Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas   volumen 10  número 2   15 de febrero - 31 de marzo, 2019

DOI: https://doi.org/10.29312/remexca.v10i2.1475

Ensayo

Estado de conservación de once especies de frijol silvestre (Phaseolus spp. Fabaceae) en el noreste de México

Efraín Acosta-Díaz1

Alma Delia Baez-González2§

Ismael Hernández-Torres1

José Saúl Padilla-Ramírez2

Isidro H. Almeyda-León1

Francisco Zavala-García3

1Campo Experimental General Terán-INIFAP. Carretera Montemorelos-China km 31, General Terán, Nuevo León, México. 2Campo Experimental Pabellón-INIFAP. Carretera Aguascalientes-Zacatecas km 32.5, Pabellón de Arteaga, Aguascalientes, México. 3Facultad de Agronomía-Universidad Autónoma de Nuevo León. Carretera Zuazua-Marín km 17.5, Marín, Nuevo León, México.

§Autor para correspondencia: baez.alma@inifap.gob.mx.

Resumen

Las plantas raras y endémicas, como las especies silvestres de Phaseolus (Fabaceae) en el noreste de México, merecen una alta prioridad en los esfuerzos de conservación debido a su singularidad y utilidad como recurso fitogenético. Esto es particularmente importante debido a que, durante las últimas décadas, algunas de estas especies se han puesto en peligro debido a factores antropogénicos y naturales. El estudio tuvo como objetivo determinar el estado de conservación actual de 11 especies de frijol reportadas en el noreste de México, utilizando datos de frijol silvestre de 77 expediciones a los estados de Nuevo León y Tamaulipas durante el período 1869-2013. El estado de conservación de las diferentes especies fue determinado de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-059-SEMARNAT-2010. Las categorías de riesgo se basaron en cuatro indicadores: amplitud de la distribución, estado del hábitat, vulnerabilidad biológica e impacto de la actividad humana. Las siguientes ocho especies silvestres de Phaseolus no están en riesgo de extinción: P. albiflorus, P. glabellus, P. leptostachyus, P. maculatifolius, P. neglectus, P. pedicellatus, P. vulgaris y P. zimapanensis. Por otro lado, P. altimontanus Freytag & Debouck está categorizado como amenazada, P. novoleonensis Debouck, en peligro de extinción y P. plagiocylix Harms, posiblemente extinta. Los actuales programas de conservación in situ y ex situ deben ser fortalecidos y ampliados para la protección a mediano y largo plazos de las especies de frijol silvestre en el noreste de México.

Palabras clave: erosión genética, especies en peligro de extinción, frijol silvestre, mejoramiento de frijol, noreste de México.

Recibido: enero de 2019

Aceptado: febrero de 2019

La mayoría de las especies silvestres conocidas de Phaseolus (Fabaceae) en el mundo crecen en México (Delgado-Salinas, 2012), y la mayoría de ellas son endémicas (Delgado-Salinas 2012; Porch et al., 2013). Se distribuyen principalmente en la región central, desde el estado de Jalisco hasta el Estado de México, y en la región sur, en el estado de Chiapas (Freytag y Debouck, 2002). El número de especies en otras regiones es más pequeño, pero no menos importante (Acosta-Gallegos, 2012).

El noreste de México es una de las regiones reconocidas por la diversidad de especies silvestres de Phaseolus. Desafortunadamente, con el tiempo, las poblaciones de algunas de estas especies silvestres se han reducido o fragmentado debido a factores antropogénicos y naturales. La urbanización, la tala inmoderada, el pastoreo excesivo y los incendios forestales tienen un impacto negativo sobre estas especies (Brush, 2000; Acosta-Gallegos, 2012). El cambio climático es otro factor de riesgo para Phaseolus.

