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| Los físicos latinoamericanos opinan sobre el Tratado de no proliferación de armas nucleares |
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| Marco Antonio Martínez Negrete | ||||||||||||||
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El Tratado de No Proliferación de Armas Nucleares (TNP)
es el único instrumento legal que obliga a sus 166 países firmantes a desarmarse —aquellos que poseen armas nucleares— y a no armarse —aquellos que no las poseen—. El TNP entró en vigor el 5 de marzo de 1970, con una validez de 25 años. Después de transcurrido este tiempo se contempla la realización de una Conferencia de Revisión y Extensión del TNP (Nueva York, del 17 de abril al 12 de mayo de 1995) con el objeto de “…decidir si el Tratado permanecerá en vigor indefinidamente o si se prorroga por uno o más periodos suplementarios de duración determinada. Esta decisión será adoptada por la mayoría de las Partes en el Tratado” (Art. X. 1.2).
Es debido al hecho de que en el cuarto de siglo considerado los Países Armados Nuclearmente (PAN) no se han desarmado, que muchos de los Países No Armados Nuclearmente (PNA) no aceptan la extensión indefinida e incondicional del TNP.
En este sentido, el mundo se divide en tres grupos de países: los que quieren una extensión incondicional e indefinida (los PAN y otros altamente industrializados), los que desean una prórroga del Tratado por varios periodos, sujeta al cumplimiento de medidas eficaces de desarme por parte de los PNA (países del sur de Asia y África) y las naciones indecisas (varios países de América Latina y otros continentes). Al parecer, nuestro país se inclina por la segunda posición, pero no es seguro.
A fin de intervenir en el asunto, los representantes de varias sociedades de física latinoamericanas, convocados recientemente para la reunión de la Federación Latinoamericana de Sociedades de Física, FELASOFI, emitieron la siguiente declaración:
“Durante los días 21-24 de octubre de 1994 tuvo lugar en Villa Giardino, Córdoba, Argentina, la Conferencia Internacional sobre el Punto de Vista Latinoamericano acerca de la Extensión del Tratado de No Proliferación de Armas Nucleares. Participaron invitados de Alemania, Canadá, Estados Unidos, Italia, junto con miembros de Sociedades de Física latinoamericanas.
Con base en las discusiones que se realizaron en dicha conferencia, los representantes de las Sociedades de Física latinoamericanas más abajo indicadas declaran unánimemente que:
“Los científicos tenemos la responsabilidad de expresarnos sobre temas en los que poseemos conocimientos específicos.
Nuestra atribución para opinar sobre el tema de la No Proliferación Nuclear esté fundada, además, en la concreción del acuerdo bilateral entre Argentina y Brasil y en la consolidación del Tratado de Tlatelolco. Este es el primer Tratado no discriminatorio que libera de todos los aspectos vinculados con las armas nucleares a una región poblada en el mundo. Estos convenios constituyen un ejemplo para todos los países y pueden iniciar un proceso para el establecimiento de zonas libres de armas nucleares en el resto del mundo.
Reconocemos el papel desempeñado por la diplomacia mexicana en el perfeccionamiento del TNP y el liderazgo de México entre los países no alineados, en el proceso de eliminación de las armas nucleares.
Es unánime nuestra opinión en considerar como objetivo final un mundo completamente libre de armas nucleares.
Hemos concluido que un primer paso esencial sería la firma de un Tratado de Prohibición Total de Ensayos Nucleares (TPTEN), previo a la apertura de la próxima Conferencia sobre la Revisión y Extensión del TNP.
Entendemos que los Estados que poseen armas nucleares (PAN) deberían anunciar la intención de eliminarlas de acuerdo con un cronograma preestablecido. Concretamente pedimos una declaración de intenciones, en la apertura de la Conferencia, que cubra los puntos siguientes:
1) Cese de la producción de armas nucleares y aceleración drástica en la reducción de los arsenales nucleares existentes.
2) Cese de la producción de materiales fusionables para su uso en armas nucleares en una fecha fijada, y la eliminación gradual de las existencias de los mismos.
3) Garantías de que los PAN no agredan ni amenacen con armamento nuclear a los países que no lo poseen.
4) Acuerdo entre los PAN para que ninguno de ellos sea el primero en usar armas nucleares.
Recomendamos extender el TNP por uno o más periodos renovables ligados a la puesta en práctica de medidas específicas sobre desarme nuclear, que culminen con la eliminación total de las armas nucleares en el mundo. Rechazamos una extensión indefinida del TNP porque implicaría la retención permanente de las armas nucleares por parte de quienes las poseen y el mantenimiento de los aspectos discriminatorios del Tratado.
Los PAN deberían declarar una moratoria de todos los ensayos nucleares mientras no entre en vigor el TPTEN, que actualmente se esté negociando.
Finalmente, recomendamos un Acuerdo más completo que cubra también el uso civil de material fusionable utilizable en armas nucleares, específicamente plutonio, uranio altamente enriquecido y tritio, así como que prohíba las explosiones nucleares para fines pacíficos”.
Esta resolución se adhiere a la propuesta de una extensión definida y condicionada del TNP, agregando sus propias condiciones a las que los países no alineados han estado exigiendo hace 25 años, para su cumplimiento por parte de los PAN.
Además, los físicos demandan de los PAN la puesta en práctica de una moratoria en todas las clases de pruebas nucleares, moratoria que entraría en vigor el día de la apertura de la Conferencia de Revisión y Extensión del TNP. De ocurrir esto, la Conferencia se iniciaría en un ambiente extraordinario de confianza mutua y buena fe, únicas garantías de que el mundo se libre de las mortíferas armas nucleares y de todas las demás.
Esperamos que científicos de otras especialidades, y aun de otras disciplinas y actividades, formulen sus propias propuestas y las hagan llegar a los distintos gobiernos del mundo y al propio, con el fin de poner más cercano el objetivo de un planeta y su espacio exterior libre de armas nucleares.
Cualquier información adicional sobre el TNP y la Conferencia de Revisión y Extensión del TNP se proporciona en la Comisión sobre el TNP de la Sociedad Mexicana de Física (de la que el autor de esta nota forma parte), en el teléfono 6224946 y fax 6224848, o en esta misma revista Ciencias.
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Marco Antonio Martínez Negrete
Facultad de Ciencias,
Universidad Nacional Autónoma de México.
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cómo citar este artículo →
Martínez Negrete, Marco Antonio. 1995. Los físicos latinoamericanos opinan sobre el tratado de no proliferación de armas nucleares. Ciencias, núm. 37, enero-marzo, pp. 76-77. [En línea].
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| Jürgen Hoth | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Hoy por hoy difícilmente podemos identificar una especie
que llame tanto la atención y que cautive la imaginación como la mariposa monarca. La imaginación ha sido importante para buscar soluciones para la protección de esta viajera y su fenómeno migratorio. Sin embargo, y a pesar de cualquier buena intención, dichas soluciones no necesariamente han menguado las presiones que se ciernen sobre los santuarios e incluso en muchos casos han provocado la exacerbación del problema de la conservación de la monarca y su hábitat.
Me propongo analizar y cuestionar las bases biológicas que han sustentado los esfuerzos de conservación de la mariposa monarca en México, examinando las consecuencias de su aplicación dentro del contexto socioeconómico regional. Además de considerar la validez del discurso conservacionista predominante, identifico posibles vías de trabajo para abordar la problemática de la monarca a la luz del pensar y actuar conservacionista que comienza a prevalecer en el mundo.
Es fácil ser cautivado por la monarca. Especialmente cuando se imagina uno los retos que enfrenta esta mariposa de tan frágil apariencia para completar su ciclo migratorio anual y llegar a su destino en México. Cada año se le puede encontrar volando sobre praderas y extensos bosques del Canadá, cruzando las zonas áridas de Estados Unidos y México, surcando incluso áreas tan inhóspitas para una mariposa como el golfo de México. Además del reto impuesto por las condiciones naturales —incluyendo la huida del letal frío invernal del Norte— debe sortear innumerables escollos humanos, antes de llegar a los santuarios en México (figura 1): atravesar por extensos cultivos rociados con pesticidas, franquear ciudades contaminadas, esquivar parabrisas de veloces automóviles. Si esto no es suficiente para impresionar al más impasible lector, la dimensión de tal odisea puede ponerse en los siguientes términos: si una mariposa que pesa 0.5 gramos, cubre una distancia de 4 mil kilómetros desde Canadá hasta México, la distancia equivalente a ser cubierta para un peso promedio de ser humano, digamos de 60 kilogramos, sería la friolera de ¡480 millones de kilómetros! Esta distancia es nada menos que dos veces y media la distancia de la Tierra al Sol… Además, frecuentemente llegan a ocupar los mismísimos árboles que en años anteriores utilizaron sus congéneres, hecho sorprendente si consideramos que nunca antes han visitado tales sitios, pues toma cinco generaciones de monarcas completar su ciclo migratorio anual. Admirable.
Después de cubrir tal distancia desafiando caprichosos vientos y salvando todo tipo de obstáculos imaginables, finalmente la monarca llega a los bosques de coníferas del centro de México, y establece sus santuarios en los apacibles bosques de oyamel (Abies religiosa). Pero la tranquilidad es ilusoria, pues la zona de la monarca es un verdadero campo de batalla no sólo por los conflictos en el uso del suelo, tenencia de la tierra y elevada tasa de desforestación —estudiosos como Brower y Malcolm (1991) han indicado que de no ser exitosos los esfuerzos de conservación de la monarca, a fines de siglo ya no existirá el fenómeno. Además de la problemática en el campo, en la conservación de la monarca se han enfrentado las perspectivas conservacionistas esgrimidas por quienes pretenden proteger a la mariposa y a su hábitat.
El problema de la conservación
El argumento conservacionista clásico ha dominado en torno a la mariposa monarca y ha sido adoptado, sin cuestionamiento alguno, por un sinnúmero de académicos y por el movimiento conservacionista nacional e internacional.
La propuesta clásica es que el disturbio, por mínimo que éste sea, en y cerca de los santuarios representa una amenaza para la monarca. Por lo tanto debe excluirse cualquier posibilidad de aprovechamiento o manejo del bosque en y cerca de los santuarios (Brower, 1985; Calvert et al., 1989; Brower y Malcolm, 1991; Snook, 1993). Esta perspectiva además se encuentra plasmada en el Diario Oficial (1986) al decretarse la Reserva Especial de la Biósfera Mariposa Monarca (REBMM).
