Áreas con aptitud ambiental para gramíneas nativas C3 y C4 en respuesta al cambio climático en México

Abstract

La superficie utilizada para el pastoreo en México es superior al 45 % del territorio nacional, y las plantas de la familia Poaceae aportan la mayor parte del forraje para el ganado y para la fauna nativa; estas áreas están expuestas a los efectos del cambio climático, lo que provocaría modificaciones en las comunidades vegetales. La temperatura y la precipitación pluvial son determinantes climáticos para los procesos fisiológicos de las plantas y cambios estructurales en la vegetación de los pastizales. Dado que las gramíneas con ruta fotosintética C4 tienen mayor fijación de CO2, se ha documentado que aprovechan más las temperaturas ambientales altas y la poca humedad en el suelo, por tal motivo se considera que predominarían sobre las especies con ruta fotosintética C3. La presente investigación se realizó bajo la hipótesis de que el área con aptitud ambiental se incrementará para gramíneas nativas con fisiología C4 y disminuirá para gramíneas con fisiología C3 por efecto del cambio climático en México; y con el objetivo de analizar los cambios en el área con aptitud ambiental para gramíneas nativas con fisiología C3 y C4 por efecto del cambio climático en México. Se analizaron tres especies C3: Nassella mucronata, Oplismenus burmannii y Panicum hians, y tres especies C4: Bouteloua curtipendula, B. gracilis y B. repens; la selección de especies se basó en una colecta de especies nativas de la familia Poaceae en la región Altos de Jalisco, durante los meses de julio a noviembre de 2015 y 2016. Para el análisis climático se usaron imágenes raster del periodo 1960-1990 (clima de referencia), y para el clima futuro se usaron imágenes del modelo GFDL-CM3 con los rcp4.5 y rcp8.5 para los periodos 2041-2060 y 2061-2080, referidos en adelante como 2050 y 2070, respectivamente. Para el análisis de áreas con aptitud ambiental se utilizó el modelo Maxent Entropy, con 27 variables climáticas y una edáfica que fueron elaboradas previamente con el software Idrisi-Selva. Como resultado de la colecta realizada se identificaron 107 especies, agrupadas en 40 géneros, entre los que sobresalió Bouteloua por tener 12 especies y estar presente en todos los sitios de muestreo, seguido de Eragrostis y Paspalum con ocho especies cada uno. Las especies C4 representaron el 89.7 % y las C3 el 10.3 %. El análisis del clima mostró que habrá un aumento en la temperatura media anual de 2.8 oC con el rcp4.5 en el 2050 y de 3.4 oC en el 2070, y para xi el rcp8.5 el aumento será de 3.4 y 5.0 oC, respectivamente. De manera general, el aumento en la temperatura será más acentuado en las zonas áridas y semiáridas que en las áreas templadas y tropicales; así mismo, aumentará la frecuencia en que se presentan las temperaturas altas en el territorio mexicano. La precipitación disminuirá entre el 3.1 % y el 14.4 %, principalmente en las zonas con promedios de precipitación media anual menores a 600 mm en el clima de referencia, con mayor disminución al pasar del rcp4.5 al rcp8.5 y al pasar del 2050 al 2070. El análisis del índice de humedad (IH) indicó que las zonas hiperáridas pasarán del 0.91 % de la superficie del país en el clima de referencia, al 2.84 % con el rcp8.5 en el periodo 2070; y las zonas áridas aumentarán del 16.62 % al 32.98 %, en los mismos periodos; no obstante, las otras categorías del IH: semiárido, subhúmedo seco, subhúmedo húmedo y húmedo, disminuirán en superficie con el cambio climático, con disminuciones paulatinas al pasar del rcp4.5 al rcp8.5 y del periodo 2050 al 2070. El área con aptitud ambiental para B. curtipendula en los cuatro escenarios de clima futuros aumentará entre 5.0 % y 10.9 % en relación con el clima de referencia, para B. gracilis el aumento será entre 6.2 % y 9.1 %, y para B. repens será entre 13.4 % y 16.5 %, mientras que para O. burmannii el aumento será entre 3.4 % y 4.6 %. La disminución en el área con aptitud ambiental para Nassella mucronata será entre 2.9 % y 0.2 % y para Panicum hians serán entre 2.4 % y 0.2 %, en relación con el área con la climatología de referencia. Las variables ambientales que mayormente explicaron la distribución geográfica de las especies fueron: temperatura media del mes más cálido y temperatura máxima de mayo a octubre para Nassella mucronata, la precipitación acumulada de mayo a octubre y la precipitación acumulada anual para Oplismenus burmannii, el fotoperiodo de noviembre a abril y la temperatura máxima de mayo a octubre para Panicum hians, el índice de humedad anual y la precipitación acumulada anual para Bouteloua curtipendula, la temperatura mínima de mayo a octubre y la temperatura mínima para B. gracilis y el fotoperiodo de noviembre a abril y el fotoperiodo de mayo a octubre para B. repens. De manera general se concluyó que en el periodo de 2040 a 2080 se presentará un incremento entre 2.8 oC y 5.0 oC en la temperatura media anual y una disminución entre 3.1 y 14.4 % en la precipitación acumulada anual, lo que a su vez provocará cambios en las áreas con aptitud xii ambiental que serán favorables principalmente para las especies C4, en relación con estas variables climáticas.