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| El cambio climático beneficia a los insectos plaga |
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Manuel Ochoa Sánchez |
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El cambio climático es un evento complejo y
multifacético, consecuencia del aumento en la concentración de gases de efecto invernadero (como el co2 y metano) en la atmosfera. El avance del cambio climático está acompañado del aumento en la frecuencia de eventos climáticos extremos —como sequías, precipitaciones intensas o extemporáneas—, en la temperatura y la concentración de co2. Al igual que el resto de los ecosistemas terrestres, los cultivos agroalimentarios se encuentran en alerta, pues la estabilidad climática es importantísima para la productividad agrícola, y ésta es el sostén alimentario del mundo. Investigar los efectos que éstos sufren ante el cambio climático debe representar, por lo tanto, una prioridad mundial. La agricultura incrementó notablemente su productividad gracias a los avances en el sector industrial, que fueron críticos para satisfacer la creciente demanda de alimentos. Desafortunadamente, en la persecución de este objetivo se han deforestado y contaminado los ecosistemas terrestres. En contraste con un cultivo, un bosque o selva reboza de complejidad estructural a causa del intrincado paisaje creado por la combinación de árboles, hierbas, troncos caídos y lianas, en donde se desarrollan comunidades biológicas muy diversas. En contraste, los cultivos son paisajes vegetales uniformes, caracterizados por la abundancia de una planta (monocultivo), situación que favorece la proliferación de organismos capaces de alimentarse del monocultivo, pues para ellos representa una “mesa servida” cuya única limitante sería su apetito. En este contexto surgen las plagas, que se pueden dividir en: agrícolas y forestales. Una plaga agrícola o forestal se define como cualquier organismo cuya proliferación afecta alguna planta de interés alimentario o maderable, y pueden atacar hojas, raíces, frutos y el tronco o tallo. Entre las más importantes se encuentran las entomológicas (insectos). La actividad de las plagas afecta económicamente, pues destruye los productos agrícolas o resta su valor y restringe las oportunidades de exportación. Un ejemplo aleccionador reside en el caso de la mosca mexicana de la fruta (Anastrepha ludens) y la exportación de aguacate a Estados Unidos, país que esgrimía la idea (falsa) de que el aguacate mexicano era hospedero de esta mosca, por lo que prohibió durante décadas la importación del aguacate mexicano. A inicios del año 2000 se demostró que el aguacate mexicano no es un hospedero natural de esta mosca, logrando entablar una fructífera relación comercial que se mantiene vigente. A pesar de que los insectos no pueden regular su temperatura corporal, por lo que dependen de la temperatura ambiental, son un grupo cosmopolita y de tremendo éxito evolutivo; llevan habitando la Tierra cientos de millones de años. Entre las características importantes que les ayudan a colonizar y diversificarse rápidamente al llegar a un sitio nuevo se encuentran las siguientes: 1) tiempos generacionales breves (un ciclo de vida puede completarse en un mes); y 2) su elevado potencial reproductivo (pueden tener miles de hijos durante toda su vida). Esto les confieren un potencial evolutivo profundo capaz de desplegar respuestas biológicas a cambios ambientales/biológicos importantes en poco tiempo. Beneficiados por el cambio De modo general, se estiman dos beneficios inmediatos que tendrá el cambio climático en los insectos plaga: 1) aumento en el metabolismo (comerán más); 2) mayor voltinismo (tendrán más hijos); y 3) mayor tamaño poblacional y área de distribución. Es así que, actualmente, algunos insectos plaga han visto un aumento en su área de distribución (figura 1a). El escarabajo de las papas Leptinotarsa decemlineata y la polilla del invierno Operophtera brumata son insectos plaga cuyas poblaciones han aumentado en tamaño, invadiendo zonas del norte de Europa. Estas ampliaciones en su área de distribución permiten que las plagas encuentre plantas “sin experiencia” frente al ataque de plagas, lo que las hace más susceptibles a la herbivoría y favorece el éxito en el asentamiento de los insectos. Adicionalmente, las plagas se pueden beneficiar de inviernos menos fríos, como ocurre con el pulgón verde del abeto, pues su