El argumento es el siguiente: Calvert et al., (1982) han reportado cómo el adelgazamiento del bosque incrementa la exposición a las condiciones climáticas, alcanzando umbrales letales durante las severas y poco frecuentes tormentas de invierno (Calvert et al., 1983). También se argumenta que el adelgazamiento del bosque incrementa el gasto de energía de las reservas limitadas de lípidos con que cuenta la monarca para sobrevivir el invierno (Calvert et al., 1989). El gasto innecesario de energía debido a disturbios puede ser crítico, pues esta reserva de energía no puede ser reaprovisionada durante el periodo de diciembre a febrero, debido a las cantidades de néctar insuficientes en las áreas de hibernación (Brower, et al., 1977, Brower 1985; Masters, et al.,1988; Brower y Malcolm, 1991). Con este razonamiento se decretó en 1986 la REBMM (Diario Oficial, 1986), que establece la prohibición total de la tala en las zonas núcleo, permitiendo sólo la tala restringida en las áreas de amortiguamiento.
Así como el bosque debe ser protegido, también debe mantenerse el estrato arbustivo conocido como sotobosque, pues se ha demostrado que los arbustos sirven de cobijo a la monarca ante cambios bruscos de temperatura y para resguardarse de depredadores (Calvert et al., 1986; Alonso y Arellano, 1992).
Apoyados en estos argumentos, desde comienzos de los años 80 comenzaron los trabajos encaminados a la conservación de la monarca. Ya para 1992, el programa de conservación de la monarca cumplía con todos los lineamientos de la receta (tradicional) para la conservación, incluyendo un decreto presidencial que establece cinco áreas protegidas, conocida como Reserva Especial de la Biósfera Mariposa Monarca; una organización no gubernamental (Monarca A.C.), con apoyo de una organización de renombre internacional (Fondo Mundial para la Naturaleza, WWF); apoyo del público general, programas de educación ambiental y demás elementos deseables. A principios de ese mismo año, sin embargo, una de las cinco áreas protegidas (Chivatí-Huacal) fue prácticamente quemada y talada; en mayo, Homero Aridjis (1992) publicó que 70% de las monarcas en México murió debido a la explotación irracional del bosque. Estalló la burbuja.
Todo parecía indicar que algo había faltado en los esfuerzos de conservación y protección de la monarca. Después de trabajar más de cerca en la región, la problemática revelaba las limitaciones del esquema tradicional de conservación (ver West y Brechin, 1991; Brandon y Wells, 1992), y de la biología de la conservación (ver Piekett et al., 1992). Fundamentar las acciones de conservación sobre bases biológicas a mi parecer endebles, y no considerar las desigualdades intrarregionales al intervenir con fines conservacionistas, fueron probablemente los ingredientes que provocaron un conflicto entre conservación y desarrollo.
Comencemos por el análisis ecológico. ¿Cuáles son las bases biológicas empleadas por los mismos autores que alabaron las prácticas de manejo forestal instrumentadas por el gobierno de México (Calvert y Brower, 1981:225; Calvert et al., 1982:12; Snook, 1993:364), y después propusieron que ningún tipo de aprovechamiento forestal debía ser permitido en las zonas núcleo, y ¿cuáles las bases para reprobar el disturbio del sotobosque?
Previo al análisis de las bases biológicas que limitan al aprovechamiento del bosque de las monarca, es importante examinar qué papel juega el disturbio en los bosques boreales tomando en cuenta que según Rzedowski (1981) cuando hablamos del bosque de oyamel en México, estamos hablando de un relicto del bosque boreal.
En primer lugar, todas las comunidades naturales son sistemas dinámicos y espacialmente heterogéneos (Sousa, 1984). En particular para el bosque boreal, se ha reconocido a estos sistemas como un mosaico de tipos y condiciones de vegetación que depende de disturbios, como el fuego, para la conservación de sus procesos característicos (Bonan y Shugart, 1989; Pickett et al., 1992).
En el caso del oyamel, si bien es considerado un bosque poco resistente al fuego (Rzedowski, 1981) los claros causados por disturbios fuertes como el incendio, favorecen su regeneración (Madrigal, 1967:69; Manzanilla, 1974), manteniéndose así la dinámica natural de este tipo de bosque. Cercano al D. F. tenernos ya un ejemplo de los efectos negativos de la protección total: el Desierto de los Leones ha sido escasamente talado o quemado desde 1917, cuando se declaró parque nacional. Es decir, se le ha tratado como proponen los ecologistas sea tratado el bosque de la monarca. Hoy en día, sin embargo, el Desierto de los Leones bien podría llamarse el “Desierto de los Oyameles”, pues sin regeneración natural por la ausencia de disturbios como el fuego y la tala moderada, el bosque perdió vigor, constituyendo un arbolado extensamente plagado y en plena decadencia.
En otras palabras, según estudios ecológicos recientes, el disturbio parece jugar un papel más importante de lo previamente considerado en la dinámica y conservación de los sistemas naturales entre ellos el bosque de oyamel. Respecto a la monarca, también se ha pasado por alto la importancia que podría tener el disturbio como promotor de las condiciones de hábitat requeridas por la especie.
Veamos. Cuando Brower et al., (1977) hacen la observación anecdótica de que “debido a que el número de mariposas excede en mucho la disponibilidad de flor, el néctar no puede ser una importante fuente de carbohidratos” (p. 238) nace un dogma: como no se puede aprovisionar de alimento suficiente en México, cualquier disturbio que causase un gasto de energía excesivo de la monarca, disminuiría sus posibilidades de sobrevivir el invierno (Brower y Malcolm, 1991).
Como prueba de la prevalencia de este dogma, hasta la fecha no ha habido ningún artículo científico mostrando que la monarca no se alimenta en México. Al contrario, ha permanecido incuestionado, dogma al fin, llevándose al extremo de asumir en artículos ecofisiológicos (e. g. Masters et al., 1988) que la mariposa monarca no se alimenta en absoluto por tres meses.
En contraste con lo anterior, los cuatro aspectos mencionados a continuación sugieren que nuestra mariposa sí se alimenta en los sitios de hibernación de México, y que el sotobosque, como producto de disturbio, juega un papel fundamental para proveer este recurso a la monarca.
1. Coincidente con Brower et al., (1977), en visitas realizadas por mi parte cada año de los últimos 14, en diferentes fechas de la época de hibernación, durante los días soleados siempre vi arbustos en flor y mariposas posadas sobre ellas, espiritrompa desenrollada apuntando hacia las inflorescencias, sugiriendo de manera irreverente el sublime acto de la alimentación.
Con curiosidad examiné los periodos de floración de las plantas originalmente reportadas como su fuente de alimento (Calvert y Brower, 1986) disponible solamente a fines de la época de hibernación (Calvert y Lawton, 1993). Consultando trabajos publicados por botánicos mexicanos —realizados en altitudes similares en bosques contiguos de oyamel— obtuve los resultados de la tabla 1.
Contrario a las observaciones anecdóticas de Brower (1985:761), quien supone la reducción de las fuentes de néctar de diciembre a febrero, esta tabla sugiere que la época de floración más importante es de noviembre a marzo, y coincide con las observaciones sobre la floración en este tipo de ambiente realizadas por Madrigal (1967) Y Rzedowski (1981). Es interesante notar que la época de floración más importante es paralela a la presencia de la monarca en sus santuarios.
Adicionalmente, las especies de la tabla 1, no son exclusivas de bosques cerrados, más bien se establecen bajo diversas condiciones de bosque, desde el sombreado (v. gr., Senecio angulifolius) hasta el abierto (v. gr., S. tolucanus). De hecho, de acuerdo con Manzanilla (1974) y Rzedowski (1981), la mayoría de las especies del sotobosque del bosque de oyamel se establecen donde hay abundancia de luz. Por lo tanto, es probable que para mantener la diversidad y abundancia del sotobosque, crítica para la sobrevivencia de la monarca (Alonso y Arellano, 1992), deba fomentarse una gama de condiciones de bosque, y no sólo el bosque cerrado, como lo proponen Calvert et al., (1986) y Alonso y Arellano (1992).
Asimismo, a mi parecer carece de fundamento ecológico la proposición de Alonso y Arellano (1992) sobre la ausencia de disturbio para mantener el sotobosque. En un bosque denso de Abies, por las condiciones de penumbra, el estrato arbustivo y herbáceo suelen ser bastante limitados (Rzedowski, 1981; Velázquez, 1993). Al aumentar la cantidad de luz se incrementa la cobertura del sotobosque (Manzanilla, 1974:81). Estos dos puntos se pueden confirmar preguntando a un campesino o recorriendo la región.
2. Al igual que el patrón de mosaico común en los bosques boreales bajo condiciones naturales (ver Bonan y Shugart, 1989), actualmente el bosque de oyamel donde hiberna la mariposa monarca también representa un mosaico de condiciones formado por manchones con diferentes densidades del arbolado, desde bosques cerrados hasta bosques abiertos y praderas (SARH, 1993). Bajo estas condiciones, el que los santuarios conocidos se establezcan en sitios con abundante sotobosque (Calvert et al., 1986; Verduzco, 1992), sugiere que las mariposas favorezcan sitios con densidades intermedias de bosque (ver Calvert et al., 1982). Estos puntos se pueden confirmar, asimismo, preguntando a un campesino o recorriendo la región.
3. La posibilidad de que la mariposa monarca escoja sitios moderadamente abiertos no es exclusiva para México. Los santuarios establecidos en California, Weiss et al., (1991) mostraron cómo, dado un gradiente de densidades de bosque del cerrado al abierto, las colonias de mariposas se establecen en densidades intermedias de bosque.
4. Finalmente, desde el punto de vista del presupuesto energético, la hibernación ha sido considerada como una estrategia de conservación de energía (Tusker y Brower, 1978:151). Se estima que una mariposa promedio en los santuarios almacena al inicio del periodo de hibernación 126 mg de lípidos (Masters et al., 1988). De esta cantidad depende la mariposa para cubrir sus requerimientos energéticos para, por lo menos, tres meses del invierno. Considerando un gasto energético basal de 0.6 mg al día, la monarca gastaría para mantenerse viva 56 mg en total para los 90 días mencionados. Restan 70 mg, para ser gastados en cualquier otra actividad. Si en vuelo activo consume 4 mg por hora (Gibo y McCurdy, 1993), los 70 mg le servirían para volar un total de 17.5 horas para los tres meses. Es decir, ¡sólo podría sostener 12 minutos de vuelo activo por día! Como la proporción de tiempo empleado en planeo contra vuelo es de 4.2 veces más para el primero (Masters, et al., 1982), esto significa que solamente podría estar en movimiento 50 minutos por día.
