Nombre: Gamdo Pérez Yolanda 4icenciatw-a: Biología

(1)

/Nombre: Gamdo Pérez Yolanda

4icenciatw-a: Biología

J

División

:

CBS

Nombre del proyecto: Dinámica de comunidades naturales de zonas áridas.

Interacciones particulares.

/Título del trabajo. Estudio poblacional

y morfología funcional de

Ferocactus

latispinus var. spiralis

(familia: Cactaceae) en Zapotitlán Salinas, Puebla

'Fecha

de entrega: 7 de Marzo de

2 0 0 9

/

'Nombre

del asesor: Dr. Miguel Ángel Armella V

Puesto: Profesor titular

Adscripción Departamento de Biología

(2)

3

I&xuctus recurvus (Miller) Lindsey, posteriormente clasificado taxonómicamente como

F'rmuczus Zutispitms var. spirulis es una planta simple de tallo ''globoso'' generalmente de 10 a 40

cm o menos y a veces hasta un metro de alto con 35 cm de diámetro. Presenta 13 a 16 costillas rectas. Las areolas distan entre si por 2 an, son circulares de 1.5 cm de diámetro y su porción florifera está en la parte

o

zona superior. La flor es de color vino

o

purpúreo, a veces amarillo, de 5 cm de longitud y

2.5 de anchura.

El

fruto es ligeramente oblongo de 5 a 8 cm de longitud y 2 cm de ancho. (Bravo y

Sánchez-Mejorada, 1991). Es una especie endémica de la ZOM semiárida que limita entre los estados

de Puebla y Oaxaca (teniendo como su distribución principal el Valle de Tehuacán-Cuicatlán del cual el Valle de Zapotitlán es una parte importante).

Ferocuctu.5 lutipms vur. spiruZzs, presenta tres etapas, la primera como un tallo globoso, en

donde su ancho es más grande

o

de igual tamaño que su altura, posteriormente una intermedia en donde ya no es tan globoso y es ligeramente más alto y finamente una etapa final en donde el tallo

crece a lo largo en forma de salchicha, en donde este puede crecer un tanto erecto

_o

por lo contrario completamente a ras de suelo, presentando espinas en espiral durante todo su crecimiento

Durante el crecimiento del Ferwachrs Zaírspitnrs

vm. spirulis,

su estructura cambia gradualmente influenciada por la incidencia de la radiación fotosintéticamente activa (PAR), haciendo que esta estructura cambie de globosa a cilíndrica, y la inclinación de la especie se haga más evidente conforme va creciendo. (Zavala-Hurtado,J.A., et. al. 1996).

Los tallos de los cactos también son interesantes por sus adaptaciones a la temperatura y a la

radiación solar

La

parte superior

o

ápice de una biznaga tal como la Eerocachrs ucanthodes tiene una

cobertura densa de espinas y pelos que influye en la temperatura de las células que se dividen en el meristem0 apical. Las espinas influyen en la cantidad de luz que llega a la supeficie del tali0 y por ende

disponible para la fotosíntesis. El tamaño y la orientación de las hojas de los cactos y agaves afecta la

recepción de la radiación, la fotosíntesis, el crecimiento y la temperatura del tallo (Nobel, 1998)

(3)

Sabiendo que las hojas y tallos masivos de las suculentas del desierto, les permiten almacenar agua en condiciones de sequía y que son opacos, se puede decir que la orientación del tallo de un cacto,

o

de las hojas de un agave afectan críticamente la absorción de la radiación fotosintéticamente

activa (PAR) wn lo que también se ve afectadla la fotosíntesis. Además de que el PAR frecuentemente limita la captación de COZ y por io tanto el c:recimiento de la mayoría de las suculentas del desierto.

