El escarabajo del pino de montaña ( Dendroctonus ponderosae ) es una especie de escarabajo de la corteza originaria de los bosques del oeste de América del Norte, desde México hasta el centro de Columbia Británica . Tiene un exoesqueleto negro duro y mide aproximadamente 5 milímetros ( 1 ⁄ 4 pulgadas), aproximadamente el tamaño de un grano de arroz.
En el oeste de América del Norte, un brote del escarabajo y sus asociados microbianos afectó amplias áreas de bosque de pino torcido, incluidos más de 160.000 km 2 (40 millones de acres) de bosque en Columbia Británica. [1] El brote en el Parque Nacional de las Montañas Rocosas en Colorado comenzó en 1996 y ha causado la destrucción de millones de acres/hectáreas de pinos ponderosa y torcidos. En el pico del brote en 2009, más de 16.000 km 2 (4,0 millones de acres) se vieron afectados. [2] El brote luego disminuyó debido a mejores condiciones ambientales y al hecho de que muchos árboles vulnerables ya habían sido destruidos. [2] [3]
Los escarabajos del pino de montaña habitan en los pinos ponderosa , corteza blanca , lodgepole , escocés , gato , [4] ágil , bristlecone de las Montañas Rocosas , [5] y bristlecone de la Gran Cuenca [6] . Normalmente, estos insectos desempeñan un papel importante en la vida de un bosque, atacando árboles viejos o debilitados y acelerando el desarrollo de un bosque más joven. Sin embargo, veranos inusualmente calurosos y secos e inviernos suaves en 2004-2007 en todo Estados Unidos y Canadá, junto con bosques llenos de pino torcido maduro, provocaron una epidemia sin precedentes. [7]
El brote puede haber sido la mayor plaga de insectos forestales observada en América del Norte desde la colonización europea. [8] La replantación de monocultivos y un siglo de extinción de incendios forestales han contribuido al tamaño y la gravedad del brote, y el brote en sí puede, con infestaciones similares, tener efectos significativos sobre la capacidad de los bosques del norte para eliminar gases de efecto invernadero (como CO 2 ) de la atmósfera. [9]
Debido a su impacto en la silvicultura, se han secuenciado el transcriptoma [10] y el genoma [11] del escarabajo. Fue el segundo genoma de escarabajo en ser secuenciado.
Los escarabajos se desarrollan a través de cuatro etapas: huevo , larva , pupa y adulto . Excepto unos pocos días durante el verano, cuando los adultos emergen de los árboles reproductores y vuelan para atacar nuevos árboles huéspedes, todas las etapas de la vida transcurren debajo de la corteza. [12]
En rodales de baja elevación y en años cálidos, los escarabajos del pino de montaña necesitan un año para completar una generación. En zonas elevadas, donde los veranos suelen ser más frescos, los ciclos de vida pueden variar de uno a dos años.
Las hembras de los escarabajos inician los ataques. A medida que mastican la corteza interna y el floema, se liberan feromonas que atraen a los escarabajos machos y hembras al mismo árbol. Los escarabajos atacantes producen más feromonas, lo que resulta en un ataque masivo que supera las defensas del árbol y provoca ataques a los árboles adyacentes.
Los depredadores naturales del escarabajo del pino de montaña incluyen ciertas aves, particularmente pájaros carpinteros, y varios insectos.