En mi experiencia, en los santuarios de México he visto a las mariposas volando por más de una hora al día; incluso sería verosímil que volasen cerca de 5 ó 6 horas, como las observadas por Gibo y McCurdy (1993) durante la migración. Lo que sugiere que las mariposas deben aprovisionarse de alimento para llegar a tener el peso promedio de 59 mg observado por Masters et al., (1988) a fines de la hibernación.
Por lo tanto, es difícil imaginar cómo sobrevivirían las mariposas sin reponer sus reservas. Aún más lo sería que no se alimentasen en presencia de nutrimento disponible durante toda la época de hibernación.
La discusión anterior sugiere que en la dinámica del bosque, si no se tala y se quema moderadamente, lo más probable es que con el tiempo se convertirá en un bosque cerrado, lo que por una parte disminuirá el reclutamiento de nuevas generaciones de oyamel, y por la otra impedirá el establecimiento de sotobosque, probablemente buscado y requerido por las mariposas para la alimentación.
Esto no significa que se deba dar rienda suelta a la tala y quema desmedida, como frecuentemente se ve en la región. Antes de dictar políticas de manejo para la conservación del bosque de oyamel, se debe considerar la importancia del disturbio como parte integrante de este sistema.
El disturbio en el manejo de áreas naturales
En el caso del bosque de México hay políticas activas para eliminar los incendios, sin saber que éstos pueden ser aliados importantes para mantener la regeneración del bosque, toda vez que ofrece condiciones para el crecimiento de las plántulas del pino y oyamel. Si bien aún es un tema polémico en el manejo de áreas naturales, en Estados Unidos y Canadá ya ha sido reconocida la importancia de los disturbios en la regeneración y conservación de bosques y áreas naturales; incluso existen quemas prescritas en el manejo de sus bosques.
Finalmente todos los estudiosos de la monarca en México han pasado por alto que a escasos 10 km del área protegida Chivatí-Huacal, en San Felipe, se encuentra un importante centro arqueológico Otomí-Tarasco compuesto por al menos 10 pirámides (Peña-Delgado, 1992), lo que sugiere que el área boscosa ha estado expuesta al aprovechamiento por cerca de 800 años. Aun así las mariposas han llegado a la región desde tiempo inmemorial para los lugareños.
Crítica Social
Como la quema del bosque se realizó principalmente en las comunidades indígenas, decidí examinar los vínculos conservación-desarrollo a nivel intrarregional. Para ello efectué un estudio socioeconómico donde comparé 27 localidades (ejidos y comunidades indígenas) asociadas a tres áreas contiguas de las cinco áreas protegidas de la REBMM (Chivatí-Huacal, Sierra Campanario y Sierra Chincua). Para el estudio consideré la información socioeconómica oficial de los últimos tres censos, desde 1970 (figura 2), empleando 21 indicadores de población y vivienda (ver Hoth, 1993).
El indicador “Casa privada con piso diferente a tierra” representa la distribución observada de los demás indicadores y muestra que existe una marcada desigualdad intrarregional. Esta falta de equidad se ha sostenido al menos desde 1970, cuando los pobladores indígenas, ubicados principalmente en Chivatí Huacal (CH-H), tuvieron —y tienen— consistentemente los niveles socioeconómicos más bajos, mientras que en los ejidos de Campanario (CAMP) y Sierra Chincua (CHINCUA) —principalmente grupos mestizos— siempre han tenido niveles/calidad de vida mayores, incluso más altos que el promedio del estado.
El desconocimiento de estas desigualdades intrarregionales refuerza la idea propuesta por Wells y Brandon, (1992) en la conservación parece que estamos repitiendo ciegamente los sesgos que han plagado al desarrollo rural internacional. En particular, favorecer a los grupos privilegiados a expensas de la atención negada a los desprotegidos.
El caso de la monarca tampoco se salva. El ejido de El Rosario fue el foco que recibió la mayor parte del apoyo para la conservación. Esta localidad forma parte de los ejidos que desde 1970 han tenido el nivel socioeconómico más alto (CAMP, de la figura 2). La polarización regional se exacerbó aun más cuando los beneficios del turismo se quedaron sólo en esta comunidad: con el cobro del equivalente a 3 dólares la entrada y con más de 100000 visitantes al año (Verduzco, 1992), esta comunidad recibe cerca de medio millón de dólares. Mientras, las comunidades indígenas (que conforman el grupo CH-H, figura 3) con los niveles socioeconómicos más bajos y la mayor dependencia al recurso bosque (figura 3) han permanecido olvidadas.
Al limitar el acceso a un recurso con fines conservacionistas debe ponerse especial atención en sus consecuencias hacia los grupos más vulnerables y dependientes de los recursos en cuestión, como fueron los grupos indígenas de Chivatí-Huacal (figura 3). Quizás no sea mera coincidencia que haya sido en terrenos de éstas últimas donde el bosque fue arrasado en 1992, mientras que el bosque en las localidades con una economía más diversificada (CAMP y CHINCUA, figura 3) no fueron igualmente deteriorados.
Finalmente, la gente de la región nunca fue avisada de cuáles eran los límites de la reserva. En el mejor de los casos, sólo supieron que la reserva había sido declarada y por ello ya no podrían aprovechar sus bosques. Fue en este momento en que marginalizadas y sin alternativas, las comunidades indígenas de Chivatí-Huacal, como los demás grupos indígenas del país (Toledo, 1992), fueron presa de intereses contrarios a la conservación del bosque, especialmente de aserraderos clandestinos y de la industria química. Quedaron como espectadoras del desmonte de sus bosques. En el caso de la comunidad indígena de Crescencio Morales, por ejemplo, su resistencia al desmonte por parte de grupos exógenos a la comunidad fue reprimida, en lo que ellos dicen: “no había ley que parara la tala indiscriminada”.
El futuro de la conservación
Si la tesis que propongo en este trabajo es cierta, tiene varias implicaciones. En primer lugar, que el antagonismo/conflicto en la zona de la monarca pudo haber sido manejado, y aún puede serio. En segundo lugar, que la tala y quema moderadas y estrictamente controladas, pueden ser importantes para el mantenimiento del bosque y para asegurar las condiciones de hábitat de la monarca. Para ello es fundamental conocer la dinámica del bosque y su relación con el disturbio antes de tomar decisiones de manejo y conservación. De otra forma los resultados son contraproducentes, como el caso de la monarca ilustra ampliamente.
Frente a lo anterior, las principales recomendaciones son:
1. Se debe considerar y estudiar la posibilidad de que el disturbio por causa natural o humana juegue un papel clave en la dinámica de las comunidades naturales, y que la monarca seleccione sitios con disturbio moderado. Este conocimiento es fundamental, especialmente para determinar los límites en la cantidad y tipo de disturbio que sean compatibles con la presencia y permanencia del bosque, de la mariposa y de la gente que ahí habita.
En el caso de las realidades biológicas de los límites de la REBM, los criterios utilizados para delimitar las zonas núcleo y de amortiguamiento también deben ser revisados, en colaboración con todos los grupos interesados. Esto es urgente, pues de los 20 sitios donde se ha reportado consistentemente la presencia de santuarios, sólo 11 se encuentran dentro de la REBM. De estos, sólo 5 están en la zona núcleo y 6 en las zonas de amortiguamiento (ver Verduzco, 1992; Hoth, 1994).
2. El caso de la mariposa monarca sugiere que para el éxito de las iniciativas orientadas hacia la conservación y desarrollo en estas regiones debe identificarse a las poblaciones marginadas, y apoyarlas decididamente. Sólo entonces podremos comenzar a hablar de un desarrollo sustentable benéfico para la población local y su patrimonio natural.
Es importante reconocer que los grupos conservacionistas han obtenido logros claves, como detener la tala inmoderada del santuario El Rosario. A comienzos de los años 80 esta área boscosa ya había sido asignada como dotación ejidal, y habría sido arrasada de no ser por el trabajo de Monarca A.C.; gracias a la intervención de esta ONG, se logró establecer también una reserva por decreto. La lección del proyecto Monarca, sin embargo, muestra cómo las acciones conservacionistas pueden ser inútiles si no hay involucramiento directo de las comunidades rurales afectadas. Esta participación debe darse en todas las fases de un programa, desde el diseño de proyectos hasta su puesta en práctica y evaluación.
En última instancia, el porvenir de prácticamente cualquier área natural dependerá de la cooperación de las comunidades vecinas. Es decir, si queremos ser exitosos en la conservación, en el poco tiempo que nos queda, debemos involucrar a las comunidades, que sean las primeras beneficiadas en conservar un área natural junto con los procesos naturales que la mantienen. Por más dinero que se invierta, por más decretos que se firmen, por más vigilancia que exista, ello será insuficiente para una conservación efectiva y duradera. La conservación debe partir de una identificación plena de las comunidades locales con los esfuerzos de protección. Esto incluye la búsqueda conjunta y sostenida de soluciones y alternativas.
Cualquier organización o institución que quiera proteger un área debe ver y tratar a las comunidades no como meros recipientes de proyectos; debe darse un proceso desde adentro, donde los habitantes de las comunidades sean socios en búsqueda de ese concepto tan huidizo como es el del desarrollo sustentable.
Es tiempo de revisar y cuestionar las bases de nuestro quehacer conservacionista. Quizás entonces tengamos más éxito en la protección efectiva de la naturaleza y aseguremos que la mariposa nos regocije con su portentoso vuelo de delicadas alas.
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Referencias Bibliográficas
Aridjis, H. 1992. “Muerte masiva de la mariposa monarca”, La jornada, México, 13 de mayo, 1992. Brower, L. P., W. H. Calvert, L. E. Hedrick y J. Christian, 1977, “Biological observations on an overwintering colony of monarch butterflies (Danaus Plexiopus, DANAIDAE) in Mexico”, Journal of the Lepidopterists Society 31 (4): 232-242. Brower, L.P., 1985, “New perspectives on the migration of the monarch butterfly, Danaus plexippus, L. P.p. 748-785, in Migration: Mechanisms and Adaptive Significance” Rankin, M. A. (ed.) Contributions to Marine Science, Supplement, University of Texas. Brower, L. P. y S. B. Malcolm, 1991, “Animal migrations: endangered phenomena”, American Zoologist, 31:265- 276. Calvert, W. H., W. Z. Zuchowski and L. P. Brower, 1982, “The impact of forest thinning on microclimate in Monarch Butterfly (Danaus plexippus L.) overwintering areas of Mexico”, Boletín de la Sociedad Botánica de México, 42: 11-18. Calvert, W. H., W. Z. Zuchowski y L. P. Brower, 1983, “The effect of rain, snow and freezing temperatures on overwintering monarch butterflies in Mexico”, Biotropica 15 (1):42-47. Calvert, W. H., M. B. Hyatt y N. P. Mendoza Villaseñor, 1986, “The effects of understory vegetation on the survival of overwintering monarch butterflies (Danaus plexippus L.) in Mexico”, Acta Zoológica Mexicana 18: 1-17.