Los estudios de modelación de distribución de especies (Villers-Ruiz y Trejo-Vázquez, 2000; Torres-Meza et al., 2009; Torres-Meza et al., 2014) indican que a medida que aumenta la temperatura, los hábitats de Phaseolus en bosques templados fríos (bosque de coníferas y encinos) y los bosques húmedos (bosques mesófilos montañosos) probablemente desaparezcan, mientras que los bosques caducifolios tropicales y los bosques espinosos tenderán a ocupar una superficie mayor que en la actualidad.

El matorral xerófilo, que es también considerado como uno de los hábitats del frijol silvestre, muestra un menor grado de perturbación antropogénica, pero con el impacto del cambio climático, su área superficial también podría reducirse (Gómez-Mendoza y Arriaga 2007; Rojas-Soto et al., 2012). Con 80 especies de flora en Nuevo León consideradas en peligro de extinción (Alanis, 2016), la riqueza de las especies de Phaseolus en el noreste de México podría verse afectada negativamente por el declive de las comunidades vegetales en las áreas donde actualmente se distribuye el mayor número de especies silvestres.

La seguridad alimentaria mundial en el contexto del cambio climático requiere mayores rendimientos de frijol, particularmente del frijol común (Phaseolus vulgaris L.), para que coincida con la tasa de crecimiento de la población (Porch et al., 2013). El frijol común es una fuente vital de nutrición en todo el mundo y un cultivo básico en los países de bajos ingresos (Petry et al., 2015). Para abordar el problema de los bajos rendimientos actuales del frijol común y las limitaciones proyectadas por el cambio climático (por ejemplo, alta temperatura y estrés por sequía), la mejora genética aprovechando la diversidad genética ofrecida por parientes silvestres de cultivos, como los del noreste de México, y las especies relacionadas debe ser explorada. Las variantes genéticas que puedan soportar factores adversos y enfermedades relacionadas con el clima y producir mayores rendimientos deben ser identificadas y utilizadas por los programas de mejoramiento de frijol (Porch et al., 2013).

Mientras que algunas especies han sido estudiadas al respecto (ejemplo, P. maculatus para la tolerancia al frío, P. acutifolius para tolerancia a la sequía y altas temperaturas y P. coccineus para resistencia a la pudrición radical) (López-Soto et al., 2005), otras no han sido aprovechadas debido a la falta de conocimiento sobre ellas. La información sobre poblaciones de frijol silvestre existentes y potenciales es por lo tanto importante para la detección de posibles fuentes de genes de tolerancia a factores adversos (altas temperaturas, sequias, etc).

El objetivo de este trabajo fue determinar el estado de las poblaciones de 11 especies silvestres de Phaseolus en el noreste de México, a fin de orientar el desarrollo y la priorización de los planes de conservación para estos recursos fitogenéticos importantes.

Área de estudio

El estudio utilizó datos de varias expediciones de recolección a los estados de Nuevo León y Tamaulipas en el noreste de México. El área se encuentra en el extremo noreste de la República Mexicana entre los paralelos 22° 30 este y 25° 45’ de latitud norte y 99° 00’ y 100° 30’ de longitud oeste. Los climas predominantes son: (1) semicálido, subhúmedo con una temperatura media anual >18 °C, temperatura <18 °C en el mes más frío y >22 °C, en el mes más cálido, una precipitación total anual de 500-2 500 mm, con 0-60 mm durante el mes más seco y 5-10.2% de la lluvia anual durante el verano; (2) templado, semihúmedo con una temperatura media anual entre 12 y 18 °C, temperatura de -3 y 18 °C durante el mes más frío y <22 °C durante el mes más cálido, una precipitación total anual de 200-1  800 mm, con 0-40 mm durante el mes más seco y 5-10.2% de la lluvia anual durante el verano clasificación de Köppen modificada por García (1973).

El área de estudio tiene colinas bajas (500-700 msnm) y picos montañosos (>3 000 msnm). La vegetación es principalmente bosque de coníferas, roble y pino-roble, llanuras con pastizales y matorrales desérticos (INEGI, 2013). Los tipos de suelo predominantes son litosoles, rendzinas, regosoles calcáricos y vertisoles crómicos (INIFAP-CONABIO, 1995).