Los escarabajos del pino de montaña afectan a los pinos al poner huevos debajo de la corteza. Los escarabajos introducen un hongo mancha azul en la albura que evita que el árbol rechace y mate a los escarabajos atacantes con el flujo de brea del árbol. El hongo también bloquea el transporte de agua y nutrientes dentro del árbol. En el exterior del árbol, esto da como resultado masas de resina en forma de palomitas de maíz, llamadas "tubos de brea", por donde han entrado los escarabajos. [13] La acción conjunta de la alimentación de las larvas y la colonización de hongos mata al árbol huésped a las pocas semanas de un ataque exitoso (el hongo y la alimentación de las larvas rodean el árbol, cortando el flujo de agua y nutrientes). En los últimos años, las condiciones de sequía han debilitado aún más los árboles, haciéndolos más vulnerables e incapaces de defenderse de los ataques. Cuando el árbol es atacado por primera vez, permanece verde. Por lo general, al cabo de un año del ataque, las agujas se habrán puesto rojas. Esto significa que el árbol está muriendo o muerto y los escarabajos se han mudado a otro árbol. Tres o cuatro años después del ataque, queda muy poco follaje, por lo que los árboles parecen grises. [7]
A medida que aumentan las poblaciones de escarabajos o más árboles se estresan debido a la sequía u otras causas, la población puede aumentar y extenderse rápidamente. Entonces los árboles sanos son atacados y grandes áreas de rodales de pinos maduros pueden verse amenazadas o muertas. Los veranos cálidos y los inviernos suaves influyen tanto en la supervivencia de los insectos como en la continuación e intensificación de un brote. Las condiciones climáticas adversas (como temperaturas mínimas invernales de -40°) pueden reducir las poblaciones de escarabajos y frenar su propagación, pero los insectos pueden recuperarse rápidamente y reanudar su ataque a bosques que de otro modo estarían sanos.
El cambio climático y los patrones climáticos cambiantes asociados que ocurren en todo el mundo tienen un efecto directo sobre la biología, la ecología de las poblaciones y la población de insectos eruptivos, como el escarabajo del pino de montaña. Esto se debe a que la temperatura es un factor que determina el desarrollo de los insectos y el éxito de la población. [14] Los escarabajos del pino de montaña son una especie nativa del oeste de América del Norte. [15] Antes de los cambios climáticos y de temperatura, el escarabajo del pino de montaña vivía y atacaba predominantemente a los pinos lodgepole y ponderosa en elevaciones más bajas, ya que las Montañas Rocosas y Cascades de mayor elevación eran demasiado frías para su supervivencia. [16] En condiciones climáticas heladas estacionales normales en las elevaciones más bajas, los ecosistemas forestales en los que habitan los escarabajos de los pinos se mantienen en equilibrio mediante factores como los mecanismos de defensa de los árboles, los mecanismos de defensa de los escarabajos y las temperaturas bajo cero. Es una relación simple entre un huésped (el bosque), un agente (el escarabajo) y el medio ambiente (el clima y la temperatura). [15] Sin embargo, a medida que el cambio climático hace que las zonas montañosas se vuelvan más cálidas y secas, los escarabajos del pino tienen más poder para infestar y destruir los ecosistemas forestales, como los bosques de pinos de corteza blanca de las Montañas Rocosas. [15]
El aumento de las temperaturas también permite al escarabajo del pino aumentar su ciclo de vida en un 100%: solo necesita un año en lugar de dos para que el escarabajo del pino se desarrolle. Como las Montañas Rocosas no se han adaptado para hacer frente a las infestaciones de escarabajos del pino , carecen de defensas para luchar contra los escarabajos. [15] Los patrones de clima más cálido , la sequía y los mecanismos de defensa de los escarabajos juntos secan la savia de los pinos , que es el principal mecanismo de defensa que tienen los árboles contra el escarabajo, ya que ahoga a los escarabajos y sus huevos. [15] Esto hace que sea más fácil para el escarabajo infestar y liberar sustancias químicas en el árbol, atrayendo a otros escarabajos en un intento de superar el debilitado sistema de defensa del pino. Como consecuencia, el huésped (el bosque) se vuelve más vulnerable al agente causante de la enfermedad (el escarabajo). [15]
