desnaturalizante de poliacrilamida (SDS-PAGE), que permitió conocer los tamaños de las proteínas; la cuantificación de la proteína total se obtuvo por el método de Bradford (1976); en un tubo eppendorf se añadió la proteína para lograr una concentración de 10 μg, 7μL de la mezcla lítica 4X y se aforó a un volumen final de 30 μL con agua destilada estéril, se calentó en baño María durante cuatro minutos a punto de ebullición, se centrifugó a 14 000 rpm por 15 minutos en una microcentrífuga Spectrafuge. El sobrenadante se separó, cuidadosamente, para no mezclarlo con la pastilla, y se colocó en un pozo del gel de poliacrilamida al 10 % que se corrió a un potencial eléctrico de 20 mA.

Resultados y Discusión

Se identificaron dos especies de descortezadores: Pseudohylesinus variegatus y Pityophthorus elatinus, de la primera se obtuvo un total de 582 organismos en los estadios de adulto y larva y se recolectaron 262 huevos; de la segunda se contabilizaron 1 467 correspondientes a larvas, pupas y adultos. Ambos taxa se consideran, generalmente, como insectos secundarios; aunque P. variegatus puede contribuir a la muerte de árboles, si actúa en conjunto con S. mundus, Pityophthorus abiegnus Wood, Pityophthorus acuminatus Bright o Gnathotrichus sulcatus (LeConte, 1868) (Atkinson y Equihua, 1985). La recolecta se realizó en el mes de febrero y la existencia de huevecillos de P. variegatus discrepa con los resultados de Hernández y Cibrián (1981) en el Parque Nacional El Chico, ya que este autor consignó que la ovoposición sucede de junio a noviembre; las diferencias, probablemente, son atribuibles a las distintas condiciones climáticas que prevalecen en los dos lugares.

La distribución de cada taxón tuvo un límite muy marcado: Pseudohylesinus variegatus infestó al hospedero desde la base, hasta 7 m de altura, lo que confirma lo señalado por Atkinson y Equihua (1985) quienes establecen que su localización es en la parte inferior del tronco de A. religiosa, tanto para individuos en pie como para derribados y tocones; por otro lado, Hernández y Cibrián (1981) lo observaron entre 7 y 25 m de altura, en diámetros de 31 a 77 cm; la zona más baja presentó colonias exclusivas de P. variegatus, y en la punta estuvo S. mundus (otro descortezador); el insecto colonizador fue S. mundus, y con el árbol ya debilitado se estableció P. variegatus, el cual se convirtió en competidor por espacio y alimento.

Pityophthorus elatinus se distribuyó de los 8 a los 20 m de altura y en troncos con diámetro de 17.5 a 40 cm; respecto a este último parámetro, Atkinson y Equihua (1985) lo registraron en algunos fustes o ramas menores o iguales a 15 cm; de acuerdo con Saint-Germain et al. (2004), el diámetro es uno de los factores que más influyen en la elección del huésped, por los insectos xilófagos, ya que representa la superficie sobre la cual se llevará a cabo la oviposición y esta se incrementa con el diámetro, por lo que la abundancia de neonatos es superior en árboles de mayor diámetro.

Se calculó un promedio de 10.57 ind m^-2, cantidad que se considera menor al óptimo para colonizar un individuo. Al respecto, Zhang et al. (1992) registran para Ips cembrae (Heer), en Larix dahurica Turcz. ex Trautv entre 87 y 139 ind m^-2. Por su parte Byers et al. (1984) citan que la densidad mínima requerida de Dendroctonus brevicomis LeConte, 1876 para matar un ejemplar de Pinus ponderosa Douglas ex P. Lawson & C. Lawson es de 151 ind m^-2, por lo que no se puede adjudicar la muerte del oyamel estudiado a los escarabajos, sino que se admite que arribaron, cuando ya estaba en proceso de morir.

Al aplicar el modelo matemático desarrollado y asumir que el muestreo fue completamente al azar, las proyecciones obtenidas estiman la presencia de 10 021 organismos de Pseudohylesinus variegatus y 27 482 de Pityophthorus elatinus (en todos los estadios de desarrollo) en la superficie del árbol completo.

