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Revista Chapingo serie ciencias forestales y del ambiente

On-line version ISSN 2007-4018Print version ISSN 2007-3828

Rev. Chapingo ser. cienc. for. ambient vol.30 n.2 Chapingo May./Aug. 2024  Epub Oct 29, 2024

https://doi.org/10.5154/r.rchscfa.2023.11.056 

Artículos científicos

Zonas de transferencia de semillas para la reforestación en la Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca y la Meseta Purépecha ante el cambio climático

Gyorgy E. Manzanilla-Quijada1 
http://orcid.org/0000-0002-2806-8352

Verónica Osuna-Vallejo1  2 
http://orcid.org/0000-0003-2802-201X

Ana Gabriela Zacarías-Correa1 
http://orcid.org/0000-0002-7914-3818

Erika Gómez-Pineda1  3 
http://orcid.org/0000-0002-3085-6518

José L. Gallardo-Salazar1 
http://orcid.org/0000-0002-6172-2942

Cuauhtémoc Sáenz-Romero1  4  * 
http://orcid.org/0000-0002-8945-3959

1Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales. Av. San Juanito Itzícuaro s/n, col. Nueva Esperanza. C. P. 58330. Morelia, Michoacán, México.

2Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología (CONAHCYT). Investigadoras e Investigadores por México.

3Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Investigaciones en Geografía Ambiental. Antigua Carretera a Pátzcuaro núm. 8701. C. P. 58190. Morelia, Michoacán, México.

4Laboratorio Nacional CONAHCYT de Biología del Cambio Climático (LNCBioCC), México.


Resumen

Introducción

La reforestación y restauración de los ecosistemas forestales son cada vez más difíciles en el contexto del cambio climático.

Objetivos

Definir zonas de transferencia de semillas para reforestación en la Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca y el programa ‘Sembrando Vida’ en la Meseta Purépecha, para compensar el cambio climático.

Materiales y métodos

Se generaron mapas para visualizar dónde se predicen las condiciones climáticas idóneas para la reforestación con plántulas de semilla colectada en zonas delimitadas bajo un clima de referencia (1961-1990) que se proyecta ocurrirá (escenario RCP 4.5, 2050) en sitios distintos. Se utilizó una zonificación climática (basada en la temperatura del mes más frío e índice de aridez) y capas de hábitat climático propicio para Pinus pseudostrobus y Abies religiosa del periodo de referencia (1961-1990) y proyectado (década 2060).

Resultados y discusión

Las áreas por reforestar serán más cálidas en el futuro, por lo que se requiere semilla de sitios, en promedio, 3 °C más cálidos. Se estimó una reducción de aproximadamente 50 % de la superficie del hábitat climático propicio de P. pseudostrobus y A. religiosa. Tal reducción ocurre en el límite inferior altitudinal denominado ‘límite xérico’, por lo que será necesario el reemplazo de estas por especies adaptadas a sitios más cálidos.

Conclusiones

Se recomienda el traslado de las fuentes de semillas de lugares más cálidos (+3 °C) y secos a sitios de plantación actualmente más húmedos y fríos. Este enfoque proporciona una herramienta útil para decidir la fuente de semilla bajo un manejo forestal adaptativo ante el cambio climático.

Palabras clave Abies religiosa; climatipo; hábitat climático; Pinus pseudostrobus; Sembrando Vida

Abstract

Introduction

Reforestation and restoration of forest ecosystems are increasingly difficult with climate change.

Objective

Define seed transfer zones for reforestation in the Monarch Butterfly Biosphere Reserve and the ‘Sembrando Vida’ program in the Meseta Purépecha to mitigate climate change.

Materials and methods

Maps were generated to visualize where the ideal climate conditions for reforestation are projected to occur (RCP 4.5 scenario, 2050) at different sites using seedlings collected in delimited areas under a reference climate (1961-1990). A climate zone system was used (based on the temperature of the coldest month and an aridity index) and layers of suitable climatic habitat for Pinus pseudostrobus and Abies religiosa for the reference (1961-1990) and projected (2060 decade) period.

Results and discussion

The areas to be reforested will be warmer in the future, requiring seed from sites, on average, 3 °C warmer. A reduction of approximately 50 % of the area of climatically favorable habitat for P. pseudostrobus and A. religiosa was estimated. This reduction occurs at the lower altitudinal limit called the 'xeric limit’; therefore, it will be necessary to replace them with species adapted to warmer sites.

Conclusions

Moving seed sources from warmer (+3 °C) and drier sites to currently wetter and cooler planting sites is recommended. This provides a useful tool for deciding the seed source under adaptive forest management facing climate change.

Keywords Abies religiosa; climatypes; climate habitat; Pinus pseudostrobus; ‘Sembrando Vida’ program

Introducción

La composición de los ecosistemas forestales y sus recursos genéticos se ven afectados por procesos que amenazan su conservación, como son la sobrexplotación, la conversión de uso del suelo, la contaminación, los incendios forestales y sobre todo el cambio climático (Soni & Ansari, 2017). Esto provoca alteraciones en la distribución, estructura y abundancia de las especies arbóreas en los bosques, lo que conduce a la reducción del tamaño de las poblaciones localmente adaptadas o a su desaparición (Urban, 2015).