(Nobel, 1980, I98 1). Nobel sugiere que la orientación de los cladodios terminales de Opuntia pueden ser una adaptación para maximizar la absorción del PAR, como también se ha observado en Cumegia

gigmteay Agave deserti., en donde enwntrannos que los individuos que se encuentran acoplados con

los m h o s regimenes de iluminación, son los que tienen mayor éxito, y no as¡ los que se encuentran

orientados hacia el Norte. Por lo cual el PAIl es aparentemente uno de los factores limitantes de la distribución de las cactáceas y otras suculentas

También deben ser tomadas en cuenta las espinas y los pelos pubescentes que presentan los

cactos, ya que ellos absorben las mismas longitudes de onda que se reflejan en la misma dirección, disminuyendo la cantidad de PAR recibido por área o superficie de talio. (Gibson, 1986). E s decir las

espinas sombrean el tallo, lo que disminuye la luz disponible para la fotosíntesis, y por lo tanto disminuye el crecimiento, aunque por otro lado también le brinden protección contra los extremos

térmicos (Nobel, 1998).

La orientación de los tallos, como la indinación ecuatorial de ciertas binagas, también afecta a la recepción del flujo de fotones fotosintéticos (F'PF) y al crecimiento de los cactos, incluso la

orientación puede verse afectada por los cambios en la dirección prevaleciente de la luz causada por

montañas, o algunas otras características topográficas, la sombra de otras plantas e incluso agentes externos que interfieran en la captación de la radiación solar. Las costillas y otras características tndimensionales de la superficie del tallo aumentan el área de este e intluyen en la difusión del PPF

sobre el tallo Las costillas también están involucradas en la relación hídnca de las biznagas y de los

cactos columnares. lo que permite a los tallos hincharse con la toma del agua del suelo después de la

lluvia, como pliegues de acordeón (Nobel, 199:s)

(4)

Existen otros factores como el viento, :y hasta el mismo substrato, que también intervienen en la

morfología de la planta, como ocurre en algunos lugares donde la localización biogeográfica, crea

condiciones especiales que determinan la forma de la especie.(Ortega-Rubio A., et al., 1995)

Objetivo General:

*

Determinación de pahnetros estructurales dle las poblaciones Errocactus latispinus vur. Jpirulis en

el Vaiie de Zapotitlán Salinas, Puebla y la influencia de la radiación solar en los mismos

Objetivos particulares:

Aportar datos experimentales que conduzcan a la determinación de las principales causas

o

factores

de la morfología de Ferocucius

latispinus

var. spiralis.

Realizar un estudio ecológico de la planta que determine las posibles causas adaptativas de su

morfología.

Objetivos específicos:

Estimar poblaciones de Ferocuctus

1uii:gimrs

vur. spirulis por medio de alguna técnica de

muestreo, en el valle semiárido de Zapotitiii Salinas, Pue.

Determinar si otras especies vegetales estáin asociadas al Ferocactus

latispinus

vur. 5piralis.

Determinar que otros factores fisicos, tienen influencia en la morfología funcional del Ferwuctus latiyiinus vur. ,spirulis.

Determinar los ángulos de inclinación y el crecimiento de diferentes formas de berocactus

iuti.@rus

vur. .\piralis.

Determinar la velocidad del crecimiento y la inclinación del Ferocactlrs latispinus vur.

spirulis

en

condiciones controladas

(5)

Para el estudio que se llevara a cabo en el invernadero de la D.C.B.S, los ejemplares de

Fermactus

latispinus

vm. Virulis, se adquirkin en el jardín botánico de Zapotitlán Salinas, Puebla,

Lo primero que se

hará

al traerlos a la Ciudad es ponerlos en cuarentena en un lugar seco, no

muy soleado y sin que halla alguna planta cerca que pudiera infectar a los ejemplares de alguna plaga -

aunque para no tener problemas se les rociar,a un poco de solución de tabaco (dos veces durante la

cuarentena), para matar cualquier larva o ácaro que trajeran con ellos -.

Para poder transplantar los ejemplares se requerirá del diseño y montaje de los que

llamaremos "simuladores de ladera" (figura 1:) los cuales se elaboraran de madera cortada toda a un

mismo tamaño (tablas de 15 x 15), para así formar cajas y pegarlas unas con otras hasta obtener una

escalera que tendrá 4 pequeñas cajas; posteriormente se Iijarq barnizaran, impermeabiikan (por

dentro de cada caja) y perforaran para el drenaje de la salida de agua de cada caja. Ya una vez

diseñados los simuladores de ladera se preparara una mezcla de tierra de hoja finamente cernida y

mezclada por cantidades iguales con tierra traída de Zapotitlán, Salinas, con tezontle molido y agrolita.

