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Introducción
Las principales razones que causan la disminución de las poblaciones de aves de pastizal (PAP) son la pérdida y degradación del hábitat por actividades humanas de agricultura y pastoreo, a lo cual se suma el cambio de clima (Srinivasan y Wilcove 2021, Martínez-Guerrero et al. 2022, Sierra-Franco et al. 2022). Factores y procesos que afectan la selección del hábitat en PAP dependen de fenómenos climáticos, directamente relacionados con el uso y tipo de hábitat, recursos alimenticios y sobrevivencia (Roberts et al. 2021, Martínez-Guerrero et al. 2022, Sierra-Franco et al. 2022). Los efectos de los factores mencionados han provocado que este grupo de aves tengan una disminución de más del 50% de sus poblaciones (Srinivasan y Wilcove 2021, Martínez-Guerrero et al. 2022). En el caso de aves granívoras de pastizal dependen durante la época no reproductiva de las semillas presentes en el suelo, la cual se incrementa con la precipitación pluvial, temperatura y cobertura de plantas (Hostetler et al. 2015, Titulaer et al. 2017, Roberts et al. 2021, Sierra-Franco et al. 2022). La importancia del cambio de clima en estas aves se debe a que en época reproductiva tiene respuestas variadas a la sequía (Cohen et al. 2020, Roberts et al. 2021, Martínez-Guerrero et al. 2022). Por ejemplo, las características de la vegetación, cobertura de suelo, patrones climáticos y su relación con el tamaño poblacional, afectan la disponibilidad de los bancos de semillas, produciendo una reducción constante de sus poblaciones (Sauer et al. 2017, Roberts et al. 2021). Estudios en PAP en el Desierto Chihuahuense como gorrión de Baird (Centronyx bairdii) y gorrión chapulín (Ammodramus savannarum) demostraron que sus poblaciones decrecen a una tasa anual de -2.0 y -2.5%, respectivamente, con tasas de sobrevivencia invernal bajas (Macías-Duarte et al. 2017, Sauer et al. 2017).
Para estudiar el clima y sus efectos en PAP se requiere información cuantitativa, la cual está disponible en Bases de Datos Libres (BDL) como la del Servicio Meteorológico Nacional (SMN) y Bioclim (BIO) (Hijmans et al. 2005, Colorado 2010). Las variables mensuales disponibles son: temperatura mínima (TMI o C), temperatura promedio (TPR o C) temperatura máxima (TMA o C), precipitación (PRE mm) y elevación (m) del período 1950 al 2020 (Hijmans et al. 2005, Colorado 2010). La TPR (o C) mensual a su vez puede promediarse para representar un año o un período de tiempo específico, de esta forma puede obtenerse la temperatura promedio del período (TPP o C). La PRE (mm) mensual puede sumarse para representar un año o un período de tiempo específico, así puede obtenerse la precipitación anual o de un período (PRP mm) (García 1988, González 2012). Las variables TPP (o C) y PRP (mm) pueden relacionarse aritméticamente para estimar el índice de humedad (IH) y aridez (IA) los cuáles pueden mostrar variaciones por posibles diferencias climáticas en la distribución geográfica de PAP (García 1988, Beck et al. 2006, CONABIO 2008, González 2012).
En el noreste de México se ubican hábitats fragmentados donde se ha observado la presencia del gorrión de worthen (Spizella wortheni), su distribución geográfica no se ha actualizado en 109 años (Wege et al. 1993). El ave es de importancia biológica y ecológica, su estatus de riesgo a nivel nacional e internacional es en peligro (SEMARNAT 2010, BirdLife International 2024). Los estudios en S. wortheni se han abocado a reportar fenómenos como la anidación (Garza de León et al. 2007, Canales-del Castillo et al. 2010), comportamiento en la época reproductiva y no reproductiva y densidad (Canales-Delgadillo et al. 2007). Se ha investigado la vegetación de los sitios donde se le ha observado, así como sus hábitos de forrajeo (Scott-Morales et al. 2008, Canales-Delgadillo et al. 2010, Heredia-Pineda et al. 2017). Así como en la prevalencia de sus parásitos intestinales (Canales-del Castillo et al. 2018), entre otros.
