El escarabajo de pino de montaña ( Dendroctonus ponderosae ) es una especie de escarabajo de corteza nativo 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 pulgada), 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 bosques de pinos, incluidos más de 160.000 km2 ( 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 pinos lodgepole. En el pico del brote en 2009, más de 16.000 km2 ( 4,0 millones de acres) se vieron afectados. [2] El brote disminuyó luego debido a mejores condiciones ambientales, pero muchos árboles vulnerables ya habían sido destruidos. [2] [3]
Los escarabajos del pino de montaña habitan en los pinos ponderosa , de corteza blanca , lodgepole , escocés , jack , [4] limber , Rocky Mountain Bristlecone [ 5] y Great Basin Bristlecone [6] . Normalmente, estos insectos juegan 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, los veranos inusualmente calurosos y secos y los inviernos suaves en 2004-2007 en todo Estados Unidos y Canadá, junto con bosques llenos de pino lodgepole maduro, llevaron a una epidemia sin precedentes. [7]
El brote puede haber sido la plaga de insectos forestales más grande vista en América del Norte desde la colonización europea. [8] La replantación monocultural y un siglo de supresión de incendios forestales han contribuido al tamaño y la gravedad del brote, y el brote en sí puede, con infestaciones similares, tener efectos significativos en la capacidad de los bosques del norte para eliminar gases de efecto invernadero (como el CO 2 ) de la atmósfera. [9]
Debido a su impacto en la silvicultura, se ha secuenciado el transcriptoma [10] y el genoma [11] del escarabajo. Fue el segundo genoma de escarabajo en secuenciarse.
Los escarabajos se desarrollan en cuatro etapas: huevo , larva , pupa y adulto . A excepción de unos pocos días durante el verano, cuando los adultos emergen de los árboles de cría y vuelan para atacar a nuevos árboles hospedantes, todas las etapas de la vida transcurren debajo de la corteza. [12]
En zonas de baja altitud 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.
Los escarabajos hembras inician los ataques. A medida que mastican la corteza interna y el floema, liberan feromonas que atraen a los escarabajos macho y hembra al mismo árbol. Los escarabajos atacantes producen más feromonas, lo que da lugar a 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 poniendo huevos bajo la corteza. Los escarabajos introducen un hongo de mancha azul en la albura que impide que el árbol repela y mate a los escarabajos atacantes con el flujo de resina 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 con forma de palomitas de maíz, llamadas "tubos de resina", 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 en unas pocas semanas después del 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, dentro de un año del ataque, las agujas se habrán vuelto rojas. Esto significa que el árbol se está muriendo o está muerto, y los escarabajos se han mudado a otro árbol. Entre tres y cuatro años después del ataque, queda muy poco follaje, por lo que los árboles tienen un aspecto gris. [7]
A medida que aumentan las poblaciones de escarabajos o más árboles se ven afectados por sequías u otras causas, la población puede aumentar y propagarse rápidamente. Los árboles sanos son atacados y grandes áreas de bosques de pinos maduros pueden verse amenazadas o morir. Los veranos cálidos y los inviernos suaves juegan un papel tanto en la supervivencia de los insectos como en la continuación e intensificación de un brote. Las condiciones climáticas adversas (como las 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 en bosques que, por lo demás, están sanos.
El cambio climático y los patrones meteorológicos cambiantes asociados que ocurren en todo el mundo tienen un efecto directo en 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 las Cascadas de mayor elevación eran demasiado frías para su supervivencia. [16] En condiciones climáticas normales de congelación estacional en las elevaciones más bajas, los ecosistemas forestales que habitan los escarabajos del pino se mantienen en equilibrio por factores como los mecanismos de defensa de los árboles, los mecanismos de defensa de los escarabajos y las temperaturas de congelación. 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, como 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 pino de corteza blanca de las Montañas Rocosas. [15]
El aumento de las temperaturas también permite que el escarabajo del pino aumente su ciclo de vida en un 100%: solo se necesita un año en lugar de dos para que el escarabajo del pino se desarrolle. Como las Montañas Rocosas no se han adaptado para lidiar con las infestaciones del escarabajo del pino , carecen de las defensas para luchar contra los escarabajos. [15] Los patrones climáticos más cálidos , la sequía y los mecanismos de defensa del escarabajo secan juntos la savia en 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 sistema de defensa debilitado 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 en el pasado contenidos de forma natural. La plaga, que (para noviembre de 2008) ha matado aproximadamente la mitad de los pinos lodgepole 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 para la mortalidad sin precedentes de árboles hospedantes puede deberse a que los escarabajos del pino de montaña tienen un mayor éxito reproductivo en los pinos lodgepole 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 divisoria continental hasta Alberta . En 1999 también se desató una epidemia, aunque a un ritmo menor, en Colorado , Wyoming y Montana . El servicio forestal de los Estados Unidos predice que entre 2011 y 2013 se perderán prácticamente todos los 20.000 km2 de pinos contorta de Colorado de más de 127 mm de diámetro. [18]