Al transplantar los cactos se colocarari lo más centrados posible en cada caja, en donde se les

acondicionara unos capuchones hechos de alambre galvmuado, y en el punto donde se cruzaran

ambos alambres se colocara una plomada hecha con una bolita de plastiloka y en el centro de cada

cacto se colocara un alfiler que determinara la distancia de la plomada al cacto y el ángulo de

inclinación, además se tomaran mediciones de altura, ancho y el número de areolas de cada muestra.

Los simuladores de ladera ya dentro del invernadero se orientaran a los cuatro puntos

(6)

Figura I

Una vez ya instalados, los simuladores de ladera dentro del invernadero de la D.C.B.S, se llevó a cabo una medición mensual de los ejemplares

(16

cactos), comenzando desde el mes de Febrero,

hasta el mes de Octubre de 1999, tomando en cuenta el ángulo de inclinación, la altura, el ancho, la

distancia de la plomada al centro del cacto y sé1 numero de areolas de cada muestra, las cajitas de los llamados simuladores de ladera también fueron numerados respectivamente, los orientados hacia el norte fueron los primeros 4, después los orienitados hacia el oeste los siguientes

4

(5 al

9,

después los

que están orientados hacia el sur (9 al 12) y finalmente los que están orientados hacia el este que son los cactos del 13 al 16

(7)

También se tuvo cuidado de que no _st;infestaran de a l g m plaga, rociando de vez en cuando

solución de tabaco, para evitar problemas de esta índole; el riego y remoción de tierra se realizó

durante los primeros meses cada quince días, para posteriormente cambiarlo a cada mes durante el resto del transcurso del seMcio. Basándose en esto se realizó una base de datos en el programa Excel, para de esta forma poder observar que tanto y que tan rápido crecen estos ejemplares, además de observar la incidencia que tienen los rayos solares sobre el ángulo de inclinación del cacto.

Se elaboró otro juego de "simuladoires de ladera", solamente que en esta ocasión no se barnizaron las cajas, sino que se pintaron con p i i r a de aceite para hacer más resistente la madera a la

humedad, y evitar que se resquebraje rápidamente la pintura.

T W O S Y M E T A S

Objetivos específicos:

+

Se determinó, que otros factores fisicos, tienen influencia en la morfologia funcional del Ferocactus latispinus var. spiralis

+

Se determinó los ángulos de inclinación y el crecimiento de diferentes formas de Eerocacius

latispins

var. s spiral is.

+

Se determinó la velocidad del crecimiento y la inclinación del Ferocacius latispinus var, spirals

en condiciones controladas.

Los resultados obtenidos son registros preliminares ya que este experimento es a largo plazo, dado que la especie de este Ferocactus crece a un ritmo muy lento.

(8)

9

Para verificar si existen cambios o no bajo condiciones controladas en el ángulo de inclinación, lo alto, lo ancho, la distancia de lla plomada al centro del cacto y el número de areolas,

se realizaron mediciones mensuales a partir del mes de febrero de 1999 a Octubre del mismo, obteniéndose los siguientes resultados:

~~ ~ ~~~~~ ~~~ ~ ~~~ ~~ ~ ~~

MXDICIONES MENSUALES DEL CACTO GLOBOSO 1' medicits 11/02/99

Cad" Cltdo 1

Cado 2

Cado 3 Cado 4 Cado 5

Cado 6 Cado 7 Cad" 8 Cado 9

pado 10

c a d o 1 1

Fado 12

Cado 13 Cado 14

c a a o 15

Cado 16

Los primeros 4 cactos fueron orientados hacia el norte, del 5 al 8 hacia el oeste, del 9 al 12 hacia el sur y finalmente del 13 al 16 orientadoii. hacia el este. La primer medición solo contó con

mediciones de ángulo de orientación y distancia de la plomada al centro del cacto, sin embargo en las sucesivas mediciones fueron tomadas ya en cuenta el alto, ancho y numero de areolas de cada cacto (Ver, fotografia 1).

(9)

(10)

Cado 14 42'SE l . Z m . .8 a. 6.6 an. 22

Cado 15 28'SW 0.3 mm. _5.3nn. 6.9 nn 22

(11)

Angulo de inclinación.