Base de datos

Se generó una base de datos que contiene la siguiente información: año de colecta, número de accesiones y número de poblaciones observadas y lugar de colecta para cada una de las once especies bajo estudio. Esta base de datos fue derivada de las recolecciones de 77 expediciones a los estados de Nuevo León y Tamaulipas durante el período 1869-2013. Se desarrolló y analizó para determinar el estado de 11 especies silvestres de Phaseolus (Cuadro 1).

Cuadro 1. Poblaciones de especies silvestres de Phaseolus reportadas en la región noreste de México (Nuevo León y Tamaulipas).

La información se obtuvo a partir de compilaciones de accesiones de frijol silvestre reportadas en la literatura por (Rodríguez et al., 1987; Hinton y Hinton., 1995; Freytag y Debouck., 2002; Estrada-Castillón et al., 2004; Salcedo et al., 2006) así como del trabajo realizado recientemente por Acosta-Díaz et al. (2015).

Determinación del estado de las especies

Las siguientes 11 especies de Phaseolus se incluyeron en el estudio: P. albiflorus, P. altimontanus, P. glabellus, P. leptostachyus, P. maculatifolius, P. neglectus, P. novoleonensis, P. pedicellatus, P. plagiocylix, P. vulgaris y P. zimapanensis.

El estado de conservación de la especie se determinó de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-059-SEMARNAT-2010 (SEMARNAT, 2010), que define las categorías de riesgo de la siguiente manera.

Las especies posiblemente extintas en el medio silvestre son aquellas especies nativas cuyas poblaciones han desaparecido en la naturaleza, como se ha demostrado hasta ahora mediante documentación y estudios y de los cuales existen especímenes conocidos en bancos nacionales de germoplasma o fuera del territorio nacional.

Especies en peligro son aquellas especies cuyas áreas de distribución o tamaño poblacional en el territorio regional se han reducido drásticamente, poniendo en riesgo su viabilidad en todo su hábitat natural, debido a factores como la destrucción o modificación drástica del hábitat, enfermedades o depredadores.

Las especies amenazadas son aquellas especies que podrían estar en peligro de desaparecer a corto plazo si continúan operando los factores que afectan negativamente su viabilidad, causando el deterioro o modificación de su hábitat o reduciendo directamente el tamaño de sus poblaciones.

Las especies sin riesgo de extinción son aquellas especies cuyas poblaciones y áreas de distribución no son vulnerables a peligro en el futuro cercano.

A cada especie se le asignó una categoría de riesgo basada en estos cuatro indicadores (SEMARNAT, 2010): a) amplitud de distribución (de muy amplio= 1 a muy restringido= 4); b) estado del hábitat (de ligeramente limitante= 1 a muy limitante= 3); c) vulnerabilidad biológica (de bajo= 1 a alto= 3); d) impacto de la actividad humana (desde bajo= 2 a alto= 4).

Los valores categóricos de los indicadores 1 y 2 se asignaron principalmente en base al número y distribución de las poblaciones observadas contenidas en la base de datos y presentadas en el Cuadro 1. Los valores para los indicadores 3 y 4 se asignaron en función también del número de poblaciones observadas, así como, de las observaciones sobre el grado de perturbación del hábitat por causas como la urbanización, pastoreo o deforestación, que fueron constatadas visualmente (Figura 1).

La suma de los cuatro indicadores se utilizó para asignar la categoría de riesgo de la especie, que se determinó de la siguiente manera: 5-9= sin riesgo de extinción; 10-11= amenazado; 12-13= en peligro de extinción y más de 13= posiblemente extinto.