Las proyecciones globales en un contexto de cambio climático sugieren incrementos en las temperaturas medias anuales, sequías y cambios en los eventos de precipitación (Hammond et al., 2022; Sáenz-Romero et al., 2010). Para México, se estima una reducción media del 9 % de las precipitaciones para el año 2060 (Sáenz-Romero et al., 2010). Algunas especies de ecosistemas forestales están amenazadas por los efectos del cambio climático, especialmente en los ambientes húmedos, donde se prevén cambios hacia la aridez (Castellanos-Acuña et al., 2018; Sáenz-Romero et al., 2010, 2016). La evolución del clima aumentará la probabilidad, frecuencia e intensidad de fenómenos meteorológicos extremos como olas de calor, olas de frío, inundaciones y sequías (Hansen et al., 2012; Walsh et al., 2013). Como consecuencia, en los bosques, varias especies y poblaciones de árboles podrían no adaptarse con rapidez suficiente a las nuevas condiciones climáticas, debido a limitaciones en su capacidad de migración por medios naturales y en su plasticidad fenotípica (Gray & Hamann 2013; Sáenz-Romero et al., 2016). Esto será más drástico para las especies de ecosistemas geográficamente confinados, en particular las montañas, de modo que varias tenderían a desplazar su distribución hacia otras latitudes y altitudes (Gutiérrez & Trejo, 2014). Esto es especialmente cierto para las poblaciones arbóreas situadas en los limites xéricos de las especies que se ubican en el límite altitudinal inferior o sur (en el hemisferio norte) de su distribución natural (Mátyás, 2010). Por ello, el cambio climático representa retos importantes para los manejadores de los bosques (Sáenz-Romero et al., 2016).

Los programas de reforestación y restauración son las acciones más comunes para la recuperación de la cobertura vegetal (Castro et al., 2021). En México, los datos de los programas de reforestación durante el periodo 2004-2016 indican que la tasa de supervivencia anual por estado para diferentes ecosistemas se registró entre 30 y 53 %, con un promedio general de 43 % (Prieto et al., 2018). Esta escasa supervivencia y crecimiento de las plantas utilizadas se ha atribuido con frecuencia al uso del germoplasma de procedencias inadecuadas (Crow et al., 2018; O'Neill et al., 2014; Tomita et al., 2017). En las últimas dos décadas, México ha implementado programas de reforestación y restauración como el Programa Nacional de Reforestación, el Programa de Desarrollo de Plantaciones Forestales y el actual programa ‘Sembrando Vida’, que han incrementado la demanda de germoplasma. Dicho programa es uno de los mayores esfuerzos de reforestación del gobierno federal (2018-2024) con una gran inversión destinada a la reducción de la desigualdad social y a la restauración de la cobertura forestal y agroforestal en sitios degradados, lo cual podría proporcionar ingresos económicos y servicios ambientales (captación de agua, carbono y preservación de la biodiversidad) en el futuro. El programa ‘Sembrando Vida’, al ser operado en su componente forestal por la Secretaría del Bienestar y no por la Comisión Nacional Forestal (CONAFOR), aparentemente, no ha considerado aspectos técnicos importantes que podrían mejorar la supervivencia y el crecimiento de las reforestaciones y restauraciones, y parece ignorar los impactos esperados del cambio climático (Gallardo-Salazar et al., 2023). Estos últimos son los de mayor importancia en la planeación de las reforestaciones, ya que son y serán progresivamente más severos (Astudillo-Sánchez et al., 2017; Ipinza & Gutiérrez, 2014; Sáenz-Romero et al., 2020).

La insuficiencia de cumplimiento de la normatividad para la gestión del germoplasma que garantice el suministro de semillas y mejore las tasas de sobrevivencia son los principales retos que enfrentan las instituciones y organizaciones dedicadas a la reforestación y restauración (CONAFOR, 2018; Pike et al., 2020; Prieto-Ruiz & Goche-Télles, 2016). Todo ello, a pesar de que desde 2014 se han estipulado y publicado criterios en la norma mexicana NMX-AA-169-SCFI-2016 “Establecimiento de Unidades Productoras y Manejo de Germoplasma Forestal”, misma que regula los procesos de colecta, transporte, almacenamiento, procesamiento, evaluación y certificación para mejorar la calidad de las plantas utilizadas en la reforestación (Secretaría de Economía, 2016).

Las zonas de movimiento de germoplasma desempeñan un papel clave para la mitigación de los problemas de adaptación de las plantas en los sitios de reforestación (Hamann et al., 2011; Pike et al., 2020). El movimiento de germoplasma consiste en la recolección de semillas (en algunos casos, esquejes para propagación asexual), producción de plántulas en vivero y reforestaciones en sitios donde se prevé un hábitat climático adecuado de la fuente de semillas en el futuro ( Castellanos-Acuña et al., 2014, 2015; Sáenz-Romero et al., 2016). Según St. Clair et al. (2013) y Havens et al. (2015), las zonas de recolección de semillas se designan superponiendo alguna combinación de variables climáticas y delimitando áreas comunes como una zona de recolección de semillas donde la especie de interés se distribuye, para desplazarlas a las áreas con clima adecuado para su desarrollo. Las zonas de transferencia de semillas son áreas geográficas donde el germoplasma de una población nativa puede ser trasladado con base en condiciones ambientales (presentes o futuras) similares a los del origen de la semilla, para disminuir los riesgos mínimos de adaptación inadecuada.