Los bosques de corteza blanca de las Montañas Rocosas no son los únicos bosques que se han visto afectados por el gorgojo del pino de montaña. Debido a los cambios de temperatura y los patrones de viento, el gorgojo del pino se ha extendido a través de la Divisoria Continental de las Montañas Rocosas y ha invadido los frágiles bosques boreales de Alberta . [15]
Las técnicas de manejo incluyen la cosecha en los bordes principales del "ataque verde", así como otras técnicas que pueden utilizarse para controlar las infestaciones a menor escala, entre ellas: [21]
A principios del milenio, el Servicio Forestal de los Estados Unidos probó el quitosano , [22] [23] un biopesticida , para preparar a los pinos para que se defendieran contra el escarabajo del pino de montaña. Los resultados del Servicio Forestal de los Estados Unidos 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 loblolly . La aplicación se repitió tres veces entre mayo y 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 la liberación de resina para expulsar al escarabajo del pino de montaña del árbol, evitando que el escarabajo del pino de montaña entrara en el pino y propagara el moho de la mancha azul. [25]
La mejor manera de frenar la propagación de los escarabajos del pino de montaña es buscar, eliminar y destruir las crías de los árboles infestados; sin embargo, puede que no proteja a árboles específicos. La fumigación de los árboles para prevenir el ataque es la forma más eficaz de proteger a un pequeño número de árboles de alto valor de los escarabajos del pino de montaña. El carbaril, la permetrina y la bifentrina están registrados en los Estados Unidos para su uso en la prevención de infestaciones de escarabajos del pino. La EPA considera que el carbaril es probablemente cancerígeno para los seres humanos. Es moderadamente tóxico para las aves silvestres y parcialmente a altamente tóxico para los organismos acuáticos. La permetrina se metaboliza fácilmente en los hígados de los mamíferos, por lo que es menos peligrosa para los seres humanos. Las aves prácticamente no se ven afectadas por la permetrina. Se pueden observar efectos negativos en los ecosistemas acuáticos, además de ser muy tóxica para los insectos beneficiosos. La bifentrina es moderadamente peligrosa para los mamíferos, incluidos los seres humanos; es ligeramente más tóxica para las aves y los ecosistemas acuáticos que la permetrina, así como extremadamente tóxica para los insectos beneficiosos. [26]
En 2015, la técnica de talar y quemar fue la utilizada 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 albar puede ser vulnerable hasta en Nueva Escocia . [27] Para 2022, la población de escarabajos en Alberta había disminuido en un 94 por ciento en comparación con su pico en 2019, según el Servicio Forestal de Alberta. [28]
Si bien el clima y la sequía son impulsores importantes de los incendios forestales en los bosques subboreales, los impulsores de abajo hacia arriba de la elevación y la vegetación, incluidos los legados de combustible de los brotes de escarabajos descortezadores, son factores cruciales que influyen en los incendios de alta gravedad. [29] El brote de escarabajos de pino de montaña a principios de la década de 2010, diez veces más grande que los brotes anteriores, [30] creó rodales de pinos muertos que representan un peligro potencial de incendio, lo que llevó al gobierno de Columbia Británica a dirigir actividades de gestión de combustible en áreas de escarabajos como se recomendó en la Revisión Provincial de Firestorm de 2003. [31] 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 bosques de Columbia Británica afectados. [32]
Anteriormente, las olas de frío habían acabado con los escarabajos de corteza , pero con el clima más cálido atacaron los bosques. [33] [34] La temporada de cría más larga es otro factor que fomenta la proliferación de escarabajos. La combinación de clima más cálido, ataque de escarabajos y mala gestión durante los últimos años ha llevado a un aumento sustancial en la gravedad de los incendios forestales en Montana. [34] [35] 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 la contaminación del aire por esos incendios. [36] [37]
Los investigadores del Servicio Forestal Canadiense han estudiado la relación entre el ciclo del carbono y los incendios forestales, la tala y la muerte de los árboles. Llegaron a la conclusión de que, para 2020, la plaga del gorgojo del pino habrá liberado 270 megatoneladas de dióxido de carbono a la atmósfera desde los bosques canadienses. Todavía no se ha realizado un estudio aceptado sobre el efecto del ciclo del carbono en un período futuro para los bosques norteamericanos, 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 la de un " sumidero de carbono ". [30] 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 del que habrían eliminado los árboles maduros que están reemplazando. Según un estudio de 2016 del Instituto del Pacífico para Soluciones Climáticas, el aumento de los niveles de dióxido de carbono podría anular el impacto del escarabajo del pino en Columbia Británica en 2020. [38] El efecto de fertilización de los mayores niveles de CO2 ha devuelto a los bosques de Columbia Británica a su condición de sumideros de carbono a partir de 2016, según Werner Kurz del Servicio Forestal Canadiense. [39]
Los hidrólogos de la Universidad de Colorado han investigado los impactos de los bosques infestados de escarabajos en el ciclo del agua , en particular, la acumulación y el derretimiento de la nieve. Concluyeron que los bosques muertos acumularán más nieve como resultado de copas de árboles más delgadas y una menor sublimación de la nieve . Estas copas más delgadas también causan 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 hojarasca de acículas en la superficie de la nieve. [40] El aumento de la capa de nieve junto con los árboles muertos que ya no transpiran probablemente conducirá a una mayor disponibilidad de agua.
En Custer, Dakota del Sur, cada invierno se prende fuego a una efigie gigante de un escarabajo de pino de montaña. [41]
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