Poblaciones sin riesgo

Los resultados del estudio indican que las siguientes ocho especies de Phaseolus no están en riesgo; es decir, sus poblaciones y áreas de distribución no son vulnerables a peligro en el futuro cercano: P. albiflorus, P. glabellus, P. leptostachyus, P. maculatifolius, P. neglectus, P. pedicellatus, P. vulgaris y P. zimapanensis. Sin embargo, P. maculatifolius y P. vulgaris, que acumularon valores de 9 (Cuadro 2) están cerca de encontrarse en la categoría de amenazada debido al impacto de la actividad humana en sus hábitats.

Figura 1. A) erosión genética de P. altimontanus debido a la tala inmoderada y los incendios forestales en el sitio El Manzano, Santiago, Nuevo León; B) erosión genética de P. novoleonensis debido al mantenimiento de caminos de la carretera intermunicipal de Allende-Rayones, Allende, Nuevo León; C) erosión genética de P. plagiocylix por pastoreo intensivo de bovinos y caprinos en Las Grutas de García, Nuevo León; y D) erosión genética de P. plagiocylix en Cerro del Obispado. Imagen de 2016 que muestra el centro de Cerro, donde la asta de la bandera mexicana fue erigida en el 2000.

P. vulgaris se considera una leguminosa de grano importante porque es una fuente significativa de nutrición en todo el mundo (Mederos, 2006). Es la principal fuente de hierro para las poblaciones de África oriental y América Latina que supera los 300 millones de habitantes (Petry et al., 2015). Como cultivo básico, contribuye a la seguridad alimentaria en países de bajos ingresos y con déficit de alimentos. México tiene 110 poblaciones conocidas de P. vulgaris, aunque se estiman 420 poblaciones posibles. Desafortunadamente, solo unas pocas de estas poblaciones se encuentran en áreas protegidas (Porch et al., 2013).

Se encontró que Phaseolus altimontanus Freytag & Debouck está en la categoría de amenazada (Cuadro 2). Endémica del estado de Nuevo León (Delgado-Salinas, 2012), esta especie de flores blancas con un blanco-lila muy claro (Freytag y Debouck, 2002) crece en suelos pedregosos ricos en materia orgánica en ambientes semiabiertos de Pinus y Quercus que son de difícil acceso. Se recolectó creciendo simpátricamente con P. leptostachyus. No comparte el hábito de crecimiento trepador de otras especies silvestres (Freytag y Debouck, 2002; Acosta-Díaz et al., 2015).

Cinco poblaciones de P. altimontanus fueron reportadas en cuatro expediciones (Cuadro 1). La primera población fue reportada hace más de 30 años, por Lavin (1984); (4889), 24.1 km al norte del sitio turístico Cola de Caballo, en el municipio de Santiago (Freytag y Debouck, 2002). Otras dos poblaciones fueron reportadas un año después, en 1985, por Debouck et al., uno (1525) se encontraba a 2.5 km al sur de Laguna de Sánchez, en la ruta al Puerto de El Tejocote (25º 20’ latitud norte, 100º 15’ longitud oeste, 1 850 msnm) en el municipio de Santiago y otro (1523), 2.5 km al norte de la Ciénega de González, en el Manzano (25º 22’ latitud norte, 100º 12’ longitud oeste, 1 460 msnm), en la ruta a Laguna de Sánchez, también en el municipio de Santiago.

La cuarta población de P. altimontanus, pequeña y con pocos individuos presentes, fue reportada por Hernández y Acosta (2013), en un solo sitio a lo largo de la Carretera Federal 85 - ruta Laguna de Sánchez, en la zona turística de El Manzano (25º 21’ latitud norte, 99º 11’ longitud oeste, 1 550 msnm), en el municipio de Santiago (Acosta-Díaz et al., 2015).

Aunque solo han pasado treinta años desde el primer informe sobre la presencia de P. altimontanus, actualmente hay evidencia de una sola población existente (653), colectada en 2013 por Acosta-Díaz et al. (2015) (Cuadro 1) en la vertiente oriental de la Sierra Madre Oriental, donde la vegetación natural ha sido perturbada por la tala inmoderada de Pinus y por los incendios forestales (Figura 1A). En vista de estos hallazgos, este taxón se encuentra en la categoría de amenazada (Cuadro 2).