A pesar de lo anterior, no ha habido estudios que focalicen en el tema climático de la especie y mucho menos que lo comparen con su distribución actual (DA) (Wege et al. 1993, Loarie et al. 2009, Dawson et al. 2011). El ave ha sido observada los últimos 30 años en algunas localidades que se restringen a los estados de Coahuila, Nuevo León y San Luis Potosí (Canales-del Castillo et al. 2010, Canales-Delgadillo 2010, Canales-Delgadillo 2012). Por ello, se sabe que su distribución histórica (DH) ha disminuido, experimentado una contracción (Wege et al. 1993). De esta forma, el generar información que pueda ser útil para evaluar las condiciones climáticas en S. wortheni desde un punto de vista de cambios en la DH y DA, podría ser utilizada para explicar su contracción geográfica (Beck et al. 2006, CONABIO 2008, Dawson et al. 2011). La disponibilidad de información de clima en bases de datos libres en períodos de tiempo de aproximadamente 50 años (Hijmans et al. 2005, Colorado 2010) y el estatus de conservación de S. wortheni motivaron a realizar la presente investigación. El objetivo del estudio fue hacer un análisis estadístico descriptivo utilizando bases de datos libres de clima para buscar una explicación de la contracción de la distribución histórica de S. wortheni. Así como, su prevalencia en la distribución actual en los últimos 30 años utilizando índices de humedad y aridez.
Materiales y métodos
Área de estudio
La presente investigación consideró la distribución histórica (registros 1-15) de S. wortheni, que incluyó nueve estados de México y uno de Estados Unidos en los últimos 109 años (Figura 1) (Wege et al. 1993). La superficie se encuentra en el desierto Chihuahuense, la vegetación es el matorral xerófilo y microfilo con amplias distancias entre un registro y otro. El clima predominante en el área de estudio es de dos tipos, seco árido (BS) con TPP entre 11 y 22 ° C y PRP de 436.7 mm. Los segundos son cálidos templados (Cf y Cw), con TPP entre 9 y 16.5 ° C y PRP de 518 mm (Figura 2) (Hijmans et al. 2005, Colorado 2010).
Figura 2 Representación del clima del área de estudio. En rojo temperatura promedio (TPP oC), en azul precipitación (PRP mm).
Para la investigación se cuenta con coordenadas geográficas del ave (anidación, observación de machos y hembras, grupos de aves forrajeando e individuos solos). Estos representaron los registros geográficos y de presencia de la especie en el rango geográfico estudiado. Según la fuente de información los datos fueron tomados en el período de 1884 a 1993 (Wege et al. 1993, CONABIO 2008).
Base de datos geográfica de Spizella wortheni
Las localidades estudiadas de la distribución histórica fueron representadas por 15 registros de coordenadas (Figura 1), se proyectaron en software de GPS (Global Positioning System) Mapsource® con el Datum WGS84 (World Geodesic System 1984). Posteriormente, se visualizaron en Qgis® con la extensión SHP y en Google Earth Pro® como KML (Keyhole Markup Language). Para comparar la distribución histórica, se ubicaron 9 ocurrencias (Figura 1, registros 16-24) todos con eventos de anidación y que representaron la distribución actual (Garza de León et al. 2007, Scott-Morales et al. 2008, Canales-del Castillo et al. 2010. Canales-Delgadillo et al. 2010, Canales-Delgadillo et al. 2012). La base de datos geográfica total fue de 24 registros; en Excel® se verificó la no duplicidad de coordenadas.
Fuente de información y variables climáticas a estudiar
Para las 24 localidades, se obtuvo de la Base de Datos Libres del SMN a través de sus estaciones climatológicas (Colorado 2010), las variables mensuales TMI (o C), TPR (o C), TMA (o C) PRE (mm) y elevación (m). El período de los datos fue de 1950 al 2010 de las normales climatológicas, se consideraron las estaciones más cercanas a las localidades de la distribución histórica y distribución actual de S. wortheni. Con la TPR (o C) mensual se obtuvo la temperatura promedio del período (TPP o C). Para la PRE (mm) mensual se obtuvo la suma de precipitación del período (PRP mm) (García 1988, González 2012). Se tomó la temperatura máxima y mínima de la TPP y por diferencia se calculó la oscilación del período (OSC o C). Utilizando las mismas ubicaciones de las estaciones meteorológicas del SMN, se consultaron las variables climáticas de BIO (WorldClim Ver. 1.04). Los períodos de datos climáticos de las bases de datos libres fueron distintos, así como los formatos de archivos. Para el SMN, HTML (HyperText Markup Language) y TXT (Archivo de Formato Texto). Para BIO, capas de información BIL (Banda Intercalada por Línea) que deben ser visualizadas en software de SIG (Sistemas de Información Geográfica) como Qgis®.