supervivencia invernal atípica representa un nuevo estrés estacional para su hospedero Picea sitchensis (una conífera). Otras plagas con amplias tolerancias térmicas y tiempos generacionales veloces, que se espera tengan beneficios similares son: la plaga de la raíz del maíz Diabrotica virgifera, el ácaro polífago Tetranychus evansi y la mariposa del geranio Cacryeus marshalli. El voltinismo es otro rasgo que aumentará con el cambio climático. En el caso de la mariposa plaga polífaga Spodoptera eridania (se alimenta de hojas de diferentes plantas, como pimientos, soya y algodón), el aumento en la temperatura estimula su multivoltinismo natural (figura 1b). De forma natural, ocurren nueve generaciones por año, pero con el calentamiento en curso se estima que para 2070 habrá doce, lo que podría intensificar las pérdidas económicas por esta plaga. Por otro lado, el estrés por exceso de calor y la falta de agua pueden debilitar a las plantas y hacerlas más vulnerables al ataque de plagas, como ocurre con la escama Melanaspis tenebricosa y el árbol del maple. Ante el estrés térmico e hídrico, el árbol no logra defenderse de la plaga y la escama alcanza grandes densidades poblacionales. En el caso de las plagas forestales, las fluctuaciones extremas en la escasez de agua también les benefician. Los arboles necesitan una fuente constante de agua para poder transportar nutrimentos a lo largo de su extenso cuerpo. Cuando hay déficit de agua, este transporte es más costoso, lo que pondría al árbol en un estado de “anemia”, volviéndose más vulnerables al ataque de diferentes plagas, como los escarabajos descortezadores y los insectos minadores, agalladores y suctopicadores. En extremo opuesto al estrés hídrico están las lluvias torrenciales, que también dejan vulnerables a los árboles al causar daños físicos en los árboles, creando espacios que son aprovechados por los escarabajos descortezadores (figura 1c). Fuertes lluvias han precedido intensos brotes de los escarabajos descortezadores Ips typographus e Ips sexdentatus. Y afectados por el cambio Pese a los ejemplos anteriores, el cambio climático también está afectando negativamente a ciertos insectos plaga. Aquellos con escasa tolerancia térmica podrían morir a consecuencia de golpes de calor; o bien por la dieta, pues ante los cambios climáticos las plantas se enfrentan a estrés crónico, lo que provoca la acumulación de metabolitos secundarios en sus tejidos. Temporadas muy calurosas, por ejemplo, provocan la acumulación de diferentes metabolitos secundarios en los troncos de los árboles. Del mismo modo, el aumento en la concentración de co2 afecta la composición química de las hojas, favoreciendo la acumulación de compuestos de carbono secundarios. Estos compuestos suelen ser tóxicos, lo que provoca que los insectos herbívoros tengan que emplear más tiempo alimentándose para obtener los nutrimentos necesarios. Por su parte, los insectos que tienen diapausa en su ciclo de vida (algo similar a una hibernación) son los más vulnerables, pues si ocurren eventos climáticos extremos durante su “descanso” no tendrán oportunidad de migrar y morirán. Mientras que los adultos que lograrán sobrevivir podrían exhibir secuelas, como menor tamaño y potencial reproductivo. Para los insectos plaga con escasa tolerancia térmica, la migración representa una respuesta de supervivencia ante el embate del calor. Las plagas del cogollo Choristoneura fumiferana, el hemíptero de los abetos Adelges tsugae y la polilla minadora de las hojas del castaño Cameraria ohridella están perdiendo sus áreas de distribución originales. Las poblaciones aparentemente estables son las que lograron migrar a zonas inéditas en regiones del norte de Estados Unidos y Canadá, donde la temperatura no ha subido tanto. Estos ejemplos resaltan la dinámica y compleja respuesta de los insectos plaga ante el cambio climático. A grandes rasgos, se puede apreciar una tendencia hacia la migración a zonas más al norte y sur del hemisferio norte y sur, respectivamente. Independientemente de las tendencias actuales, la respuesta poblacional a la temperatura sólo tiene un valor óptimo. En caso de continuar con el calentamiento y superar este punto podría ocurrir una extinción masiva de insectos como nunca, y con ellos muchas otras especies más. Herbivoría y defensa Cuando las plantas son atacadas por herbívoros, suelen liberar metabolitos secundarios, los cuales tienen una función defensiva, pues su