Calvert, W. H. and L. P. Brower, 1986, “The location of monarch butterfly (Danaus plexippus L.) overwintering colonies in Mexico in relation to topography and climate”, Journal of the Lepidopterists Society, 40 (3): 164-187.
Calvert, W. H., W. B. Malcolm, J. I. Glendinning, L. P. Brower, M. P. Zalucki, Tvan Hook, J. B. Anderson y L. C. Snook, 1989, “Conservation biology of monarch butterfly overwintering sites in Mexico”, Vida Silvestre Neotropical, 2 (1): 38-48.
Calvert, W. H. y R. O. Lawton, 1993, “Comparative phenology of variation in size, weight and water content of eastern North American monarch butterflies at five overwintering sites in Mexico”, 299-307, in: Malcolm, S. B. and M. P. Zalucki (eds.) Biology and Conservation of the Mimaren Butterfly, Science Series, Natural History Museum of Los Angeles County, No. 38.
Diario Oficial, 1986, Órgano del Gobierno Constitucional de los Estados Unidos Mexicanos, México D.F., jueves 9 de Octubre de 1986, 398 (27) :33-41.
Gibo D. y J. A. McCurdy, 1993, “Lipid accumulation by migrating monarch butterflies (Danaus plexippus L.)”, Canadian Journal of Zoology 71: 76-82.
Hoth, J., 1993, “Rural development and protection of the monarch butterfly (Danaus plexippus) in Mexico: a sustainable development approach” School of Rural Planning and Development, University of Guelph, Ontario Canada, Tesina de Maestría, 39 pp. (Inédito).
Hoth, J., 1994, “Posicionamiento de los Santuarios de la Mariposa Monarca y Observaciones Ecológicas Cualitativas, Reporte presentado al Instituto Nacional de Ecología” SEDESOL, México. (Inédito.)
Masters, A. R., S. B. Malcolm y J. P. Brower, 1988, “Monarch butterfly (Danaus plexippus) thermoregulatory behavior and adaptations for overwintering in Mexico”, Ecology, 69 (2): 458- 467.
INEGI, 1980, X Censo de Población y Vivienda, 1980, “Integración territorial del Estado de Michoacán, Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática”, México.
INEGI, 1991, Michoacán: resultados definitivos, datos por localidad (Integración territorial) XI Censo General de Población y Vivienda, 1990, Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática, México. 530 pp.
Madrigal, X., 1967, “Contribución al conocimiento de la ecología de los bosques de oyamel (Abies religiosa (H.B.K.) Schl. et Cham.) en el valle de México”, Secretaría de Agricultura y Ganadería. Subsecretaría Forestal y de la Fauna, Instituto de Investigaciones Forestales. Boletín Técnico No. 18. 94 pp.
Manzanilla, H., 1974, “Investigaciones epidiométricas y silvícolas en bosques Mexicanos de Abies religiosa”, Dirección General de Información y Relaciones Públicas, SAG, México, D.F. 165 pp.Masters, A. R., S. B. Malcolm y L. P. Brower, 1988, “Monarch butterfly (Danaus plexippus) thermoregulatory behavior and adaptations for overwintering in Mexico”, Ecology, 62: 458- 467. Peña-Delgado, E., 1992, San Felipe los Alzati, Michoacán, Folleto divulgativo del Instituto Nacional de Antropología e Historia. Pickett, S. T., V. T. Parker y P. L. Fielder, 1992, “The New Paradigm in Ecology: Implications for Conservation Biology Above the Species Level”, (pp.66-88) in Conservation Biology: The theory and practice of Nature Conservation, Preservation and Management, P. L. Fiedler y S. K. Jain (eds.) Routledge, Chapman & Hale, Inc. N. Y. 507 pp. SARH, 1993, Zonificación de los terrenos Forestales de la Reserva de la Mariposa Monarca y su área de influencia. Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos, Sub Secretaría Forestal y de Fauna Silvestre, Dirección del Inventario Nacional Forestal. 77 pp. SIC, 1973. IX Censo General de Población, 1970. Localidades por entidad federativa y municipio con algunas características de su población y vivienda, Vol. II, Hidalgo a Oaxaca, Secretaría de Industria y Comercio, Dirección General de Estadísticas, México. Snook, L. 1993, “Conservation of the monarch butterfly reserves in Mexico: focus on the forest”: 363-375, in: Malcolm, S. B. and M. P. Zalucki (eds.) Biology and Conservation of the Monarch Butterfly, Science Series, Natural History Museum of Los Angeles County, No. 38. Toledo, V. M. 1992, “Biodiversidad y campesinado: la modernización en conflicto”, La Jornada del Campo, La Jornada, México, No. 9, 10 de Noviembre, 1992: 1-3. Tuskes P. M. y L. P. Brower, 1977, “Overwintering ecology of the monarch butterfly”, Danaus plexippus L., in California, Ecological Entomology 3: 141-153. Velázquez, A., 1993, Landscape ecology of Tlaloc and Pelado volcano, México, International Institute for aerospace survey and earth sciences (ITC), Publicación no. 16, Países bajos, 152 pp. Verduzco, E., 1992, Reserva Especial de la Biósfera Mariposa Monarca: Políticas de Manejo, Tesis de Licenciatura, Ingeniería Agrónoma, Universidad Michoacana, México. 86 pp. (Inédita) Weiss, S. B, P. M.Rich, D. D. Murphy, W. H. Calvert y P. Ehrlich, 1991, Forest Canopy Structure at Overwintering Monarch Butterfly Sites: Measurements with Hemispherical Photography, Conservation Biology 5 (2):165-175. West, P. C. y S. R. Brechin, 1991, National Parks, Protected Areas, and Resident Peoples: A Comparative Assessment and Integration, (pp.: 363-426) in P. C. West y S. R. Brechin (eds.), Resident Peoples and National Parks: Social Dilemmas and Strategies in International Conservation, The University of Arizona Press, Tucson, 443 pp. |
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Jürgen Hoth
Coordinador de Programa Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF),
Oficina Oaxaca.
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cómo citar este artículo →
Hoth, Jürgen. 1995. Mariposa Monarca, mitos y otras realidades aladas. Ciencias, núm. 37, enero-marzo, pp. 19-28. [En línea].
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| Lourdes Esteva Peralta y Faustino Sánchez Garduño | |||||||||||||||||||||||||||||
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En la publicación anterior de Ciencias, hablamos de un tipo
particular de ondas que se presentan con cierta frecuencia en la naturaleza: las ondas viajeras. Estas se desplazan en el espacio a velocidad constante sin perder su forma. En el contexto matemático, una onda viajera corresponde a una solución especial de una ecuación de reacción y difusión, cumpliendo ciertas condiciones de frontera.
Detallaremos ahora dos aplicaciones de las ondas viajeras en biología.
1. Algunas ondas viajeras en epidemiología
El estudio de las epidemias tiene una larga historia. Esta incluye una gran cantidad de modelos y explicaciones encaminadas a desentrañar los mecanismos que dan lugar a la propagación de los brotes epidémicos.
La contribución fundamental a la epidemiología matemática fue dada por Kermack y McKendrick,7 quienes postularon un modelo que describe el desarrollo temporal de una enfermedad que se transmite por contacto directo, con la característica de que quien la padece, se recupera e inmuniza. En este modelo, la población total se divide en clases; usualmente se distinguen tres grupos:
1. Los susceptibles (S). Individuos propensos a adquirir la infección.
2. Los infecciosos (I). Padecen la enfermedad y pueden transmitirla.
3. Los recuperados (R). Individuos restablecidos de la enfermedad, ya inmunes a ella.
Para describir la dinámica temporal de la enfermedad, es suficiente conocer el número de individuos de las tres clases arriba mencionadas para todo tiempo t. Denotemos por S(t), I(t) y R(t) el número de individuos de cada clase al tiempo t. Estas cantidades dependen a su vez del flujo de individuos de una clase a otra. Un caso particular es aquel en el que se consideran las siguientes premisas sobre la transmisión de la enfermedad:
1. Los susceptibles se infectan a una tasa proporcional al número de infectadosa por el número de susceptibles. Denotemos por r > 0 a la constante de proporcionalidad. La interpretación de r, es la siguiente: es una medida de la transmisión de la enfermedad y depende de muchos factores, entre ellos la virulencia del agente infeccioso, la resistencia del huésped y las condiciones ambientales.
Lo expresado en esta premisa puede parafrasearse así: la pérdida de individuos susceptibles y la ganancia de individuos infecciosos es igual a la cantidad rSI.
2. Los infecciosos abandonan su clase, para formar parte de los recuperados a una tasa per capita a.
3. El periodo de incubación es lo suficientemente pequeño como para no tomarse en cuenta, esto es, un susceptible que contrae la enfermedad es inmediatamente infeccioso.
4. La población total N = S(t) + I(t) + R(t) permanece constante.
Bajo estas premisas, las variables S(t), I(t) y R(t) satisfacen el siguiente sistema de ecuaciones diferenciales:
Entra fórmula 03(1.1)
el que, aunado a las condiciones iniciales, S(0) = S0, I(0) = I0 y R(0) = R0, completan el problema matemático a analizar. Al sistema (1.1) se le conoce como Modelo de Kermack y McKendrick o modelo SIR.
Notamos que, en virtud de la constancia de la población total, basta con analizar el curso temporal de dos de las tres variables que aparecen en el modelo. Seleccionamos S(t) e I(t).
La figura 1 ilustra las trayectorias del sistema compuesto por las dos primeras ecuaciones de (1.1).
Cada trayectoria en el plano SI está determinada por las condiciones iniciales S0, I0. Una situación epidémica ocurre formalmente si el número de infecciosos aumenta, esto es, si I(t) > I0 para t > 0. De la figura 1 se observa que esto ocurre siempre y cuando se satisfagan las condiciones:
Entra fórmula 04
La figura 2 muestra el comportamiento temporal del número de infectados I para S0 > a/r y S0 < a/r, respectivamente.
Definimos el número reproductivo R0 como el cociente
R0 = r S0/a (1.2)
R0 tiene el siguiente significado: es el número de infecciones secundarias producidas por un caso infeccioso primario, en una población de S0 susceptibles. Si más de un caso secundario se produce a partir de una infección primaria, entonces R0 > 1. Claramente en esta situación se habrá producido un brote epidémico. Este es el contenido del Teorema del umbral de Kermack y McKendrick, que establece: La condición umbral de ocurrencia de una epidemia es R0 > 1.