También, se obtuvo el clima de cada localidad a través de la clasificación climática de Köppen actualizada por los cambios espacio temporales de la segunda mitad del siglo XX a nivel de escala continental (Beck et al. 2006, CONABIO 2008).
Para calcular el IH de Lang y el IA de Dantin y Revenga (%) (García 1988, González 2012) para las localidades de las dos bases de datos libres, se utilizó:
Dónde: IH = índice de humedad, IA = índice de aridez, PRP = precipitación del período (mm), TPP = temperatura promedio del período (oC).
Análisis estadístico de las variables climáticas de la distribución geográfica de Spizella wortheni
Para el manejo estadístico de la información se utilizó Excel®. Se elaboró una matriz de los promedios de las variables del período de los datos de cada una de las Bases de Datos Libres. Es decir, se tomaron la TMI (o C), TPR (o C), TMA (o C), OSC (o C), PRE (mm), IH e IA (%) para cada localidad. Se estimó la asociación entre todos los pares formados por las variables a través del coeficiente de concordancia τ de Kendall (Conover 1999). Con la mayor significación estadística entre pares de variables (P < 0.05) se clasificó la información en k = grupos (k =
Resultados y discusión
Variables climáticas obtenidas para localidades de Spizella wortheni
Los valores promedio de: los intervalos
Tabla 1 Estimadores estadísticos para las variables climáticas de S. wortheni.
| TMI (o C) | TPP (o C) | TMA (o C) | OSC (o C) | PRP (mm) | Elevación (m) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DH1 | 10.99±1.64 | 16.30±1.39 | 20.62±2.63 | 9.63±3.394 | 453.01±158.3 | 2 119.27±279.62 |
| Mínimo | 7.8 | 12.97 | 15.4 | 5.30 | 245.6 | 1 812 |
| Máximo | 13.5 | 18.27 | 25.1 | 17.10 | 781.0 | 2 670 |
| DH2 | 10.69±3.04 | 15.84±1.96 | 20.47±2.31 | 9.83±3.914 | 436.20±91.79 | 2 114.87±255.82 |
| Mínimo | 3.1 | 11.99 | 15.6 | 4.50 | 308.0 | 1 440 |
| Máximo | 12.8 | 18.33 | 24.3 | 19.30 | 610.0 | 2 561 |
| DA1 | 11.06±0.79 | 16.70±0.88 | 21.01±1.11 | 9.96±0.965 | 393.32±42.7 | 1 915.67±143.72 |
| Mínimo | 9.5 | 15.5 | 19.80 | 8.30 | 343.0 | 1 703 |
| Máximo | 11.7 | 18.0 | 22.50 | 10.80 | 466.8 | 1 920 |
| DA2 | 11.70±0.82 | 17.75±0.85 | 22.60±1.58 | 10.90±1.788 | 402.67±44.1 | 1 890.78±97.00 |
| Mínimo | 10.4 | 16.3 | 20.50 | 7.70 | 325.0 | 1 711 |
| Máximo | 12.8 | 19.4 | 25.80 | 14.30 | 459.0 | 2 213 |
TMI = temperatura mínima (o C), TPP = temperatura promedio del período (o C), TMA = temperatura máxima (o C), OSC = oscilación del período (o C), PRP = precipitación del período (mm), elevación (m), DH = Distribución Histórica, DA = Distribución Actual. 1SMN, 2BIO.
Tabla 2 Índices de humedad, aridez y clima para las localidades de S. wortheni para distribución histórica y actual.