Los bosques de pinos de la Columbia Británica han sido devastados por una plaga de escarabajos del pino , que se ha expandido sin obstáculos desde 1998, al menos en parte debido a la falta de inviernos severos desde entonces; Unos pocos días de frío extremo matan a la mayoría de los escarabajos del pino de montaña y han mantenido los brotes del pasado contenidos de forma natural. La infestación, que (en noviembre de 2008) había matado aproximadamente la mitad de los pinos torcidos de la provincia (33 millones de acres o 135.000 km 2 ) [17] [18] es un orden de magnitud mayor que cualquier brote registrado anteriormente. [19] Una razón de la mortalidad sin precedentes de los árboles hospedantes puede deberse a que los escarabajos del pino de montaña tienen un mayor éxito reproductivo en los pinos torcidos que crecen en áreas donde los árboles no han experimentado epidemias frecuentes de escarabajos, lo que incluye gran parte del área del brote actual. [20] En 2007, el brote se extendió, a través de vientos inusualmente fuertes, sobre la división continental hasta Alberta . También comenzó una epidemia, aunque a un ritmo menor, en 1999 en Colorado , Wyoming y Montana . El servicio forestal de Estados Unidos predice que entre 2011 y 2013 se perderán prácticamente todos los 5 millones de acres (20.000 km 2 ) de pinos torcidos de Colorado de más de cinco pulgadas (127 mm) de diámetro. [18]
Los bosques de corteza blanca de las Montañas Rocosas no son los únicos bosques afectados por el escarabajo del pino de montaña. Debido a los cambios de temperatura y los patrones del viento, el escarabajo del pino se ha extendido a través de la división continental de las Montañas Rocosas y ha invadido los frágiles bosques boreales de Alberta . [15]
Las técnicas de manejo incluyen la recolección en los primeros momentos del "ataque verde", así como otras técnicas que pueden usarse para manejar infestaciones a menor escala, que incluyen: [21]
El Servicio Forestal de EE. UU. probó el quitosano , [22] [23] un biopesticida , para preparar a los pinos para defenderse contra el MPB. Los resultados del Servicio Forestal de EE. UU. muestran que el quitosano coloidal provocó un aumento del 40% en la resina de pino (P<0,05) en los pinos del sur. Se aplicó un mililitro de quitosano por cada 10 galones de agua al área del suelo dentro del anillo de goteo de los pinos taeda . La aplicación se repitió tres veces desde mayo hasta septiembre de 2008. El quitosano fue responsable de provocar respuestas de defensa naturales de mayor liberación de resina, con la capacidad de destruir el 37% de los huevos del escarabajo del pino. [24] El Dr. Jim Linden, microbiólogo de la Universidad Estatal de Colorado, afirmó que el quitosano aumentó los lanzamientos de resina para empujar al escarabajo del pino de montaña fuera del árbol, evitando que el MPB ingrese al pino y propague el moho de la mancha azul. [25]
Buscar, eliminar y destruir las crías en los árboles infestados es la mejor manera de frenar la propagación de los escarabajos del pino de montaña; sin embargo, es posible que no proteja árboles específicos. Rociar árboles para prevenir ataques es la forma más efectiva de proteger una pequeña cantidad de árboles de alto valor de los escarabajos del pino de montaña. El carbarilo, la permetrina y la bifentrina están registrados en los Estados Unidos para su uso en la prevención de las infestaciones del escarabajo del pino. La EPA considera que el carbarilo probablemente sea cancerígeno para los seres humanos. Es moderadamente tóxico para las aves silvestres y parcialmente o altamente tóxico para los organismos acuáticos. La permetrina se metaboliza fácilmente en el hígado de los mamíferos, por lo que es menos peligrosa para los humanos. Las aves tampoco se ven prácticamente afectadas por la permetrina. Se pueden observar efectos negativos en los ecosistemas acuáticos, además de ser muy tóxico para los insectos beneficiosos. La bifentrina es moderadamente peligrosa para los mamíferos, incluidos los humanos; Es ligeramente más tóxico para las aves y los ecosistemas acuáticos que la permetrina, además de extremadamente tóxico para los insectos beneficiosos. [26]