Para poder graficar los resultados obtenidos de los ángulos registrados (por cuadrantes),

estos fueron convertidos en grados azimutaies para observar la tendencia que tienen estos cactos a optimizar la radiación fotosintéticamente activa, los resultados fueron los siguientes:

(12)

(13)

O z

z

2

v>

O W

0 0

a J

Z W

J a

0 -

Z 2

W I O O J 3 (3 z

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I - N m VI

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z

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0 0 0 0 0 0

M N Z Z "

0 0 0 0 0 0 0 0 0

O L D O L D O L D O L n

(14)

15

Los resultados para los cactos orientados hacia el norte, con respecto al ángulo de orientación, tuvieron una tendencia hacia el suroeste en general, comportándose casi de la misma forma los cactos orientados hacia el oeste a excepción del cacto 7 que tiene más bien una tendencia hacia el noroeste. Para los cactos orientados hacia el sur tenemos que la

mitad de ellos tienen una ligera orientación hacia el suroeste y la otra mitad hacia el sureste

y para los cactos orientados hacia el este, su ángulo de inclinación, vaxió comportándose

muy caóticamente como lo muestran las graficas presentadas, sin embargo, se puede ver que existe más bien en estos casos una ligera tendencia de los cactos de optimizar la luz

solar más bien hacia el sureste Lo que no significa que el ángulo de inclinación sea ya definitivo para los cactos que están siendo sometidos a estudio, ya que las distintas estaciones del año también influyen en el crecimiento y captación de la energía solar ,

además de las plantas (que se encuentran a los alrededores del experimento)que están infiuyendo en pequeña escala (casi nula), sobre algunos de los individuos que se están estudiando (nodricismo).

Por lo tanto el ángulo de orientación, de acuerdo a los datos obtenidos puede cambiar, mientras los cactos todavía no estén bien adaptados a su nuevo medio ambiente (recordemos que los cactos fueron transplantados para este experimento) adoptando finalmente la postura que tendrá a lo largo de su vida, al optimizar de la mejor manera la energía solar

Altura del cacto.

Los resultados para la altura del cacto, están dados en las tablas del principio, por medición

(8 mediciones en total), sin embargo, para observar si los cactos crecieron o no, y el ángulo

de orientación que fueron tomando con respecto a la radiación fotosintéticamente activa, lo que se tomó en cuenta fueron las diferencias de la primera medición, con la última. Los

(15)

- - ____ ____ ~~

DtFERENClA ENTRE LA la

Y

LA ULTIMA

MEDICIidN MENSUAL

Con esta gráfica se observa, que el crecimiento de los cactos esta optimizado hacia el

norte preferentemente, principalmente en el cacto

4

que fue el cacto que más creció, siguiéndole

los cactos que están orientados hacia el este, sin tomar en cuenta las diferencias negativas, por lo

tanto y dado que la optimización de energía solar (ángulo de orientación) se presento en la mayoría de los casos hacia el SW era de esperarse que los cactos orientados hacia este ángulo

crecieran más, sin embargo no fue así, sino todo lo contrario, y es que al parecer los cactos cuando son pequeños presentan más bien uin crecimiento hacia los lados (ancho), que hacia lo

alto, debido a que al parecer los cactos requieren mayor cantidad de nutrientes cuando son pequeños, para obtener la forma peculiar de las biznagas (forma globosa), que además es su

(16)

1 7 primer etapa de desarrollo, la que es determinante en la supervivencia del cacto, y para el

desarrollo de las consecutivas etapas del mismo.

Ancho del cacto.

Los resultados del ancho de cada c,acto, al igual que la altura aparecen en las primeras

tablas, pero para poder observar si existieron diferencias significativas del inicio al fin del

proyecto, se tomaron en cuenta, al igual que en la altura las diferencias entre la primera medición

y la última. Estos fueron los siguientes resultados.