La mortalidad larvaria en los escolítidos se atribuye a la competencia, y aumenta considerablemente al incrementarse la densidad de coleópteros (Beaver, 1977; citado por Dajoz, 2001), por lo que si varias especies comparten al huésped es fundamental definir el espacio que ocupa cada población, para evitar, en lo posible, la competencia interespecífica.

Figura 1. Tasa de acumulación de descortezadores en Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham.

Con base en el aislamiento y la caracterización microbiológica se identificó a Bacillus thuringiensis (Bt), a partir de su cristal parasporal. Se obtuvieron 1 150 insectos muertos, de ellos 1 007 por Bt y 143, por los hongos entomopatógenos Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. y Metarhizium anisoplae (Metsch.) Sorok. Se contabilizaron 34 larvas de Pseudohylesinus variegatus, de las cuales 94.11 % estuvieron infectadas por Bt; en el caso de Pityophthorus elatinus se recolectaron 758 organismos sin vida con colonias de Bt, en 99.6 % de las muestras.

Los patrones proteicos fueron semejantes y generaron dos bandas bien definidas de 24 y de 75 KDa (Figura 2), lo cual resulta predecible, ya que los escarabajos estuvieron confinados al mismo árbol, por lo que probablemente solo actuó una cepa.

Figura 2. Patrón proteico de Bacillus thuringiensis Berliner proveniente
de las cepas extraídas de los descortezadores.

Se aislaron dos cepas de Beauveria bassiana y una de M. anisopliae derivadas de pupas de los parasitoides pertenecientes a la familia Pteromalida, existentes desde los 12 hasta los 18 m de altura, que parasitaron larvas y pupas de P. elatinus; resultados que coinciden con lo consignado por Perusquia (1982), quien describe los insectos asociados a Dendroctonus spp y corrobora la coexistencia de una especie de parasitoide con el descortezador. Es posible observar a más de un taxa, en función del grado de coevolución con su hospedero y otros factores bióticos (Hawkins y Sheehan, 1994).

A pesar del alto número de ejemplares muertos, por infección fúngica, no se obtuvieron aislamientos efectivos, posiblemente, por el desarrollo de hongos y bacterias ambientales en el árbol muerto. Es importante considerar la presencia natural de B. bassiana sobre los parasitoides; al respecto, se debe evaluar la virulencia de estas cepas, tanto en los parasitoides como en los escarabajos, para ello se puede tomar como referencia a De la Rosa et al. (1997) con su estudio sobre broca del café y su parasitoide Cephalonomia stephanoderis Betrem.

Conclusiones

Se observaron dos zonas bien delimitadas en la colonización de los descortezadores: Pseudohylesinus variegatus infesta al árbol desde la base hasta los 7 m de altura, mientras que Pityophthorus elatinus lo hace de los 8 a los 20 m de altura. La tendencia de acumulación de los descortezadores cambia a partir de los 15.16 m, la cual se incrementa de 54 ind m^-2 a 222 ind m^-2.

Los enemigos naturales identificados fueron Beauveria bassiana y Metarhizium anisoplae, Bacillus thuringiensis y parasitoides pertenecientes a la familia Pteromalidae.

Agradecimientos

Los autores agradecen al Dr. Víctor Manuel Hernández Velázquez por el apoyo en la identificación de los hongos entomopatógenos, al Dr. Guadalupe Peña Chora por su colaboración en el aislamiento de bacterias entomopatógenas, al Dr. Víctor López Martínez por la identificación de los parasitoides y al Biól. Ismael Anaya Calvo por la recolecta del material biológico. Este trabajo forma parte de las actividades del Cuerpo Académico de Entomología y Fitopatología de la DES de Ciencias Naturales de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos. El estudio forma parte del proyecto EXB-48 aprobado por la SEP-PROMEP número de convenio 103.5/03/2531.