El teorema del umbral tiene implicaciones importantes. Veamos. Si R0 > 1, entonces existe una población mínima de susceptibles Sc = a/r para que pueda ocurrir un brote epidémico. En estos términos se tiene que una enfermedad puede erradicarse vacunando a una fracción p de la población susceptible, de suerte que la población restante no exceda el valor crítico Sc.
Gran parte de los modelos matemáticos en epidemiología tienen como propósito la descripción del curso temporal de una epidemia, siendo la difusión geográfica de una enfermedad un fenómeno poco estudiado. Sin embargo, es un hecho que las enfermedades viajan: la peste negra que azotó a la Europa medieval fue llevada desde el oriente por las caravanas de comerciantes de pieles. Los conquistadores españoles trajeron en sus barcos el virus de la viruela a América. Hoy, debido al desarrollo de los medios de transporte, las enfermedades viajan más rápido de un continente a otro. Así, una descripción más completa de un brote epidémico debiera considerar el aspecto difusivo del mismo.
En los últimos años han habido aportaciones importantes al estudio de la propagación espacial de una enfermedad. Entre ellos cabe mencionar los trabajos de Kendall,8 Mollison,9 Busenberg,1 Källen, Acure y Murray,6 Murray et al.10 Igualmente, la escuela de la ex Unión Soviética ha hecho contribuciones fundamentales en el entendimiento de la dispersión de enfermedades.
En el enfoque continuo se han propuesto modelos continuos de un sistema de reacción-difusión, en el que la parte reactiva está dada por una variante del modelo SIR. Si denotamos por D1, D2 y D2 a los coeficientes de propagación de los susceptibles, infectados y recuperados, respectivamente, entonces un modelo típico de la propagación de una enfermedad está dado por las siguientes ecuaciones
Entra fórmula 06(1.2)
Källen, Acuri y Murray6 aplicaron este tipo de modelos para describir la propagación espacial de una epidemia de rabia entre zorros europeos. A pesar de que el modelo en cuestión es relativamente simple, las estimaciones teóricas obtenidas a partir de él concuerdan bastante bien con las evidencias epidemiológicas disponibles.
Tal epidemia parece haber comenzado alrededor de 1939 en Polonia, y a partir de ese año se ha movido constantemente hacia el oeste a una razón de 30 a 60 km por año. En el modelo propuesto por Källen et al., se divide a la población de zorros en dos clases: susceptibles e infectados. Tomando como base las características epidemiológicas de la rabia y las observaciones empíricas sobre el comportamiento de los zorros (tanto sanos como enfermos) Källen et al., consideran las siguientes premisas:
1. El virus de la rabia se transmite de los zorros infectados a los zorros susceptibles a una tasa promedio igual a rSI.
2. La rabia es una enfermedad fatal. Los zorros mueren de rabia a una tasa per capita a, donde 1/a es la esperanza de vida del zorro infectado.
3. Los zorros sanos son territoriales.
4. El virus de la rabia produce cambios en la conducta de los zorros. Los zorros infectados pierden el sentido de territorio (orientación) y vagabundean de una manera más o menos errática. Sea D (km2/año) el coeficiente de difusión de los zorros infectados.
En este modelo no se toma en cuenta el periodo de incubación de la rabia, que puede durar hasta 150 días. Murray, Stanly y Brown10 incluyeron el periodo de incubación en un modelo más realista.
Si suponernos que el hábitat es unidimensional, las premisas 1, 2 y 3 conducen al siguiente modelo:
Entra fórmula 07(1.3)
el que, junto con las condiciones S(x,0) = S0(x), I(x,0) = I0(x) forman parte del problema matemático al que conduce la difusión espacio-temporal de la rabia entre los zorros.
Los datos epidemiológicos de esta enfermedad sugirieron a los autores que la forma como se propaga la rabia es siguiendo un patrón de tipo onda viajera. La figura 3 muestra las fluctuaciones de la densidad poblacional de zorros como función de la onda epizoótica.
Debido a los argumentos del párrafo anterior, se puede suponer que:
S(x,t) = s(ξ) e I(x,t) = I(ξ)
donde ξ = x - ct, siendo el comportamiento de ambas funciones (S e I) como el ilustrado en la figura 4.
En virtud de que lo observado en la realidad es una onda tipo pulso de infectados que se propaga en la población de susceptibles, el efecto que el paso de esta onda tiene sobre la población de susceptibles es que ésta decrezca hasta un límite S∞ > 0 (ver figura 4). De acuerdo con la figura, las condiciones de frontera para S e I son las siguientes:
I(-∞) = I(∞) = 0; S(∞) = 1, S’(-∞) = 0
Sustituyendo I(ξ) y S(ξ) en (1.3) obtenemos el siguiente par de ecuaciones diferenciales.
(Entra fórmula 10)(1.4)
Introduzcamos la variable V = I’. En estos términos, el sistema anterior se escribe como el siguiente sistema de tres ecuaciones diferenciales ordinarias:
(Entra fórmula 11)(1.5)
El siguiente paso en el análisis de existencia de la onda epizoótica, se redUce a determinar el conjunto de parámetros para los cuales el sistema (1.5) posea trayectorias heteroclínicas que cumplan, además, condiciones epidemiológicas adecuadas.
Los puntos de equilibrio de (1.5) están dados por (S, 0, 0) con 0≤ S≤ 1. En particular el punto (1, 0, 0) es un equilibrio cuya interpretación es: el 100% de la población es susceptible, no hay infectados y la velocidad de aumento de éstos es cero.
Las ondas viajeras que nos interesan, corresponden a aquellas trayectorias heteroclínicas de (1.5) en el espacio SIV que conectan a un punto de equilibrio (S∞, 0, 0) con el punto (1, 0, 0) siendo 0 < S∞ < 1, de tal forma que ambas S(t) e I(t) permanezcan positivas para todo t > 0.
Haciendo un análisis local alrededor del punto de equilibrio (1, 0, 0), se encuentra que dichas trayectorias pueden existir siempre y cuando se satisfaga la siguiente relación entre la velocidad de propagación y los parámetros a, D, r:
(Entra fórmula 12)
La ecuación ii) expresa la condición umbral para la existencia de una onda epizoótica. Observemos que esta condición umbral es la misma que se encuentra en el caso de la propagación temporal de una epidemia.
La ecuación i) nos dice que la velocidad mínima de propagación de la onda epizoótica es
C = 2[D(rS0 - a)]1/2
La figura 5 muestra la trayectoria heteroclínica conectando los puntos (S∞, 0) y (1, 0), mientras que la figura 4 ilustra las correspondientes ondas viajeras para S e I, con λ = .5, c = √2.
Comparando la figura 4 con los datos de población de zorros susceptibles ilustrados en la figura 3 observamos una notable coincidencia en los frentes de onda ilustrados en ambas figuras. Sin embargo, también hay grandes diferencias en el comportamiento trasero de la onda; la figura 4 no muestra las oscilaciones que se presentan en la figura 3.
Esto se debe a que el modelo sólo intenta describir el paso de un frente epidémico; evidentemente después de que este frente ha pasado, la población de zorros susceptibles comienza de nuevo a crecer en un ambiente que admite un número mayor de ellos. Para reproducir el patrón que se observa en la realidad, Källen et al., incluyeron en el modelo (1.3) un término que toma en cuenta la reproducción de zorros.
2. Ondas viajeras en algunos modelos de conducción nerviosa
Se sabe que una forma básica de comunicación entre las células del sistema nervioso es mediante señales eléctricas. El estímulo sensorial se traduce en actividad eléctrica. La contracción muscular se controla por medio de señales que son mandadas por las neuronas.
Una neurona integra las señales de entrada que recibe de muchas otras neuronas. En respuesta, desarrolla una señal de salida que se propaga a otras células nerviosas o musculares.
Para describir este fenómeno, Hodkin y Huxley5 desarrollaron una teoría a mediados de este siglo. La parte matemática de éste consiste en un sistema de ecuaciones no lineales acopladas: una de tipo reacción-difusión y tres ordinarias. Este sistema describe la variación espacio-temporal del voltaje y la corriente eléctrica que fluye a través de una neurona.
Podemos identificar en una neurona típica tres estructuras básicas: ramificaciones llamadas dendritas, que emanan del cuerpo de la célula llamado soma, y un filamento más largo que las dendritas, originado también en el soma y al que se denomina axón.
La variable física que se mide usualmente en el laboratorio es la diferencia de voltaje a través de la membrana de la neurona que se denota como potencial de membrana; y sus unidades son milivolts (mV). Cuando la célula no ha sido excitada por otras células o artificialmente por medio de una descarga eléctrica, al potencial que se registra se le llama potencial de reposo.
Las corrientes de iones Potasio (K+) y Sodio (Na+) —que fluyen tanto en el interior de la neurona como a través de su membrana— producen cambios en el potencial de ésta. Estos cambios son precisamente las señales mediante las cuales se establece la comunicación entre las neuronas. Las características de las señales que pueden producirse dependerán de la estructura, geometría y propiedades físicas de cada membrana. Un tipo de señal observado es el impulso nervioso, evento de corta duración (milisegundos) de naturaleza electroquímica que viaja como una onda a velocidad constante a lo largo del axón. Durante el impulso nervioso el potencial de la membrana cambia. A dicho cambio se le llama potencial de acción y su valor máximo es alrededor de 100 mV por arriba del potencial de reposo. La forma típica del potencial de acción se encuentra ilustrada en la figura 6.
En un axón largo y uniforme, la velocidad de propagación del impulso nervioso varía desde 1 m/seg hasta 100 m/seg.
Ahora bien, para que un impulso nervioso comience se requiere de un estímulo suficientemente grande; uno pequeño producirá sólo una respuesta local.
Se dice entonces que existe un umbral para que ocurra una excitación nerviosa. Una vez alcanzado el umbral, tanto la velocidad de propagación del estimulo nervioso como la forma del potencial de acción no cambia si se aumenta la intensidad del estímulo. Esto es, un estímulo mayor produce la misma respuesta.
Los sistemas biológicos y químicos que presentan propiedades similares a las descritas en el párrafo anterior se llaman excitables. El axón es un ejemplo típico de este tipo de sistemas.
Se tiene entonces que el axón transmite sucesiones de impulsos nerviosos, originados en el soma, hacia otras células nerviosas o también hacia fibras musculares. La información recibida por estas células es codificada de acuerdo con la frecuencia de los impulsos.