El objetivo del estudio fue definir zonas de transferencia de semillas para actividades de reforestación en la Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca (RBMM) en Michoacán y Estado de México, y el programa ‘Sembrando Vida’ en la Meseta Purépecha en Michoacán, considerando cambio climático. Con ello se espera generar una herramienta útil para decidir la fuente de semilla y su área de destino, intentando incorporar un elemento que se adapte al cambio climático, al reconocer que el clima propicio para una población forestal ocurrirá en un sitio distinto al actual. Si bien se pretende fortalecer la operación del programa ‘Sembrando Vida’, las recomendaciones de uso de la zonificación podrían usarse para cualquier programa de reforestación y restauración.

Materiales y métodos

Áreas de estudio

Las áreas de estudio están conformadas por la Meseta Purépecha en Michoacán, con una superficie aproximada de 660 000 ha, y la RBMM en la frontera entre Michoacán y Estado de México, con una superficie aproximada de 56 256 ha; ambas se encuentran en la Faja Volcánica Transmexicana (Figura 1).

Figura 1 Divisiones políticas de México, regiones geográficas prominentes y áreas de estudio: Meseta Purépecha en Michoacán y Reserva de la Biósfera Mariposa Monarca (RBMM) en la frontera de Michoacán y Estado de México. En la Meseta Purépecha se indica la comunidad indígena de Nuevo San Juan Parangaricutiro (NSJP) y el Área Natural Protegida (ANP) Pico de Tancítaro. 

Se prioriza el análisis en la región indígena de la Meseta Purépecha, conformado por la comunidad indígena de Nuevo San Juan Parangaricutiro (NSJP), Paracho, Cherán, Chilchota, Nahuatzen, Tancítaro y Taretan que cuentan con apoyos económicos para beneficiarios del programa federal ‘Sembrando Vida’ (Figura 2). Las elevaciones en esta región oscilan entre 1 600 a 3 860 m. El clima dominante es templado subhúmedo con precipitaciones entre 800 y 1 100 mm anuales, aunque la topografía accidentada de la región produce gran variedad de microclimas. La vegetación consiste principalmente en bosques de pino-encino, coníferas y agricultura (Hall et al., 2015).

La RBMM sirve de refugio invernal de la mariposa monarca Danaus plexippus (L.) con elevaciones entre 1 800 a 3 640 m con pendientes pronunciadas (Figura 2). El clima es templado subhúmedo con lluvias en verano con precipitación media anual de 830 mm y temperatura media anual de 15 °C. Las elevaciones más bajas se caracterizan por tener bosque templado de pino-encino y parcelas agrícolas principalmente de temporal. A mayor altitud se encuentra el bosque de oyamel (Abies religiosa [Kunth] Schltdl. & Cham.), hábitat de la mariposa monarca, con manchones de pastizal y zonas arbustivas (de Azcárate Cornide et al., 2003).

Figura 2 Descripción de las áreas de estudio: A) Meseta Purépecha, Michoacán, y parcelas beneficiadas por el programa ‘Sembrando Vida’ y B) Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca en la frontera de Michoacán y Estado de México.  

Datos climáticos y modelación de hábitat

Se obtuvieron datos de Castellanos-Acuña et al. (2018), cuyos archivos de modelos de representación vectorial (shapefiles) se encuentran en el repositorio digital disponible en https://doi.org/10.5281/zenodo.1052141. Estos proporcionan un sistema de zonas de semillas para México con base en un clima de referencia (1961-1990), un clima reciente (1991-2010) y el clima proyectado para el promedio del periodo 2041-2070, al cual nos referiremos por simplicidad como 2050 (Wang et al., 2016; https://sites.ualberta.ca/~ahamann/data/climatena.html). La zonificación climática se generó a partir de la temperatura media del mes más frío (MCMT, por su acrónimo en inglés) y un índice de aridez [AI = (temperatura media anual + 10) / (precipitación/1 000)], para representar la relación entre la temperatura y la humedad disponible para las plantas (Bower et al., 2014). Los valores más elevados indican mayor aridez.

Los intervalos correspondientes para la MCMT están conformados cada 3 °C. Los intervalos del índice de aridez son variables en valores absolutos, pero tienen aproximadamente el mismo ancho bajo una transformación logarítmica. La superposición de estas dos variables climáticas para el periodo de referencia (1961-1990) resultó en 63 zonas climáticas (detalles en Castellanos-Acuña et al., 2018). Posteriormente, ese mismo criterio de zonificación se utilizó para un escenario proyectado a futuro de la Trayectoria de Concentración de Gases de Efecto Invernadero Representativa de Forzamiento Radiativo (RCP) 4.5 W∙m-2. Este escenario se considera relativamente optimista; no se usó un escenario pesimista (RCP 8.5 W∙m-2), porque implicaría un movimiento excesivo del germoplasma en el presente, que generaría un riesgo de daño por heladas en las plántulas de reforestación. Si bien las cuadrículas de datos climáticos bajo el escenario de referencia y proyectado de Castellanos-Acuña et al. (2018) tienen una resolución espacial de 1 km2, para el presente trabajo se redujo a 400 x 400 m con el fin de mejorarla.