Referencias

Atkinson, H. y A. Equihua. 1985. Lista comentada de los Coleópteros Scolytidae y Platypodidae del Valle de México. Folia Entomológica Mexicana 65: 63-108.         [ Links ]

Birch, M. 1984. Aggregation in Bark Beetles. In: Bell W., J. and R. T. Cardé (eds.). Chemical Ecology of Insects. Chapman and Hall. London, UK. pp. 331-335.         [ Links ]

Bradford M., M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry 72(1-2): 248-254.         [ Links ]

Byers, J., A. Wood, J. Craig and I. Hendry. 1984. Attractive and inhibitory pheromones produced in the bark beetle, Dendroctonus brevicomis, during host colonization: Regulation of inter and intraespecific competition. Journal of Chemical Ecology 10: 861-877.         [ Links ]

Cibrián T., D., T. Méndez T., R. Campos B., H. O. Yates III y J. Flores L. 1995. Insectos Forestales de México/Forest Insects of México. Universidad Autónoma Chapingo. SARH Subsecretaría Forestal y de Fauna Silvestre de México. USDA Forest Service, Natural Resources Canada. Comisión Forestal de América del Norte FAO. México, D.F., México. 453 p.         [ Links ]

Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas (Conanp). 2008. Anteproyecto Programa de Conservación y Manejo. Parque Nacional Lagunas de Zempoala. Corredor Biológico Chichinautzin, Dirección Regional Centro y Eje Neovolcánico. México, D.F., México. 161 p.         [ Links ]

Dajoz, R. 2001. Entomología Forestal: Los Insectos y El Bosque. Papel y Diversidad de los Insectos en el Medio Forestal. Mundi/Prensa. Madrid, España. 548 p.         [ Links ]

De la Rosa, W., J. Godínez, R. Alatorre y J. Trujillo. 1997. Susceptibilidad del parasitoide Cephalonomia stephanoderis a diferentes cepas de Beauveria bassiana y Metarhizium anisopliae. Southwestern Entomologist 22 (2): 233-242.         [ Links ]

Goettel, M. and G. Inglis. 1997. Fungi: Hyphomycetes. In: Lacey, L. (ed.). Manual of Techniques in Insect Pathology. Academic Press. California, CA, USA. pp. 213-249.         [ Links ]

Hawkins, B. and W. Sheehan. 1994. Parasitoid Community Ecology. Oxford University. Oxford, UK. pp. 1-15.         [ Links ]

Hernández V., E. y D. Cibrián T. 1981. Observaciones sobre la biología de Scolytus mundus Wood, un descortezador de Abies religiosa (H. B. K.) Schl. et Cham. en el Parque Nacional "El Chico", Hgo. Chapingo (31-32): 14-20.         [ Links ]

López M., J. E. 1999. Bacterias entomopatógenas. In: González H., H., J. L. Leyva V. y L. A. Rodríguez del B. (eds.). In: Memorias del X Curso Nacional de Control Biológico. Sociedad Mexicana de Control Biológico. 28-29 de octubre de 1999. Montecillo, Edo. de Méx., México. pp. 111-126.         [ Links ]

Perusquia O., J. 1982. Insectos asociados a los descortezadores Dendroctonus spp. de los pinos. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales. México, D.F., México. Boletín técnico Núm. 83. pp. 5-7.         [ Links ]

Saint-Germain, M., P. Drapeau and C. Hebert. 2004. Xilophagous insect species composition and patterns of substratum use on fire-killed black spruce in central Quebec. Canadian Journal Forest Research 34(3): 677-685.         [ Links ]

Santoro, A., J. Lombardero, P. Ayres and J. Ruel. 2001. Interactions between fire and bark beetles in an old growth pine forest. Forest Ecology Management 144(1-3): 245-254.         [ Links ]

Wood, S. L. 1982. The Bark and Ambrosia Beetles of North and Central America (Coleoptera: Scolytidae), a taxonomic monograph. Great Basin Naturalist Memoirs 6:126-137.         [ Links ]

Zhang, H., A. Byers and F. Schlyter. 1992. Optimal attack density in the larch bark beetle, Ips cembrae (Coleoptera: Scolytidae). Journal of Applied Ecology 29: 672-678.         [ Links ]