A mediados de este siglo, Hodgkin, Huxley y Kats descubrieron, a partir de una serie de experimentos en extremo finos —para los cuales usaron el axón del calamar gigante—, que el impulso nervioso básicamente se produce por el flujo transmembránico de iones. Basados en la evidencia experimental, hicieron la analogía entre el axón y un circuito eléctrico obteniendo, de esta manera, un modelo matemático para descubrir la formación y propagación del impulso nervioso. Para su deducción, comenzaron por considerar un segmento de axón con una sección circular uniforme de diámetro d. La imagen física que nos podemos hacer del axón es la de un tubo de membrana delgada que encierra al líquido intracelular.
Una resistencia ohmica Ri (ohm/cm) caracteriza a este líquido. La membrana está representada en el circuito eléctrico como un capacitor cuya capacitancia C(µF/cm2) es constante, en paralelo con circuitos por los cuales se conducen las diferentes corrientes iónicas. La figura 7 muestra el modelo físico del axón.
La resistencia R0 del medio extracelular influye de manera insignificante tanto en el potencial de membrana como en las corrientes a lo largo y a través del axón, por lo que no se toma en cuenta. Por último, la única variable espacial que es relevante en el fenómeno es la distancia x, a lo largo del segmento de axón. Insistimos en que las suposiciones del párrafo anterior están basados en la evidencia experimental.
Denotamos por v(x, t) e Im(x, t) a la desviación del potencial de membrana de su valor de reposo y a la densidad de corriente de membrana (por unidad de área) en el punto x, al tiempo t, respectivamente. Por convención, tomaremos como corriente positiva la que fluye hacia el exterior del axón. De acuerdo al modelo físico, Im, se compone de la corriente iónica (Iion) y la corriente capacitiva Ic. Se cumple entonces la siguiente relación
Im(x,t) = Ic(x,t) + Iion(x,t). (2.1)
Puesto que en un capacitor se cumple la relación
Ic = C∂/∂t (2.2)
entonces la ecuación (2.1) toma la forma
Im = [C∂v/∂t] + Iion (2.3)
La corriente iónica Iion depende de v(x,t) y de la permeabilidad de la membrana al paso de los distintos iones.
Denotamos por ii(x,t) a la corriente intracelular a lo largo del axón y convendremos en que ésta sea positiva siempre que fluya en el sentido de las x crecientes. De acuerdo a la ley de Ohm, ii satisface la siguiente relación:
ii(x,t) = -(πd2/4Ri) (∂v/∂x) (x,t) (2.4)
por otro lado, la conservación de la corriente eléctrica requiere
(Entra fórmula 19)
que en términos matemáticos se expresa como:
Imπd = -∂ii/∂x + Iapπd
De esta relación de balance y de las ecuaciones (2.3) y (2.4), se obtiene la siguiente ecuación parabólica para v(x,t):
(Entra Fórmula 21)(2.5)
Para completar el modelo necesitamos, además, una expresión de la corriente iónica en términos del voltaje. A tal expresión se llega analizando la ecuación (2.5) bajo las siguientes condiciones.
Si de (2.5), se eliminan las corrientes capacitiva e intracelular, la corriente iónica será igual a la corriente aplicada por el electrodo Iap. Esta observación fue puesta en práctica en el laboratorio por Hodgkin y Huxley mediante un ingenioso dispositivo experimental llamado método de fijación del voltaje. Este consiste en introducir un electrodo muy fino a lo largo de la porción de axón bajo estudio. Con esto se eliminan los cambios espaciales de la corriente y del potencial de membrana y, por tanto, ∂v/∂x = 0. Además se puede mantener el potencial de la membrana del axón a cualquier nivel constante deseado. Así, una vez fijado el voltaje se elimina también la corriente capacitiva, ya que ∂v/∂t = 0. Cuando el voltaje se fija en un valor constante v, la corriente iónica comienza a cambiar con el tiempo, y se debe aplicar una corriente apropiada lap para que el voltaje se mantenga en el valor prefijado.
Por lo tanto, la variable iónica para distintos voltajes se mide a través de la corriente aplicada. En este contexto usaremos la notación
Iion(x,t) = Iion(t;v)
y la ecuación (2.5) implica que:
Iion(t;v) = Iap(t;v)
De esta forma, Hodgkin y Huxley hicieron las gráficas de la corriente iónica Iion como función del tiempo. Estas se ilustran en la figura 8. De hecho, son las curvas teóricas obtenidas a partir de su modelo: las predicciones concuerdan bastante bien con las curvas experimentales.
Hodgkin y Huxley descompusieron la corriente iónica en la suma de las corrientes iónicas individuales; basados en las evidencias empíricas, describieron el flujo temporal de cada una de esas corrientes por medio de una ecuación diferencial ordinaria.
Así, el modelo propuesto por Hodgkin y Huxley consiste, entonces, de una ecuación de reacción y difusión y 3 ecuaciones diferenciales ordinarias.
Los rasgos cualitativos de este modelo son consistentes con el comportamiento observado en el laboratorio. Entre estos se encuentran: la propagación del impulso nervioso, la propiedad de umbral para su iniciación, dependencia de la propagación y del umbral respecto a la temperatura y otros parámetros.
La figura 8 compara el potencial de acción teórico obtenido con el modelo de Hodgkin y Huxley, con uno experimental.
Como puede apreciarse, la forma de ambos coincide bastante bien. La velocidad de propagación del primero es de 18.8 m/seg mientras que la del segundo es de 21.2 m/seg.
A partir del modelo de Hodgkin y Huxley se pueden calcular las corrientes iónicas teóricas que se usan para describir los eventos ocurridos durante el impulso nervioso. La corriente longitudal producida por el potencial de acción eleva el potencial de la porción de la membrana situada justo enfrente hasta un valor umbral. Una vez alcanzado éste, fluye una corriente rápida de sodio hacia el interior de la célula, lo que a su vez eleva el potencial de membrana aún más. Cuando v se aproxima a los 100 mV, la corriente de sodio comienza a disminuir y una corriente de potasio fluye hacia el exterior, haciendo que el voltaje v disminuya hasta alcanzar el punto de reposo. Así, sucesivamente se transmite el impulso nervioso a lo largo del axón.
Aunque el modelo de Hodgkin y Huxley es satisfactorio desde el punto de vista cuantitativo y cualitativo, tiene el inconveniente de que su análisis matemático es en extremo complicado. Por esta razón se han propuesto modelos más simples que capturan los rasgos fundamentales de dicho modelo. El más conocido y particularmente útil es el propuesto por Fitzhugh3 y Nagumo.11
Este consta de sólo dos ecuaciones diferenciales, no obstante presenta soluciones que imitan muchos de los fenómenos de excitación y propagación. Está basado en el hecho de que la activación del sodio es rápida, mientras que su desactivación y la activación del potasio son lentas.
Si observamos los perfiles Ión(t;v) para v = 100 mV, en la figura 8, podemos identificar un mínimo local que ocurre poco tiempo después de que se ha fijado el voltaje v. Si denotamos por Ip(v) a dicho mínimo y graficamos Ip(v) vs. v, obtenernos la curva ilustrada en la figura 10, similar a la que se obtiene graficando a la corriente de sodio en su fase de activación. Esto nos dice que Ip refleja la activación del sodio.
Ahora bien, de la figura 8 también se observa que cada una de las curvas ahí ilustradas tiende lentamente a un estado estacionario Iss(v) cuando t tiende a infinito.
Lo anterior sugiere que Iion(t;v) puede ser modelada como la suma de dos componentes, una rápida denotada por f(t;v) y otra lenta denotada por w(t;v).
Suponernos que f actúa tan rápido que podemos considerarla constante en el tiempo, esto es, dependiendo sólo de v, así:
f = f(v)
Suponemos además que w, satisface una ecuación diferencial de la forma
∂w/t = (w∞/v - w)/τw con 2(0;v) = 0 (2.6)
Esta ecuación nos dice que la variable w, tiende a w∞(v) cuando t, tiende a infinito y lo hace con una rapidez que depende de τw.
Para tiempos muy pequeños, la variable w es muy pequeña, por lo que
Ip(w) = f(w) (2.7)
Para tiempos muy grandes w es aproximadamente igual a
(Entra fórmula 26)(2.8)
(Recuérdese que f, no depende de t).
La función f(v) imita la activación del sodio en el modelo de Hodgkin y Huxley y está asociada a los mecanismos de excitabilidad. La variable lenta w, imita la desactivación del sodio y la activación del potasio. Como estas dos últimas variables son responsables de que el potencial de membrana regrese a su estado de reposo, Fitzugh se refirió a ellas (y como consecuencia a w) como las variables de recuperación.
Una aproximación que usualmente se hace en este tipo de modelos es reemplazar w∞(v) por el término proporcional a v.
A la versión final del modelo de Fitzugh-Nagumo se llega cambiando las variables originales por otras, las cuales son adimensionales. En estas últimas variables el modelo citado se escribe como:
(Entra fórmula 27)(2.9)
donde la gráfica de f, tiene el aspecto cualitativo de aquella correspondiente a un polinomio cúbico, según lo muestra la figura 11.
En las ecuaciones 2.9, las constante b y γ, son mayores o iguales a cero, y usualmente se consideran lo suficientemente pequeñas como para que
v(x,t) = 0 y w(x,t) = 0
sea la única solución homogénea y estacionaria de 2.9. Esta solución corresponde al estado de reposo de la neurona.
Una hipótesis adicional sobre f, es que el área sombreada con líneas horizontales en la figura 11 sea mayor que el área sombreada con líneas verticales.
En general se propone
f(v) = v(v - a) (v - 1) con 0 < a < 1/2
El modelo descrito en el sistema 2.9 fue propuesto por Fitzugh como una modificación del oscilador de Van der Pol.
De forma independiente, Nagumo, Arimoto y Yoshizawa, construyeron un circuito eléctrico cuyo comportamiento está modelado por el sistema 2.9.
Por esta razón a dicho sistema se le conoce como el modelo de Fitzugh-Nagumo (FHN).
En el caso b = 0, obtenemos una versión simplificada del modelo FHN:
∂v/∂t = ∂2v/∂x2 - f(v) (2.10)
A esta ecuación se le conoce como la ecuación de Nagumo; fue estudiada en la primera parte de este trabajo (Ciencias número 36). Como se menciona allí, la ecuación 2.10 presenta distintos tipos de ondas viajeras: oscilatorias, frentes de onda y periódicas.
Como es de esperarse, el caso b distinto de 0 presenta aún más dificultades para su estudio que el caso b = 0. Bajo la suposición de queγ es igual a cero y b, muy pequeña. Hastings4 y Carpenter2 demostraron que el modelo FHN presenta ondas viajeras tipo pulso, siempre y cuando 0 < a < 1/2.