Como complemento para decidir las fuentes de semilla y las áreas de destino, se utilizaron datos del modelado del hábitat climático de P. pseudostrobus Lindl. y A. religiosa del periodo de referencia (1961-1990) y del futuro (década centrada en 2060) generados por Gómez-Pineda et al. (2020). Las especies en estudio tienen importancia ecológica, económica y de conservación, las cuales se distribuyen desde las partes altas y bajas de las provincias fisiográficas de México. Tal es el caso de la importancia económica de P. pseudostrobus (2 200-3 000 m; Farjon, 1997) para producción de madera para aserrío; asimismo, el bosque denso de A. religiosa (2 400-3 600 m) es de gran importancia para la conservación de la mariposa Monarca que pasa el invierno en la RBMB.

El objetivo de la zonificación fue buscar un acoplamiento con el clima de la década centrada en el año 2050 o 2060. Si se eligiera un escenario más cercano (2030, por ejemplo) se corre el riesgo de que la trasferencia de fuentes de semilla sea un traslado climático insuficiente y los árboles plantados nuevamente estarán estresados al llegar a la edad reproductiva o de talla comercial. Un escenario más lejano (2090, por ejemplo) implica el riesgo de que las plántulas sean plantadas en un sitio demasiado frío en el presente y sufran un daño severo por heladas.

Hábitat climático

El porcentaje de cambio del hábitat climático propicio para P. pseudostrobus y A. religiosa se estimó a partir del modelaje de Gómez-Pineda et al. (2020) del área de recolección de semillas y el área de reforestación (deployment) proyectado para cada especie arbórea, con base en el escenario contemporáneo y futuro para el promedio del periodo 2056-2065, al cual nos referiremos por simplicidad como década centrada en 2060 (Sáenz-Romero et al 2010; https://charcoal2.cnre.vt.edu/climate/). El cambio de hábitat se determinó con la fórmula: % de cambio = [(S1-S0) / S0] * 100 %; donde, S0 es la superficie total que ocupa su hábitat climático propicio en el área de estudio de acuerdo con el periodo de referencia (1961-1990) y S1 es la superficie total que se proyecta ocupará en la década centrada en 2060. Esto con el fin de visualizar la reducción del hábitat climático de las especies en estudio en la Meseta Purépecha y RBMM.

Zonas de transferencia de semillas

La superficie donde efectivamente hay vegetación forestal (debido a que el hábitat climático usualmente sobrestima el área realmente ocupada) se obtuvo de la capa de información de presencia de bosques templados publicada en Latorre-Cárdenas et al. (2023). La presencia de P. pseudostrobus y A. religiosa se identificó en la base de datos del Inventario Nacional Forestal y de Suelos (INFyS) producido por la CONAFOR 2015-2020 (https://snmf.cnf.gob.mx/datos-del-inventario/ ). A partir de los datos mencionados y del rango altitudinal de la distribución de cada especie en el terreno, se sobrepusieron dichas capas al hábitat climático de cada especie, estimado por Gómez-Pineda et al. (2020), en el programa QGIS versión 3.32.1 (QGIS, 2023), para la ubicación de sitios con árboles potencialmente productores de semilla. Igualmente, se sobrepuso la capa de las Zonas de Movimiento de Germoplasma, señaladas en la norma NMX-AA-169-SCFI-2016 (Secretaría de Economía, 2016), las cuales están definidas como áreas con características ecológicas y climáticas relativamente similares.

Finalmente, se generaron mapas de climatipos, una subdivisión del hábitat climático propicio para cada especie que resulta de superponer en él la zonificación climática basada en los intervalos de MCMT e índice de aridez. Esto a fin de verificar (al menos parcialmente) el hecho de que las poblaciones están adaptadas a una porción del hábitat climático propicio de la especie y no a la totalidad de él (ver Sáenz-Romero et al., 2012b y Ortiz-Bibian et al., 2017 para P. pseudostrobus y A. religiosa, respectivamente). El concepto usado de climatipo es similar al desarrollado por Tchebakova et al. (2005) en cuanto a que la subdivisión se hace con base en intervalos de valores climáticos; sin embargo, en el presente estudio, el tamaño de los intervalos no se basó en la diferencia mínima significativa entre procedencias, obtenida en ensayos de jardín por dichos autores, sino en la zonificación de Castellanos-Acuña et al. (2018).

Resultados y discusión

Zonas climáticas para la colecta de semillas y zonas climáticas para la reforestación

La delimitación de zonas de colecta de semillas (clima de referencia 1961-1990) y de destino para la reforestación (clima proyectado para la década 2050, escenario RCP 4.5) en la Meseta Purépecha y la RBMM resultó en 19 zonas climáticas de las 63 reportadas para México (Castellanos-Acuña et al. 2018; Figura 3). La MCMT refleja los gradientes altitudinales con áreas cálidas en altitudes menores (en la dirección de la Depresión del Balsas) y áreas más frías en las montañas.