~- - - -~

DIFERENCIAS ENTRE LA 1’ Y LA ÚLTIMA

MEDICICIN DEL ANCHO

(17)

continuaron siendo los que crecieron más en lo ancho, en esta ocasión los cactos que le

siguieron fueron los orientados hacia el sur y hacia el oeste, lo cual significa que

efectivamente los cactos en su primera et,apa de desarrollo primeramente crecen más en su

diámetro que en su altura. Comprobando lo que dice (Zavala-Hurtado, 1996) que la

incidencia de la radiación fotosintéticamente activa (PAR) es determinante en la estructura

del cacto haciendo que estos cambien de una forma globosa a cilíndrica conforme los

individuos van creciendo.

Distancia de la plomada al centro del cacto.

Para la distancia de la plomada al centro del cacto, que fue una variable que se decidió

tomar en cuenta, para poder determinar como los cactos conforme transcurría el tiempo

iban adoptando cierta posición en donde optimizar la captación de la energía solar. Sin

embargo para los resultados de esta variable hubo problemas con los que no se contaba y

muy probablemente los resultados obtenidos estén alterados o no cuenten con una

precisión como se hubiera esperado para teste tipo de experimento. Los resultados obtenidos

(18)

m r . a In

*

m c-4 7

I - N m P I

0 0 0 0

" " " O

1 1 1 1 0 0 0 0

I I

1

(19)

debido al problema que se tuvo al montar el experimento, por lo que las primeras mediciones que

fueron llevadas a cabo correctamente, posteriormente presentaron alteraciones que modificaron

en si toda la estructura del experimento, pero principalmente la de esta variable que era

importante para determinar la distancia que había entre el centro del capuchón y el centro del

cacto conforme este iba adoptando un determinado ángulo de inclinación. A pesar de este

conflicto, con lo resultados obtenidos se puede apreciar que los cactos giran en favor de la

máxima captación solar que pueden alcanzair, lo cual nos indica que existe en este tipo de plantas

un marcado fototropismo para maximizar la radiación fotosinteticamente activa En este caso

teniendo una mayor distancia del centro del capuchón al centro del cacto en las plantas que están

orientadas hacia el oeste

Numero de areolas

Con el numero de areolas nuevamente volvemos a utilizar solamente la diferencia de la

primera medición y la última, ya que con ello se puede observar que el cacto efectivamente creció

y que prueba de ello son las nuevas areolas que le salieron durante el transcurso de este

(20)

21

DIFERENCIAS OIE LA I' MEDICIÓN CON LA

,

ÚLTIMA DEL NUMERO DE AREOLAS

. . . . - . . .. . . .. _. .. ,

.I_--

=

diferencia

En esta gráfica vemos que el mayor número de areolas la obtuvieron los individuos que están orientados hacia el norte nuevamente y los que están Orientados hacia el sur, lo cual quiere

decir que estos individuos crecieron y por lo tanto tuvieron producción de nuevas areolas.

Con los resultados de las mediciones llevadas a cabo mes con mes, se pudo observar como la radiación fotosintéticamente activa es determinante en el ángulo de inclinación de esta especie.

A pesar de que la tasa de crecimiento de la especie (sumamente lenta) sólo permitió hacer las

mediciones en las primeras etapas de la vida de los individuos (se considera que estos cactos pueden llegar a vivir hasta 80 años) y de que las condiciones podrían variar a lo largo de la vida de cada uno en particular, existiendo diferentes factores (intnnsicos y extrínsecos a los individuos) que pueden afectar su crecimiento y declinación, podemos considerar que, dado la longitud del estudio, las tendencias observadas corresporiden, en lo general, ai patrón real del crecimiento de

esta especia, ya que los datos coinciden con las observaciones para esta especie realizadas en condiciones naturales (Garrido y Armella 1998) y con otras especies (Zavala, 1996)

(21)

Se comprobó que los cactos tienen cierta tendencia por un ángulo de inclinación hacia el

Sur-Oeste

(SW),

que según Zavala-Hurtado et. al (1996) les permite optimizar la radiación fotosinteticamente activa. Así como el hecho de que la planta en su etapa inicial crece más en _su

diámetro que en su altura, pasando de un estado globoso

a

uno cilindrico, haciéndose cada vez

más marcado su ángulo de inclinación conforme va creciendo.