objetivo es disminuir la herbivoría. Sin embargo, estos compuestos defensivos también llegan a los órganos florales, afectando negativamente a los polinizadores (figura 1). Existen muchos organismos diferentes que polinizan las plantas, sin embargo los insectos son el principal grupo polinizador (como las abejas). Los polinizadores son tan importantes en la reproducción vegetal (y por ende en la producción de flores y frutos), y su presencia tan relevante que incluso pueden compensar los efectos adversos en la reproducción de las plantas derivadas del estrés ambiental. Los polinizadores son un ejemplo de mutualismo (ambas partes ganan), ya que mientras visitan flores y transportan polen de flor en flor, reciben una recompensa alimenticia en el néctar floral. Cuando los polinizadores comen néctar cargado de metabolitos secundarios, se ven afectados metabólicamente, tienen menos energía para volar y por ende disminuyen sus visitas florales. Por lo general, los polinizadores prefieren plantas sin daños y tienen mecanismos para diferenciar las plantas dañadas de las sanas. Los polinizadores usan el perfil de olores de las flores para distinguir entre plantas dañadas y sanas. Los metabolitos secundarios producen un perfil de olores distintivo que indica a los polinizadores el estado de las flores. La discriminación floral de los polinizadores tiene efectos adversos aditivos en las plantas, pues además de sufrir herbivoría también disminuye su potencial reproductivo. Aunque, si aun así reciben visitas, también tendrán efectos adversos a futuro, pues el néctar “alterado” disminuirá las visitas florales futuras de los polinizadores. No obstante, de forma interesantísima los polinizadores con infecciones intestinales prefieren el néctar cargado de compuestos secundarios, lo que da la apariencia de que se están medicando. Reflexiones finales El futuro se muestra desafiante para el mundo agrícola. La evidencia actual indica que el cambio climático favorecerá el desarrollo de diferentes plagas de insectos, lo que aumentará las pérdidas económicas y alimentarias. Puesto que los insectos son un grupo evolutivamente antiguo y sumamente exitoso, hay posibilidades de que logren evolucionar y adaptarse a las exigencias que imponga el cambio climático. Por ello, resulta indispensable intensificar la investigación sobre los diferentes aspectos ecológicos, conductuales, evolutivos y moleculares que subyacen al uso de hospederos por parte de los insectos plaga. Esto permitirá tener predicciones más robustas y mejores estrategias para su manejo a futuro. |
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Referencias bibliográficas Aluja, M., F. Díaz-Fleischer y J. Arredondo. 2004. “Nonhost Status of Commercial Persea americana ‘Hass’ to Anastrepha ludens, Anastrepha obliqua, Anastrepha serpentina, and Anastrepha striata (Diptera: Tephritidae) in Mexico”, en Journal of Economic Entomology, vol. 97, núm. 2, pp. 293–309. Deidra, J., R. Jacobsen y A. Raguso. 2018. “Lingering Effects of Herbivory and Plant Defenses on Pollinators”, en Current Biology, vol. 28, núm. 19, pp. 1164-1169. Hulme, P. E. 2017. “Climate change and biological invasions: evidence, expectations, and response options”, en Biological reviews of the Cambridge Philosophical Society, vol. 92, núm. 3, pp. 1297-1313. Jactel, H., J. Koricheva y B. Castagneyrol. 2019. “Responses of forest insect pests to climate change: not so simple”, en Current Opinion in Insect Science, vol 35, pp. 103-108. Lehmann, P., et al. 2020. “Complex responses of global insect pests to climate warming”, en Frontiers in Ecology and the Environment, vol. 18, núm. 3, pp. 141– 150. Raderschall, C. A., et al. 2020. “Water stress and insect herbivory interactively reduce crop yield while the insect pollination benefit is conserved”, en Global Change Biology, vol. 27, pp. 71– 83. Sampaio, F., F. S. Krechemer y C. A. Marchioro. 2021. “The hotter the better? Climate change and voltinism of Spodoptera eridania estimated with different methods”, en Journal of thermal biology, vol. 98, núm. 102946. |
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| Manuel Ochoa Sánchez Departamento de Ecología Evolutiva, Instituto de Ecología, Universidad Nacional Autónoma de México. |
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Búsqueda Número revistas revista ciencias 137-138 El cambio climático beneficia a los insectos plaga
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