Figura 3 Zonas climáticas para la colecta de semillas (definidas bajo un clima de referencia 1961-1990) y zonas de destino para reforestación bajo un clima futuro (2050, RCP 4.5), resultantes de la intersección de la temperatura media del mes más frío (MCMT) y el índice de aridez, para la Meseta Purépecha y la Reserva de la Biósfera Mariposa Monarca (RBMM). Las flechas indican dónde ocurrirá el clima que actualmente ocurre en un sitio dado (flechas rojas) y cómo podría ser el movimiento de germoplasma en el presente para compensar el cambio climático proyectado (flechas negras). 

Bajo el clima contemporáneo de referencia, en la región de la Meseta Purépecha, las zonas más frías se encuentran en las partes altas de los municipios de Los Reyes y Tancítaro con elevaciones de 2 794 a 3 840 m; en contraste, las regiones más cálidas se ubican en el sur de Uruapan y Taretan, con rangos altitudinales de 630 a 1 800 m (Figura 3A). Para el caso de la RBMM, las zonas más frías se encuentran en San José del Rincón y Villa de Allende, y las zonas más cálidas en la parte sur del municipio de Donato de Guerra del Estado de México (Figura 3C). No obstante, ambas regiones serán más cálidas y secas en el futuro acorde con las proyecciones para el año 2050 (Figura 3B y 3D). Dichos cambios se pueden apreciar comparando la zonificación bajo los climas de referencia (1961-1990) y el proyectado al futuro (2050). Por ejemplo, en la Meseta Purépecha, en el futuro se reducen significativamente las áreas color verde y azul (en sus márgenes que corresponden a menor altitud) que en lo general corresponden a bosques dominados por P. pseudostrobus (Molina-Sánchez et al., 2019). De manera similar, dentro de la RBMM se reducen las áreas de colores azul oscuros que, en lo general, corresponden a los bosques de oyamel (de Azcárate Cornide et al., 2003; Sáenz-Romero et al., 2012a).

La reducción de las zonas climáticas propicias para coníferas en la Meseta Purépecha y en la RBMM generarán desacoplamiento entre las áreas ocupadas actualmente por las poblaciones forestales y el sitio donde ocurrirá el clima para el cual se han adaptado mediante un largo proceso evolutivo (Sáenz-Romero et al., 2016). En otras palabras, el clima en el cual las poblaciones forestales han evolucionado ocurrirá en el futuro en un lugar diferente (a mayor altitud en nuestro caso) o incluso podría desaparecer por completo (Rehfeldt et al., 2012). Este desplazamiento del clima propicio ocurrirá a una velocidad mucho mayor que el eventual desplazamiento de las poblaciones forestales por medios naturales (dispersión de semillas y colonización de nuevos sitios). Por ello, los árboles que permanecerán en un sitio con clima adverso sufrirán progresivamente más estrés por sequías más cálidas, lo que los predispondrá al ataque de plagas y enfermedades y, eventualmente, a la muerte (Gómez-Pineda et al., 2020; Hammond et al., 2022; Rehfeldt et al., 2014; Sáenz-Romero et al., 2016, 2023; Seda & Ömer, 2019).

Los efectos del desacoplamiento entre poblaciones forestales y clima propicio ya son observables. En la Meseta Purépecha se ha detectado defoliación de ramas durante la época de sequía en el límite xérico de P. pseudostrobus. Las ramas de los árboles que con frecuencia ya no se recuperan durante la siguiente temporada de lluvias, acumulan ramas muertas hasta un umbral en el que se debilitan seriamente, y estas son candidatas al ataque de escarabajos descortezadores, causando la muerte total del árbol (López-Toledo et al., 2017). De manera similar, se observó defoliación en A. religiosa en la RBMM (Sáenz-Romero, 2015) y en el cerro Tláloc (Flores-Nieves et al., 2011), aparentemente relacionada con el cambio climático.

Tal situación hace necesario un manejo proactivo para el reacoplamiento de las poblaciones forestales al clima propicio, pero que ocurrirá en un lugar distinto. Como estrategia general, independientemente de la especie forestal, es posible utilizar la zonificación climática de la Figura 3 como guía para la transferencia de semillas que tenga como objetivo la aproximación a tal reacoplamiento. La forma de proceder sería la siguiente:

  1. Seleccionar el sitio a reforestar en el mapa de la zonificación climática contemporánea (clima de referencia 1961-1990) (Figuras 3A o 3C).

  2. Ubicar el mismo sitio a reforestar, pero en el mapa de zonificación climática del 2050 (Figuras 3B o 3D) a fin de determinar el clima posible en el futuro.

  3. Regresar al mapa del clima contemporáneo (Figuras 3A o 3C) y ubicar las zonas donde actualmente se encuentra el clima que ocurrirá en el futuro en el sitio a reforestar. Tales zonas del contemporáneo son las zonas de coleta de semilla en el presente.