A pesar de que la tasa de crecimiento fue muy lenta y de la variabilidad expresada por las tendencias de los cactos, el hecho de que loci cactos colocados con orientación Sur y Este tuvieran

mayores variaciones en la inclinación sugiere que esta tendencia esta influida por el ambiente y no,

necesariamente, determinada por el genoma.

Es necesario el continuar la realización de estos estudios, siguiendo la trayectoria de los individuos estudiados para corroborar las kndencias hasta ahora observadas y determinar si los patrones de declinación cambian a lo largo del tiempo correlacionado al tamaño o crecimiento de los individuos.

El diseño de experimentos a largo plazo y que involucran mediciones detalladas, como el que aquí se reporta, fkcuentemente requíere de realizar una gran cantidad de trabajo previo a la realización de las mediciones formales, ya que mucho del material se ve sujeto

a

situaciones ambientales poco comunes. Para futuros mtudios es recomendable establecer las plomadas de

manera más firme para evitar errores en las mediciones (crecimientos negativos o cambios bruscos en las declinaciones) Además otro de los problemas es la falta de control sobre el acceso con que cuenta el invernadero de la

D.C.B.S.,

y es que por lo menos en el área asignada para este

experimento (especies de zonas áridas), la chapa de la puerta no funciona, por lo tanto todo el tiempo esta área esta abierta y en más de una ocasión se encontraron movidos los simuladores.

(22)

23

Yo

recomendaría que se pusieran mayor atención a estas instalaciones con las que cuenta la Universidad, para que no se deterioren totalmente y futuras investigaciones cuenten con unas instalaciones en mejores condiciones, para de esta forma no salir de nuestra casa y buscar servicios sociales y seminarios de investigación en otros lados que cuenten con instalaciones

modernas y verdaderamente funcionales.

Bravo-Hollis, H y Sanchez-Mejorada H.,

_1991.

LAS CACTACEAS DE MEXICO, vol.11 U.N.A.M. Mexico

Ganido, P. Y. & Armella V. M. A.,

1998.

DESCRIPCIÓN POBLACIONAL Y MORFOLOGh

FUNCIONAL DE FEROCACTOS LAlTSl'IhWS VAR.

SPIRALJS

EN EL VALW DE

ZAPOTITLÁN SALINAS, PUEBLA Memorias del W Congreso Latinoamericano de Botánica y XIV Congreso

Mexicano

de Boiánica. México D. F.

18

al

24

de Octubre. pp. 80

Gibson, A.C. et. al.,

1986,

THE CACTUS PNMER. Edit. Harvard University Press, London,

England, pp 1

12

Nobel,

P.S.

1978.

SURFACE TEMPERA'IWW

OF

CACTI-INFLUENCES OF

E " M E N T A L

AND

MORPHOLOGICAL FACTORS. Ecology.

59.986-996.

Nobel,

_P.S

1981.

INFLUENCES

OF

PHOTOSYNTHETICALLY ACTIVE RADIATION ON

CLADODE ORIENTATION, STEM TILTING,

AND HEIGHT

OF CACTI. Ecoiogy,

62

(4), pp.

982-990.

(23)

24

Nobel, P.S.. 1998. LOS INCOMPARABLES AGAVES Y CACTOS, Ed. Tarn,

,

Mexico, pp. 121-123.

Ortega-Rubio A, Heidi Romero-Schmidt Cerafina Arguelles-Mendez & Aradit Castellanos-

Vera, 1995 EFFECT OF WTND ON A FEROCAClTIS FORüII VAR FORDII

POPULATION ON PIEDRA

ISLAND,

€ M A CALIFORNIA SUR, MEXICO Journal of

aridEnviroments, 31 15-19

Riedowski, J. 1978. VEGETACION DE MEXICO. Lmusa. Mexico

Zavala-Hurtado, J A Vite, F & Ezcurra, E 1996 STEM TILTING AND

PSEUDOCEPHALKJh4 ORIENTATIiDN IN CephaZocereus columna-&qmz

(CACTACEAE) A FUNCIONAL INTERPRETATION Ecolog~ 79 (I) _340-348

Zavala-Hurtado, J.A. & Dim-Soliir, A 1995. F3ZPAR,GROWTH.AGE

AND

REPRODUCTION IN THE GIANT COLUMNAR CACTUS (éphaalocereus columna-