Caer y quemar es la técnica que se utiliza en Alberta, donde existe la esperanza de limitar el brote al oeste de Canadá, evitando su propagación al norte de Saskatchewan y más hacia el este de Canadá, donde el pino jack puede ser vulnerable hasta el este de Nueva Escocia. [27]
Si bien el clima y la sequía son importantes impulsores de los incendios forestales en los bosques subboreales, los impulsores ascendentes de la elevación y la vegetación, incluidos los legados combustibles de los brotes de escarabajos de la corteza, son factores cruciales que influyen en los incendios de alta gravedad. [28] El brote de escarabajos del pino de montaña a principios de la década de 2010, diez veces mayor que los brotes anteriores, [29] Enormes franjas del centro de Columbia Británica (BC) y partes de Alberta se han visto gravemente afectadas, con más de 40 millones de acres (160.000 km 2 ) de los bosques de BC afectados. [30] crearon rodales de pinos muertos que representan un riesgo potencial de incendio, lo que llevó al gobierno de Columbia Británica a dirigir las actividades de manejo de combustible en áreas de escarabajos como se recomienda en la Revisión Provincial de Firestorm de 2003. [31]
Anteriormente, las olas de frío habían matado a los escarabajos de la corteza , pero con el clima más cálido atacaron los bosques. [32] [33] La temporada de reproducción más larga es otro factor que fomenta la proliferación de escarabajos. La combinación de un clima más cálido, el ataque de escarabajos y la mala gestión durante los últimos años ha provocado un aumento sustancial de la gravedad de los incendios forestales en Montana. [33] [34] Según un estudio realizado para la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. por la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard, partes de Montana experimentarán un aumento del 200% en el área quemada por incendios forestales y un aumento del 80% en el aire. la contaminación de esos incendios. [35] [36]
Investigadores del Servicio Forestal Canadiense han estudiado la relación entre el ciclo del carbono y los incendios forestales, la tala y la muerte de árboles. Llegaron a la conclusión de que, para 2020, el brote del escarabajo del pino habrá liberado a la atmósfera 270 megatoneladas de dióxido de carbono procedentes de los bosques canadienses. Todavía no se ha aceptado un estudio sobre el efecto del ciclo del carbono en un período futuro para los bosques de América del Norte, pero los científicos creen que estamos en un "punto de inflexión" en el que nuestros bosques occidentales se están convirtiendo en una fuente de emisión de carbono mayor. que el de un " sumidero de carbono ". [29] Otros científicos dicen que este "punto de inflexión" se revertirá a medida que se establezca nueva vida forestal. Este nuevo crecimiento eliminará más dióxido de carbono que el que eliminarían los árboles maduros que están reemplazando. Según un estudio de 2016 del Instituto del Pacífico para Soluciones Climáticas, los niveles crecientes de dióxido de carbono pueden anular el impacto del escarabajo del pino en Columbia Británica para 2020. [37] El efecto fertilizador del aumento de los niveles de CO 2 ha convertido a los bosques de Columbia Británica en un sumidero de carbono. a partir de 2016 según Werner Kurz del Servicio Forestal Canadiense. [38]
Hidrólogos de la Universidad de Colorado han investigado los impactos de los bosques infestados de escarabajos en el ciclo del agua , en particular, en la acumulación y el derretimiento de la nieve. Llegaron a la conclusión de que los bosques muertos acumularán más nieve como resultado de unas copas de los árboles más delgadas y una menor sublimación de la nieve . Estas copas adelgazadas también provocan un derretimiento más rápido de la nieve al permitir que pase más luz solar al suelo del bosque y reducir el albedo de la capa de nieve, como resultado de la acumulación de agujas en la superficie de la nieve. [39] El aumento de la capa de nieve, junto con los árboles muertos que ya no transpiran, probablemente conducirán a una mayor disponibilidad de agua.
En Custer, Dakota del Sur, cada invierno se prende fuego a una efigie gigante de un escarabajo del pino de montaña. [40]