El procedimiento anterior se ilustra con sitios para reforestación indicados con una estrella blanca en la Figura 3. Por ejemplo, la estrella superior del lugar de plantación, tanto dentro de la Meseta Purépecha (Figura 3A) como en la RBMM (Figura 3C), se encuentra en una zona climática azul oscuro (MCMT = 5 a 8 °C; IA = 2 a 20) y se vuelve más cálida en el futuro (azul claro, MCMT = 8 a 11 °C) y más seca (IA = 20 a 30). Para el ejemplo de la estrella inferior (Figuras 3B y 3D), la zona que se desea reforestar es azul claro y se vuelve más cálida (verde oscuro, MCMT = 11 a 14 °C, IA = 20 a 30). Para este segundo caso se sugiere la recolección de semillas bajo el clima actual (color verde), la producción de plántulas en el vivero y, posteriormente, la reforestación de sitios donde ocurrirá ese mismo clima verde, pero proyectado para el año 2050 (acorde con los mapas basados en las zonas climáticas de Castellanos-Acuña et al., 2018). En la práctica, sería recomendable que la producción en vivero se hiciera en la región climática del sitio a reforestar, a fin de facilitar la aclimatación de las plantas, aun cuando la semilla sea importada de sitios más cálidos. En otras palabras, el traslado de germoplasma del sitio elegido como fuente de semilla al sitio de plantación, es preferible, en la medida de lo posible, mediante el traslado de la semilla para el abastecimiento de los viveros y no mediante el traslado de la planta ya producida.

Ubicación de zonas de colecta y de reforestación utilizando el hábitat climático propicio

Aunque el uso de la zonificación climática descrita previamente se considera un avance, es importante advertir que, en las zonas climáticas actualmente compatibles con el clima del futuro del sitio a reforestar, podría existir o no la especie de interés con la que se desea reforestar. Lo anterior debido a que las zonas climáticas compatibles con el clima futuro, habitualmente, se encuentran a menor altitud, donde podría distribuirse una especie forestal distinta o incluso podría ya no existir vegetación arbórea original, debido al cambio de uso de suelo.

Si bien la proyección del hábitat climático puede servir de guía para la ubicación de los sitios potenciales de colecta de una especie de interés en la actualidad, el hecho de que el hábitat climático propicio esté en un lugar no garantiza que la especie esté presente. Esto puede deberse a una multitud de factores que lo impidan: efectos de competencia por otras especies, falta de propágulos que hayan colonizado previamente el sitio, tala ilegal y otros como el cambio de uso de suelo de bosque templado a huertas de aguacate en Michoacán (Latorre-Cárdenas et al., 2023).

Una manera de tener una aproximación más realista para la identificación de los lugares potenciales de colecta de semilla es superponer el hábitat climático de la especie de interés con un mapa de vegetación, en este caso de pino-encino, pino y coníferas (obtenido en Latorre-Cárdenas et al., 2023). El resultado se muestra en la Figura 4, donde es posible notar que el área ocupada por el hábitat climático propicio, tanto para P. pseudostrobus como para A. religiosa, es mucho más amplio (particularmente para la primera especie) que el área con bosque efectivamente disponible para la colecta de semilla.

Figura 4 Hábitat climático propicio para P. pseudostrobus y A. religiosa, áreas de recolección de semillas del periodo contemporáneo (1961-1990) y áreas de reforestación (deployment) para acoplarse con el clima futuro (década 2060) en la Meseta Purépecha y Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca en Michoacán y Estado de México, respectivamente. La capa de área de recolección de semilla y de reforestación están superpuestas a la capa de hábitat climático contemporáneo y futuro, respectivamente. Hábitat climático propicio basado en Gómez-Pineda et al. (2020) y superficie efectivamente cubierta por bosque de acuerdo con Latorre-Cárdenas et al. (2023)

También es importante señalar que el área para reforestar con las especies de interés es mucho más reducida cuando se consideran los efectos esperados del cambio climático, comparada con el área contemporánea potencialmente útil para la colecta de semilla en el presente (Figuras 4 y 4C), debido a la reducción progresiva del hábitat climático propicio para las coníferas, por efecto del cambio climático (Figuras 4B y 4D). Las opciones de sitios para la plantación de una especie de conífera de interés se reducen debido a que se proyecta una disminución del 48 % del hábitat climático propicio para P. pseudostrobus en la Meseta Purépecha y del 49 % en la RBMM para A. religiosa (Figura 5). Esto no es exclusivo de las dos áreas estudiadas, sino una tendencia general para los bosques templados de México (Rehfeldt et al., 2012).

Figura 5 Hábitat climático, áreas de recolección de semillas y áreas de reforestación (deployment) de las especies analizadas de acuerdo con el escenario contemporáneo (1961-1990) y proyectado (década 2060) en la Meseta Purépecha (A) y Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca (B). Se presenta la superficie total (ha) con sus porcentajes (%) de cambio respecto al presente. Se observa una importante reducción de la superficie del hábitat climático de cada taxón en el área de estudio. 

La doble reducción de opciones (arbolado escaso efectivamente presente dentro del hábitat climático propicio contemporáneo y la reducción de este en el futuro) afecta por ejemplo a los beneficiarios del programa federal ‘Sembrando Vida’ (parcelas señaladas en las Figuras 4A y 4B). Para ellos, la especie prioritaria para reforestación es P. pseudostrobus en la Meseta Purépecha. En el caso de la RBMM, las opciones de sitios para la obtención de semilla a baja altitud y de sitios para reforestación con A. religiosa son reducidas, por el cambio de uso de suelo en el límite inferior del bosque de A. religiosa y por la reducción de su hábitat propicio en el futuro, particularmente en la parte sur (Figuras 4C y 4D).