Conclusiones
Por la variedad de aplicaciones que tienen las ecuaciones de reacción-difusión, particularmente en sistemas químico-biológicos, la interdisciplina es una de sus características.
Las ecuaciones de reacción-difusión son hoy día un campo muy activo, gracias a la gran cantidad de publicaciones que están apareciendo. Éstas atraen la atención de muchos profesionistas tanto de la matemática como de las ciencias de la vida.
Desde el punto de vista matemático, el análisis de un sistema de reacción-difusión presenta variados aspectos de interés. Estos van desde los más teóricos, en donde las técnicas analíticas —sea que existan o que deban desarrollarse— son requeridas, hasta los aspectos numéricos que conllevan la aproximación de las soluciones a problemas con condiciones iniciales de frontera. Por estas razones, los modelos matemáticos de tipo reacción-difusión también poseen una riqueza matemática destacable.
Notas
a. Aunque no se ha establecido explícitamente, es de destacarse que en el principio de acción de masas de la epidemiología se considera que los individuos susceptibles e infecciosos están distribuidos homogéneamente en la población y que todos los susceptibles tienen la misma probabilidad de infectarse.
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Referencias Bibliográficas
1. Busenberg, S., y Travis, C., 1983, “Epidemic Models with Spatial Spread due to Population Migration”, J. of Math. Biol. 16.
2. Carpenter, G, 1974, Travelling Wave Solutions of Nerve Impulse Equations, Tesis Doctoral Univ. of Wisconsin. 3. Fitzhugh, R., 1962, “Impulse and physiological states in models of nerve membrane”, Biophys. J. 1,445-466. 4. Hastings, S. P., 1975, “Some Mathematical Problems from Neurobiology”, Am. Math. Monthly, 82, 881-894. 5. Hodgkin, A. L. y Huxley, A. F., 1952, “A Quantitative Description of Membrane Current and Its Applications to Conduction and Excitation in Nerve”, J. Physiol., (Lond.) 117, 500-544. 6. Rallen, A., Acure, P., Murray, J. D., 1985, “A Simple Model for the Spatial Spread and Control of Rabies,” J. Theor. Biol. 116. 7. Kermack, W., Mc Kendrick A., 1927, “Contribution to the Mathematical Theory of Epidemics”, Proc. Roy. Soc., A. 115. 8. Kendall, D. G., 1965, “Mathematical Models of the Spread of Infection”, Math. and Comput. Sci. in Biology and Medicine 225-231 London: H.M.S.O. 9. Mollison, D., 1970, Spatial Propagation of Simple epidemics, (Tesis doctoral) Statistical Laboratory, Cambridge, Univ. 10. Murray, J. D., Stanley and E. A. Brown L., 1986, “On the Spatial Spread of Rabies Among Foxes”. Proc. Roy. Soc., (Lond.) B 229. 11. Nagumo, J. S., Arimoto S. y Yoshizawa S., (1962), “An Active Pulse Transmission Line Simulating Nerve Axon”. Proc. IRE. 50. |
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Lourdes Esteva Peralta y Faustino Sánchez Garduño
Facultad de Ciencias,
Universidad Nacional Autónoma de México.
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cómo citar este artículo →
Esteva Peralta, Lourdes y Sánchez Garduño, Faustino. 1995. Ondas viajeras Parte II. Ciencias, núm. 37, enero-marzo, pp. 65-73. [En línea].
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| Carlos Vázquez Yañez |
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Contaré a los lectores una lamentable historia sobreo
investigación científica en plantas que, al final, tuvo una conclusión relativamente feliz. A muchos de quienes desean emprender una carrera de investigación científica les parecerá un caso ilustrativo sobre la importancia de difundir lo mejor posible los resultados de nuestras investigaciones cuando éstas producen resultados novedosos.
El mundo de la ciencia moderna se caracteriza por la competitividad y rapidez con que se suceden los acontecimientos, como el descubrimiento de nuevos fenómenos y el desarrollo de la tecnología aplicable a los procesos de observación y experimentación. Los científicos de hoy tienen una vida nada fácil. Si realmente desean ser productivos, deben actualizar sus conocimientos y mantenerse al corriente sobre los avances en su campo de investigación y en las nuevas metodologías de trabajo que aparecen. Sólo por citar un ejemplo pensemos en el abrumador desarrollo de la computación, tanto en la mejora progresiva de los equipos como en la constante aparición de nuevos programas para todas los aplicaciones imaginables, que incluyen nuevos e imaginativos métodos para captar y manejar la información procedente de experimentos y observaciones científicas.
Además de intentar mantenerse en la vanguardia del conocimiento, los científicos deben competir por puestos de trabajo que les permitan llevar adelante sus ideas sin demasiadas distracciones, y obtener el dinero necesario para complementar el presupuesto básico —generalmente magro— de apoyo al trabajo que tiene la mayoría de los centros de investigación. Para ello debe elaborar proyectos en manuscritos extensos y detallados destinados a organizaciones y fundaciones ocupadas en financiar el trabajo científico, con el fin de solicitar recursos económicos para el pago de equipos, materiales, becas y sueldos de técnicos.
El resultado final de todo el esfuerzo —cuando la investigación ha producido información novedosa— es la publicación de los hallazgos en revistas científicas especializadas, pues la investigación que no se da a conocer tiene el mismo valor que el trabajo nunca realizado. Simplemente no existe para los fines prácticos de generación de conocimiento.
Los científicos mismos se encargan de evaluar el trabajo de sus colegas, tanto para la aprobación de los proyectos de investigación como en la verificación de la originalidad de los manuscritos enviados a revistas serias y libros. Se ha generalizado el sistema de “arbitraje anónimo por pares académicos” como uno de los procedimientos más justos y objetivos de evaluación de los proyectos y productos de la investigación científica. Las publicaciones científicas que no utilizan este sistema de evaluación son consideradas poco serias y con frecuencia los trabajos que en ellas aparecen no son citados en publicaciones posteriores de otros científicos.
Esta situación genera una dura competencia por mantenerse en la vanguardia en un cierto tema de investigación, con el fin de acceder a mejores puestos de trabajo, fondos de apoyo a la investigación y espacio para publicar en las revistas de mayor prestigio. En los países científicamente desarrollados las retribuciones del trabajo científico son buenas, tanto en términos económicos como en el crédito que el investigador exitoso adquiere. Sin embargo, es dura la lucha por mantener un buen nivel de producción de calidad y estas presiones ocasionan que esporádicamente ocurran actos de competencia desleal, deshonestidad y plagio de ideas, o simplemente —como en el caso que describiré— que no se tome en cuenta, aun conociéndolos, los hallazgos de otros, por considerar que la publicación en que aparecieron no merece mucho respeto.
El metabolismo CAM
Conviene precisar que las plantas vasculares presentan básicamente tres tipos de metabolismo fotosintético, conocidos como metabolismos C3, C4 y CAM que, en esencia y de manera muy sucinta, consisten en lo que sigue. La gran mayoría de las plantas, incluyendo a casi todas las especies leñosas arbóreas, son C3; las caracteriza que la fijación fotosintética del dióxido de carbono atmosférico ocurre paralela y simultáneamente a la captación de la energía luminosa en los cloroplastos de las mismas células clorofílicas de las hojas. Estas plantas presentan una sola enzima carboxilasa que se satura a concentraciones altas de CO2; deben realizar un intenso intercambio de gases entre los espacios aéreos intrafoliares y la atmósfera y, como consecuencia, transpiran mucha agua. Los otros dos tipos de metabolismo involucran la participación de dos tipos de enzima carboxilasa y son características principalmente de plantas que continua o estacionalmente padecen déficit hídrico. El tipo C4 es característico de zacates y hierbas de zonas calientes y secas, permitiendo una eficiencia mayor de la fotosíntesis a altas temperaturas y menor pérdida de agua.
En el metabolismo CAM (Crassulacean Acid Metabolism) que nos ocupa, la fijación del dióxido de carbono ocurre principalmente en la noche, desfasado de la captación de energía. El CO2 captado del aire se almacena, formando parte de un ácido orgánico que se acumula durante la noche dentro de las células fotosintéticas, acidificando el tejido foliar. Durante el día el ácido es descarboxilado y el CO2 es utilizado en la fotosíntesis cuando la planta dispone de energía. Esto permite un considerable ahorro de agua, pues durante la noche la temperatura es menor y la humedad relativa de la atmósfera mayor, lo que reduce mucho la transpiración durante el intercambio de gases. El metabolismo CAM es característico de plantas suculentas de zonas áridas, plantas epífitas —que crecen sobre otras plantas sin ser parásitas— y curiosamente se presenta también en algunas plantas acuáticas sumergidas, para las que en ocasiones hay una baja concentración diurna de bióxido de carbono disuelto en el agua y un incremento nocturno de este gas.
(Quienes deseen profundizar en este tema pueden consultar cualquier texto moderno de ecología vegetal o fisiología vegetal, como el de Salisbury y Ross, 1991).
Cuando se iniciaron los acontecimientos que narraré no se conocía ninguna especie de planta dicotiledónea, leñosa arbórea, con metabolismo CAM , y éste tampoco había sido reportado en plantas pertenecientes a la familia botánica tropical de las clusiáceas.
Las plantas estranguladoras
A principios de la década de los ochenta, la doctora Clara Tinoco y quien esto escribe realizamos una práctica de campo con estudiantes de biología. El problema planteado consistía en efectuar un experimento, en un periodo máximo de dos días, que permitiera tener evidencias del desarrollo de un proceso fisiológico en el medio natural de la selva tropical húmeda de Los Tuxtlas, Veracruz. Se escogió la detección de metabolismo CAM en especies de plantas epífitas de varias familias. El procedimiento elegido fue relativamente sencillo: recolectar tejido fotosintético de varias especies cada cierto tiempo durante 24 horas, preparar un extracto acuoso y determinar —por medio de titulación con una solución alcalina y un colorante indicador— el grado de acidez del tejido a lo largo del periodo. Característicamente en las plantas CAM ocurre una acidificación nocturna del tejido y una disminución de la acidez durante el día. Al mismo tiempo se midió la apertura de los estomas foliares con un porómetro automático, ya que muchas plantas CAM, al contrario de las que no lo son, cierran sus estomas durante el día y los abren en la noche.
Por su forma de vida hemiepifítica y sus hojas relativamente carnosas se incluyó una especie arbórea en el estudio: Clusia lundelly. Las plantas hemiepífitas se caracterizan por iniciar su desarrollo sobre otros árboles, germinando y creciendo en grietas de la corteza u horquetas de las ramas. Con el tiempo sus raíces descienden alrededor del tronco del árbol soporte hasta alcanzar el suelo, y termina desarrollándose un árbol sobre otro árbol de diferente especie. Se les conoce también como plantas estranguladoras pues algunas especies llegan a matar el árbol en el cual crecieron, cubriéndolo con sus raíces y ramas; por ejemplo, los “matapalos” del genero Ficus.