| Localidad | Distribución | IH1 | IA (%)1 | IH2 | IA (%)2 | P < 0.01 | Clima |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1. Silver City, New Mexico, USA | DH | 22.94 | 4.36 | 34.45 | 2.90 | NS | Cfa |
| 2. Cañón del Álamo, Chih. | DH | 17.94 | 5.57 | 43.11 | 2.32 | NS | BSk |
| 3. Saltillo, Coah. | DH | 13.45 | 7.44 | 16.64 | 6.01 | NS | BSh |
| 4. Tanque de Emergencia, Coah. | DH | 27.05 | 3.70 | 23.57 | 4.24 | NS | BSk |
| 5. San Rafael, NL | DH | 26.79 | 3.73 | 25.05 | 3.99 | NS | BSk |
| 6. Los Pocitos, NL | DH | 21.04 | 4.75 | 21.64 | 4.62 | NS | BSk |
| 7. San Roberto, NL | DH | 22.21 | 4.50 | 20.64 | 4.84 | NS | BSk |
| 8. La Paz, NL | DH | 43.36 | 2.31 | 23.16 | 4.32 | NS | BSk |
| 9. Sombrerete, Zac. | DH | 33.51 | 2.98 | 38.92 | 2.57 | NS | BSk |
| 10. Venta de las Amarillas, Jal. | DH | 44.84 | 2.23 | 31.93 | 3.13 | NS | BSk |
| 11. Miquihuana, Tams. | DH | 21.71 | 4.61 | 27.00 | 3.70 | NS | Cfb |
| 12. Salinas, SLP | DH | 20.12 | 4.97 | 20.33 | 4.92 | NS | BSk |
| 13. Tepetate, SLP | DH | 24.60 | 4.07 | 25.08 | 3.99 | NS | BSk |
| 14. Limón, Ver. | DH | 30.07 | 3.33 | 26.52 | 3.77 | NS | Cfb |
| 15. Chalchicomula, Pue. | DH | 56.02 | 1.79 | 44.72 | 2.24 | NS | Cwb |
| 16. La India, NL | DA | 24.92 | 4.01 | 23.70 | 4.22 | NS | BSh |
| 17. Tanque de Emergencia, Coah. | DA | 27.05 | 3.70 | 26.08 | 3.83 | NS | BSk |
| 18. San José del Alamito, NL | DA | 23.99 | 4.17 | 22.25 | 4.49 | NS | BSh |
| 19. La Carbonera A, NL | DA | 19.29 | 5.18 | 19.94 | 5.02 | NS | BSh |
| 20. La Carbonera B, NL | DA | 22.21 | 4.50 | 21.59 | 4.63 | NS | BSh |
| 21. San Rafael, NL | DA | 26.79 | 3.73 | 24.23 | 4.13 | NS | BSk |
| 22. El Guerrero, NL | DA | 25.96 | 3.85 | 27.27 | 3.67 | NS | BSk |
| 23. El Tokio, NL | DA | 23.12 | 4.32 | 21.95 | 4.56 | NS | BSk |
| 24. El Manantial, SLP | DA | 19.40 | 5.16 | 17.82 | 5.61 | NS | BSh |
DH = Distribución Histórica, DA = Distribución Actual, IH = índice de humedad e IA = índice de aridez (%). 1SMN, 2BIO, NS = No significativo.
El SMN proporcionó a través de sus normales climatológicas información en 15 localidades de la distribución histórica de S. wortheni, permitiendo describir en forma global el clima para esa distribución; de la misma forma se hizo para Bioclim (Wege et al. 1993, Beck et al. 2006, CONABIO 2008, Akasbi et al. 2012). La información climática para la segunda base de datos libre provino de datos interpolados a una resolución aproximada de 1 km2, esta ha sido utilizada ampliamente en distintos trabajos de investigación, como distribución de especies y nichos ecológicos (Hijmans et al. 2005). No hubo diferencias significativas (P > 0.01) entre bases de datos libres (Tabla 2). Ambas proporcionaron la información necesaria para describir el clima de las localidades más extremas al noroeste y sureste de la distribución histórica de S. wortheni (1, 2, 14 y 15). En esos lugares no se ha observado al ave en los últimos 30 años. Esta acción es similar a lo que hacen los humanos, buscan mejores condiciones de clima, evitan condiciones extremas basándose en la predicción de las variaciones de lluvias. Con ello promueven cambios en el hábitat local obteniendo beneficios (Akasbi et al. 2012, Ogunrayi et al. 2016). Acción similar se ha visto en aves de pastizal (Roberts et al. 2021, Srinivasan y Wilcove, 2021, Martínez-Guerrero et al. 2022).
En el caso de S. wortheni, las localidades donde se le ha observado en la distribución actual fueron donde ha encontrado mejores condiciones para reproducirse (Garza de León et al. 2007, Scott-Morales et al. 2008, Canales-del Castillo et al. 2010, Canales-Delgadillo et al. 2010, Canales-Delgadillo et al. 2012).