Para P. pseudostrobus y A. religiosa, la reducción de hábitat propicio ocurre en el límite inferior altitudinal, el cual ha sido denominado ‘límite xérico’ por ser más cálido y, por tanto, usualmente más seco que el resto del hábitat climático (Mátyás, 2010). Por ello, en la franja altitudinal inferior de hábitat climático que desaparecerá, será necesario considerar el reemplazo de especie por una adaptada a sitios más cálidos: P. devoniana podría sustituir a P. pseudostrobus en altitudes bajas en la Meseta Purépecha (Sáenz-Romero et al., 2012b) y P. pseudostrobus reemplazaría a la especie A. religiosa en las partes bajas de la zona de amortiguamiento de la RBMM (Ortiz-Bibian et al., 2017).

Subdivisión del hábitat climático en climatipos

La subdivisión del hábitat climático de P. pseudostrobus y A. religiosa mediante la superposición de la zonificación climática de Castellanos-Acuña et al. (2018) con el hábitat climático presente y futuro desarrollado por Gómez-Pineda et al. (2020), generó 10 ‘climatipos’ (definidos climáticamente, no con base en ensayos de procedencia en el sentido de Rehfeldt & Jaquish [2010] o de Tchebakova et al. [2005]), bajo clima contemporáneo en la Meseta Purépecha (Figura 6A) y cinco en la RBMM (Figura 6C). La proyección de esos mismos climatipos para el año 2050 muestra que los más fríos disminuirán severamente o desaparecerán, mientras que los más cálidos ampliarán su superficie (Figuras 6B y 6D). Por ejemplo, los sitios ocupados actualmente por los climatipos indicados como ‘azul oscuro’ y ‘azul claro’ serán remplazados por otros más cálidos representados por ‘azul claro’ y ‘verde’, respectivamente (Figura 6).

Figura 6 Climatipos (subdivisión del hábitat climático propicio con base en los intervalos de la temperatura media del mes más frío [MCMT] e índice de aridez) de Pinus pseudostrobus en la Meseta Purépecha y Abies religiosa en la Reserva de la Biosfera Mariposa Monarca del estado de Michoacán y Estado de México en el clima contemporáneo (1961-1990) y proyectado para la década centrada al 2050. 

Las reglas para el uso de los climatipos representados en la Figura 6 son esencialmente las mismas que las descritas para las zonas climáticas de la Figura 3. La semilla que se colecte dentro de un climatipo debe usarse para la producción de plántulas que se utilizarán en sitios de reforestación que en el futuro estarán dentro del mismo climatipo. Por ejemplo, la semilla colectada en sitios dentro del climatipo ‘azul claro’ (Figura 6A o 6C) deberá usarse en reforestación de sitios ocupados por el climatipo ‘azul claro’ del futuro (Figura 6B o 6D). Esta subdivisión del hábitat climático propicio permite contabilizar, por lo menos en parte, la diferenciación genética entre poblaciones dentro de la especie, la cual se ha demostrado con ensayos de procedencia de sitios climáticamente contrastantes, plantados en sitios con climas distintos al origen de la semilla (Leites et al., 2012a, 2012b).

Implicaciones del manejo adaptativo ante el cambio climático

El uso de zonas climáticas contemporáneas para la colecta de semillas y las zonas climáticas para el destino de las reforestaciones, que se superponen parcialmente pero no son las mismas, implica el cambio de un paradigma central. Hasta antes del cambio climático se asumía que la fuente de semillas locales, implícitamente, proporcionaría a las plántulas la capacidad de adaptación a un sitio de reforestación cercano al de colecta (Giencke et al., 2018). El cambio climático que está ocurriendo, con el consiguiente desfasamiento entre clima de origen de las semillas y el sitio con clima propicio para los árboles plantados cuando lleguen a la edad adulta, requiere que el manejo adaptativo a un clima cambiante incluya el abandono parcial de la idea de que la fuente de semilla local es la deseable (Ipinza & Gutiérrez, 2014; Sáenz-Romero et al., 2016). Las evidencias recientes de incendios forestales catastróficos ligados al cambio climático (v. g. 18 millones de ha en el verano de 2023 en Canadá), y el umbral excedido de +1.5 °C de media anual de temperatura respecto al periodo industrial, indican una aceleración clara del cambio climático, lo que hace aún más urgente la toma de medidas de manejo distintas a las usuales (Sáenz-Romero, 2024).

Una decisión central es determinar hasta donde es aceptable la movilización de una fuente de semillas del sitio de colecta al sitio de reforestación. Esto requiere decidir cuál escenario en el futuro es el objetivo para el cual se desea el acoplamiento, que a su vez implica elegir un horizonte de tiempo futuro y un escenario de concentración de gases de efecto invernadero (RCP 4.5, 6.0 u 8.5). Asimismo, requiere conocer la plasticidad fenotípica adaptativa que permita a una planta sobrevivir en un sitio inicialmente más frío al que se le transfiere, pero que será cercano a su óptimo en el futuro. Al menos para especies tolerantes a la sombra, como lo es A. religiosa, una alternativa para la protección de las plántulas recién establecidas a mayor altitud que su origen, es el uso de arbustos como plantas nodriza, lo cual se ha experimentado con éxito en la zona núcleo de la RBMM (Carbajal-Navarro et al., 2019).