Durante sus primeros años de vida, las plantas hemiepífitas sufren de escasez de agua y nutrimientos minerales que privan en la corteza de los árboles, hasta que las raíces alcanzan el suelo; por lo tanto, no sería raro encontrar en estas plantas algún tipo de mecanismo fisiológico que hiciese más eficiente el uso del agua disponible, a pesar de vivir en una selva muy lluviosa.
La Clusia estudiada resultó tener el clásico comportamiento en cuanto a la acidificación tisular nocturna y el movimiento estomático que caracteriza a las plantas CAM.
Tiempo después se tomó la decisión de publicar una nota en español sobre este hallazgo en la revista botánica de mayor tradición en el país, el Boletín de la Sociedad Botánica de México (Tinoco Ojanguren y Vázquez-Yanes, 1983), cuyos editores tradicionalmente procuran la evaluación anónima de los artículos propuestos, recurriendo a especialistas.
Ya publicada la nota, un investigador norteamericano de la Universidad de California y que no conocía el texto referido, realizó una expedición a las Islas Vírgenes y ahí tuvo contacto con otra especie de Clusia. Mediante una serie de procedimientos modernos detectó que se trataba de una planta CAM y consideró que el hallazgo era lo suficientemente importante como para publicarlo en una de las revistas más prestigiadas y selectivas del mundo: Science de Estados Unidos, pues para él se trataba del primer caso conocido de planta dicotiledónea arbórea con metabolismo CAM perteneciente a una familia en la que no se había reportado antes y en una nueva forma de vida, las hemiepífitas (Ting y colaboradores, 1985).
Afortunadamente, durante la preparación del artículo en Science, alguna persona de la Universidad de California informó al investigador sobre la nota en el Boletín de la Sociedad Botánica de México, y de esta manera apareció finalmente citada en forma indirecta en el artículo de Science. Sin embargo, no se establece en el escrito que la prioridad del hallazgo corresponde a la publicación mexicana, pues se utiliza esta referencia sólo como respaldo de algunos resultados experimentales, sin mencionar que la nota estableció claramente la presencia de metabolismo CAM en Clusia.
Como respuesta a esta omisión en el artículo de Science, hicimos llegar los sobretiros sobrantes o fotocopias de la nota original a todos los investigadores del mundo que habíamos detectado se encontraban trabajando con metabolismo fotosintético CAM. Los resultados fueron buenos. La nota ha sido citada varias veces como pionera del descubrimiento del metabolismo CAM en árboles de Clusia, en artículos publicados en revistas internacionales. En ellos queda establecida la prioridad del hallazgo de la publicación mexicana (Popp y colaboradores, 1987; Franco y colaboradores, 1990; Zolt y Winter, 1994; y varios otros).
Es evidente que el reconocimiento final de la prioridad del hallazgo mexicano del metabolismo CAM en Clusia se dio de manera accidental y fácilmente pudo no haber ocurrido, pues el acceso de los especialistas a la publicación en el Boletín de la Sociedad Botánica de México no se dio por los medios habituales: visita periódica a una buena biblioteca, las publicaciones especializadas en reseñar la literatura científica reciente (por ejemplo, la famosa Current Contents), los bancos bibliográficos computarizados, y otros medios. Ocurrió fortuitamente gracias a la intervención de una persona informada, y posteriormente a través del envío masivo de fotocopias a especialistas conocidos en el campo de la ecofisiología del metabolismo fotosintético en plantas.
Conclusiones
Efectuar nuestro trabajo científico en un país que —salvo raras excepciones— prácticamente carece de revistas científicas para la publicación primaria de investigación original inédita, y que cumplan con todos los siguientes requisitos: arbitraje internacional por pares académicos anónimos, de aparición frecuente y regular, y con distribución y circulación internacional eficiente, nos añade otra desventaja respecto a los países desarrollados. En tanto no las tengamos, es importante que al menos intentemos publicar lo más novedoso de los resultados de nuestras investigaciones en revistas internacionales, para asegurar que van a tener el reconocimiento y el impacto que por propios méritos científicos les correspondan.
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Referencias Bibliográficas
Franco, A. C., E. Ball y U. Lüttge, 1990, Patterns of gas exchange and organic acid oscillations in tropical trees of the genus Clusia, Oecologia 85:108-114.
Popp, M., D. Kramer, H. Lee, M. Díaz, H. Ziegler y U. Lüttge, 1987, Crassulacean acid Metabolism in tropical dicotyledonous trees of the genus Clusia, Trees 1: 238-247. Salisbury, F. B. y C. W. Ross, 1991, Plant Physiology, Cuarta Edición, Wadsworth, USA. Ting, I. P., E. M. Lord, L. da Sternberg y M. J. DeNiro, 1985, Crassulacean acid metabolism in the strangler Clusia rosea Jacq., Science, 229:969-971. Tinoco-Ojanguren, C. y C. Vázquez-Yanes, 1983, Especies CAM en la selva húmeda tropical de Los Tuxtlas, Veracruz, Boletín de la Sociedad Botánica de México 45:150-153. Zotz, G. y K. Winter, 1994, A one year study on carbon, water and nutrient relationship in a tropical C3 - CAM hemi-epiphyte Clusia uvitana Pittier, New Physiologist, 127:45-60. |
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Carlos Vázquez Yanes
Centro de Ecología,
Universidad Nacional Autónoma de México.
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cómo citar este artículo →
Vázquez Yanes, Carlos. 1995. Una historia de investigación científica en plantas estranguladoras. Ciencias, núm. 37, enero-marzo, pp. 57-60. [En línea].
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| del herbario | |
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Zapotitlán Salinas:
el calor de la biología.
Parte II
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Santiago Arizaga , Eduardo Peters, Fernando Ramírez de Arellano
y Ernesto Vega
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Ya hemos comentado someramente características
y fenómenos típicos del valle de Zapotitlán Salinas. Hoy presentamos los esfuerzos de otros colegas, con énfasis en los trabajos de propagación de cactáceas.
Se acepta que una característica de las regiones áridas es su poca predictibilidad climática. El valle de Zapotitlán, sin embargo, parece no poseer esta propiedad. Al efectuar el análisis de los patrones de lluvia de la región se ha detectado que el valle presenta grandes valores de predictibilidad, así como gran estacionalidad del periodo de lluvias. Se trata de una zona “rara”, climáticamente hablando.1
La cactácea columnar Neobuxbaumia tetetzo o tetecho, ha sido una de las especies más estudiadas en el valle de Zapotitlán Salinas, en donde domina el paisaje. Los individuos crecen en condiciones de densidad y apiñamiento tan elevado, que surgió el interés por evaluar la importancia de procesos densodependientes en el establecimiento de esta planta.2 Los resultados revelaron que la abundancia de los tetechos se ve afectada tanto por procesos densodependientes —competencia intraespecífica en la etapa de establecimiento—, como densodependientes, por ejemplo, el clima.
El establecimiento de un buen número de especies de la zona se realiza bajo una planta nodriza, pues el microambiente causado por la sombra es menos severo. Conjuntamente, la nodriza modifica otra condición ambiental: la cantidad de agua disponible. Al comparar la eficiencia para captar agua de lluvia de diferentes formas de vida —arbustos, cactos columnares y agaves—, se hallaron resultados interesantes.3 Aunque los arbustos son los que más cantidad total de agua captan, dada su amplia cobertura, el tetecho —con poca cobertura— tiene una mayor eficiencia para captar la de lluvia por área, debido a su forma y estructura. Los agaves también tienen una gran capacidad para captar agua, si bien su importancia como planta nodriza es menor. Sin embargo, al evaluar la eficiencia de captación de agua en eventos de lluvia someros y abundantes, se encontró que el agave tiene la misma eficiencia para cualquier cantidad de precipitación, cosa que no sucede con las otras formas de vida.
Nuestro país es uno de los dos centros de diversidad de cactáceas en el mundo (éstas son exclusivas de América), y se distribuyen principalmente en las zonas áridas y semiáridas. Se ha estimado que cerca del 84% de las especies de cactáceas son endémicas de México, representando cerca de 715 especies. Entre las diversas zonas que se caracterizan por una alta diversidad y endemismo de cactáceas se encuentra el valle de Tehuacán-Cuicatlán.
Las presiones antropogénicas en esta región —como el comercio ilegal y la destrucción del ambiente— han ocasionado que numerosas especies tengan distribución cada vez más limitada, con peligro de desaparecer.
Ante esta situación, el laboratorio de Ecología de Comunidades del Centro de Ecología, UNAM, desarrolla desde 1990 un proyecto piloto encaminado a la conservación local de cactáceas por medio de su cultivo a partir de semillas. De manera específica, se están poniendo en práctica técnicas sencillas para la propagación y “vivereo” de cactáceas, y posteriormente difundirlas entre los pobladores locales. La finalidad es establecer cultivos comerciales que sirvan como actividades económicas opcionales. De esta manera, si el comercio legal de cactáceas funciona, probablemente se reducirá la alteración del medio. Otro objetivo de este proyecto consiste en reintroducir parte de las cactáceas producidas en vivero a su medio natural. Actualmente se están instrumentando técnicas económicas para acelerar el crecimiento de las plántulas y obtener cactos de talla comercial en poco tiempo.
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Referencias Bibliográficas
1. Valiente-Banuet, L., 1991, Patrones de precipitación en el valle semiárido de Tehuacán, Puebla, México. Tesis licenciatura, Fac. Ciencias, UNAM, México, D. F.
2. Díaz, P. G., 1991, Efectos dependientes de la densidad en una cactácea columnar (Neobuxbeumie tetetzo (Coulter) Backeberg) del valle de Zapotitlán de las Salinas, Puebla. Tesis licenciatura, Fac. Ciencias, UNAM, México, D. F. 3. Ramírez de Arellano, F. (en prep.), Eficiencia arquitectónica para la captación de agua en tres formas de vida vegetal del valle de Zapotitlán Salinas, Puebla. |
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Santiago Arizaga, Eduardo Peters, Fernando Ramírez
de Arellano y Ernesto Vega
Centro de Ecología,
Universidad Nacional Autónoma de México.
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cómo citar este artículo →
Arizaga, Santiago. Peters Eduardo, Ramírez de Arellano Fernando, Vega Ernesto. 1995. Zapotitlán Salinas: el calor de la biología (II). Ciencias, núm. 37, enero-marzo, pp. 74-75. [En línea].
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