Análisis de las variables climáticas de la distribución geográfica de Spizella wortheni
El IH de Lang y IA de Dantin y Revenga (%), aportaron información cuantitativa global y adicional para las localidades estudiadas. El valor más alto de la asociación de Kendall entre pares de variables (Tabla 3) fue para PRP con IH (τ = 0.866, P < 0.05) y PRP con IA (τ = -0.866, P < 0.05). Al estimar k = 3 grupos de PRP, pudo estimarse la TPP (o C), IH, IA (%) y elevación (m) (Tabla 4). Se obtuvieron intervalos de la forma
Tabla 3 Coeficientes de correlación (τ de Kendall) para las variables climáticas de localidades de S. wortheni a para distribución histórica.
| TMI (oC) | TPP (oC) | TMA (oC) | OSC (oC) | PRP (mm) | IH | IA (%) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TMI (oC) | |||||||
| TPP (oC) | 0.454 | ||||||
| TMA (oC) | 0.059 | 0.605 | |||||
| OSC (oC) | -0.253 | 0.293 | 0.692 | ||||
| PRP (mm) | 0.068 | -0.259 | -0.304 | -0.395 | |||
| IH | -0.068 | -0.393 | -0.405 | -0.395 | 0.866 | ||
| IA (%) | 0.068 | 0.393 | 0.405 | 0.395 | -0.866 | -0.999 |
TMI = temperatura mínima (o C), TPP = temperatura promedio del período (o C), TMA = temperatura máxima (o C), OSC = oscilación del período (o C), PRP = precipitación del período (mm), IH = índice de humedad, IA = índice de aridez (%), aEn negrita coeficientes de correlación significativos (P < 0.05).
Tabla 4 Estimadores estadísticos para las variables climáticas por grupos en localidades de S. wortheni.
| Grupo | PRP (mm) | TPP (oC) | IH | IA (%) | Elevación (m) |
|---|---|---|---|---|---|
| I | 245 a 424 | 16.58±1.51 | 21.56±4.54 | 4.84±1.15 | 2 073.11±268.49 |
| II | 425 a 604 | 16.59±0.62 | 29.12±3.81 | 3.47±0.42 | 2 118.33±256.39 |
| III | 605 a 784 | 15.19±1.34 | 48.07±6.92 | 2.11±0.28 | 2 255.00±398.22 |
Las localidades más extremas de la distribución histórica de S. wortheni tuvieron los valores más altos de OSC (1. 17.00 o C, 2. 17 o C). Esto fue consecuencia de las TMI (o C) más bajas y TMA (o C) más altas. En el caso de 14. Limón fue la menos árida dentro de las áridas y en consecuencia la más húmeda, tuvo una OSC de 6.30 o C. En las tres localidades extremas no hubo registros en los últimos 30 años de S. wortheni (Canales-Delgadillo et al. 2008, Canales-del Castillo et al. 2010).
Sabiendo que la distribución actual de S. wortheni se restringe a los estados de Coahuila, Nuevo León y San Luis Potosí, los reportes son específicos hacia reproducción (Garza de León et al. 2007, Canales-Delgadillo et al. 2007, Canales-del Castillo et al. 2010, Heredia-Pineda et al. 2017). Por ello, la importancia de la descripción climática de las localidades aquí reportadas, las cuáles mostraron que S. wortheni ha preferido en los últimos 30 años localidades de zona de desierto y zonas áridas (González 2012, Roberts et al. 2021, Martínez-Guerrero et al. 2022). Dichas condiciones han sido proporcionadas al centro superior en los cuadrantes I y IV, en localidades lo suficientemente cálidas en los meses fríos de la distribución actual. Es posible que S. wortheni se distribuya más ampliamente en otros hábitats del país y en forma lógica un ave puede llegar a otros lugares con características similares a las descritas en este estudio. Se encontró que varias localidades de la distribución histórica y actual fueron ecotonos vecinos a colonias activas de C. mexicanus, lo que quizás sea una relación ecológica entre el ave y el mamífero (Estrada-Castillón et al. 2010, González-Uribe et al. 2024).
La descripción de clima en las localidades de la DA comparativamente con la DH mostraron que el cambio de clima ha sido uno de los motivos por los que S. wortheni ya no se observe en algunos de ellos. Los valores de TPP (o C) y PRP (mm) de las áreas de anidación son útiles para obtener el IH e IA (%) los cuáles mostraron que el ave prefirió ecotonos vecinos a colonias activas de C. mexicanus. Esta relación ecológica es de importancia para ambas especies a través del clima de esos lugares, en el rango de distribución de S. wortheni. La dinámica de las variables estudiadas a través del tiempo mostró que las variaciones en el pasado (30 años) cambiaron de tal forma que el ave ha buscado las condiciones para reproducción en el presente en la distribución actual. La contracción del rango geográfico del ave ha respondido al cambio de clima en el período de estudio, se puso en evidencia la posibilidad que siga buscando condiciones adecuadas en otros hábitats. Las Bases de Datos Libres del Servicio Meteorológico Nacional y Bioclim pueden ser utilizadas en forma equivalente para la descripción del clima de las localidades del área de estudio obteniendo resultados estadísticamente similares.