Experimentos de migración asistida en Norteamérica indican por experiencia acumulada que una transferencia climática (diferencia entre clima de destino y el de origen) del orden de 2 °C a 3 °C hacia sitios más fríos (en este caso a sitios de mayor altitud) es aceptable (Sáenz-Romero et al., 2021). En la presente propuesta de uso de zonas climáticas presentes y futuras, la transferencia de una zona climática a la contigua más fría, implica un movimiento de 3 °C en promedio, debido a la definición de intervalos de 3 °C que se utilizó para la zonificación de Castellanos-Acuña et al. (2018). El movimiento de transferencia se recomienda hacerlo cuanto antes para cuando los árboles de P. pseudostrobus y A. religiosa tengan aproximadamente 25 años en el 2050 (edad reproductiva; Madrigal-Sánchez, 1967), estos cuenten con las condiciones para reproducirse con éxito, al estar en un hábitat climático propicio.

La reforestación con plántulas originadas de semilla colectada en un sitio con clima similar al clima futuro del área de destino debe realizarse priorizando sitios que ya se encuentran perturbados (por deforestación, incendios forestales o brotes de plagas) y, preferentemente, no reemplazando rodales naturales que aún se encuentren sanos.

En las especies y regiones analizadas en el presente trabajo, el movimiento de fuentes de semilla a sitio de destino en las reforestaciones es plausible, toda vez que aún se cuenta con sitios suficientemente elevados en altitud, para lograr al menos cierto grado de reacoplamiento a los climas futuros. Hay otros casos mucho más difíciles, como lo es Picea mexicana Martínez, donde la mejor opción sería una migración asistida transcontinental para salvarla de la extinción (Mendoza-Maya et al., 2022).

Limitaciones de la propuesta de zonificación climática

Si bien el uso de la zonificación climática contemporánea y futura propuesta contribuirá a la disminución de los riesgos de inadaptación de las plántulas y, posteriormente, de los árboles adultos a los climas futuros, existen otros factores que podrían influir en el éxito de las reforestaciones; por ejemplo, la disponibilidad de semillas viables en cantidades suficientes para la reforestación de las áreas prioritarias, calidad de la planta producida en vivero, fecha de plantación, competencia entre la especie plantada y las existentes en el sitio de destino, y las condiciones del suelo, exposición y grado de pendiente. Estos factores podrían disminuir la sobrevivencia esperada; por ello, es indispensable que, además de la zonificación propuesta para decidir fuente de semilla y sitio de destino, se cuente con la experiencia de forestales, biólogos y actores locales que contribuyan a valorar si el sitio de plantación tiene las condiciones de suelo y vegetación compatibles con la especie y procedencia seleccionada para reforestación.

Conclusiones

El clima está causando desacoplamiento entre el sitio ocupado por las poblaciones de especies forestales y la ubicación del clima para el cual se han adaptado. Esto genera la necesidad de un manejo de los recursos genéticos forestales más proactivo, encaminado a lograr de nuevo el acoplamiento. Se recomienda trasladar fuentes de semillas de lugares más cálidos y secos a sitios de plantación actualmente más húmedos y fríos (en promedio 3 °C más fríos), con el fin de compensar el cambio climático que ya ha ocurrido y que se espera continúe durante las próximas décadas. Para facilitar tal decisión, se propone el uso de una zonificación climática (intervalos de 3 °C y un índice de aridez de intervalo variable), en la cual la fuente de semillas bajo clima contemporáneo (1961-1990) pertenezca a la misma zona climática que el sitio a reforestar, considerando un escenario futuro (RCP 4.5, año 2050).

Agradecimientos

Al Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología (CONAHCYT) por el apoyo de becas de posdoctorado al primer autor (CVU 469568) y a AGZC (CVU 550990), beca de postgrado a JLGZ (beca 815176), y al programa IIxM (Investigadoras e Investigadores por México) por el financiamiento a VOV. A la DGAPA-UNAM por beca postdoctoral a EGP. Al Monarch Butterfly Fund (Madison, Wisconsin, USA), la Comisión Forestal de América del Norte, con fondos del International Projects del US-Forest Service (Washington, DC) a través de METI (Proyectos IPC0.017.0635.001 y IPC0.017.1045.001) y del Natural Resources Canada-Canadian Forest Service (Proyecto 3000770810) y a la Coordinación de la Investigación Científica de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, por financiamiento a CSR. A Neyra Sosa-Gutiérrez, Ernesto Moreno-Herrejón y técnicos y beneficiarios del Programa ‘Sembrando Vida’ por facilitar el acceso a sus parcelas. A María Camila Latorre-Cárdenas y Antonio González-Rodríguez (Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad, UNAM campus Morelia) por la capa ráster 2023 de la vegetación de bosques templados. A la Comisión Nacional Forestal (CONAFOR) por la información proporcionada del Inventario Nacional Forestal y de Suelos.

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Recibido: 14 de Diciembre de 2023; Aprobado: 13 de Abril de 2024

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