Cuadro 2. Categorías de riesgo de especies silvestres de Phaseolus reportadas en el noreste de México.

†ampliamente distribuido= 1; moderadamente restringido= 2; restringido= 3; muy restringido= 4; ‡propicio o ligeramente limitante= 1; intermedio o limitante= 2; hostil o muy limitante = 3; §baja vulnerabilidad= 1; vulnerabilidad media= 2; alta vulnerabilidad = 3; ¶bajo impacto= 2; impacto medio= 3; alto impacto= 4; ††total de los indicadores A, B, C y D indicadores; ‡‡basada en el valor total de los indicadores y categorías definidas por SEMARNAT (2010).

Especie en peligro

Phaseolus novoleonensis Debouck es de tipo rastrero con hábito de crecimiento indeterminado que se considera parte de la sección de Corycei Freytag debido a sus folíolos de cuero. Aunque esta especie está cerca de la subespecie de P. maculatus; es decir, subsp. maculatus y subsp. ritensis, se diferencia fácilmente de otras especies de Phaseolus por sus hojas trifoliadas en los primeros nudos, pequeñas valvas redondas, racimos con pocas inserciones y semillas color crema y planas.

También endémica del estado de Nuevo León (Delgado-Salinas, 2012), P. novoleonensis se recolectó en la vertiente oriental de la Sierra Madre Oriental del estado de Nuevo León (Salcedo et al., 2006). Su rango de distribución está limitado a esta área, donde cuatro poblaciones han sido reportadas por diferentes autores (Cuadro 1). La primera población, reportada en 1986 por la colección Debouck y Muruaga Martínez número 2061, fue encontrada 2 km al este de Los Altares y 0.5 km al oeste del puente Santa Rosa (99º 50’ latitud norte, 24º 43’ longitud este 970 msnm), cerca del pueblo de El Ebanito, en el municipio de Iturbide.

La segunda población, reportada en 2005 por la colección número 633 de Estrada Castillón (comunicación personal, Universidad Autónoma de Nuevo León, México), fue descrita como una población abundante en el mismo sitio. Sin embargo, cuando Acosta-Díaz et al. (2015) realizaron varias expediciones a los sitios referidos, no encontraron evidencia de la presencia de esta especie. En cambio, encontraron dos nuevas poblaciones en dos sitios relativamente cerca. La primera población (colección 650) se localizó en 25° 05’ latitud norte, 99° 59’ longitud oeste, 1 150 msnm y la segunda colección (651), en 25° 05’ latitud norte, 99° 59’ longitud oeste y 1 291 msnm.

Al igual que otras especies de frijol silvestre en Nuevo León, P. novoleonensis se ha visto seriamente afectada por la tendencia histórica hacia la cría de cabras en pastos de montaña, el estado ocupa el décimo lugar en la producción de carne de cabras en México SIAP (2017), que ha causado un gran daño a la flora nativa. También ha tenido efectos adversos el establecimiento de carreteras por parte de los consejos locales que ha afectado a dos pequeñas poblaciones de P. novoleonensis encontradas al borde de la carretera entre los municipios de Allende y Rayones (Acosta-Díaz et al., 2014; Acosta-Díaz et al., 2015), exponiéndolos a daños irreversibles (Figura 1B). El pequeño número de poblaciones de P. novoleonensis coloca a este taxón en la categoría en peligro (Cuadro 2).

Especie posiblemente extinta

Phaseolus plagiocylix Harms también es endémico en el noreste de México (Delgado-Salinas, 2012). Esta especie ha sido reportada en al menos tres expediciones en el estado de Nuevo León (Cuadro 1). Freytag y Debouck (2002) mencionan que esta especie, que se encuentra en las montañas occidentales de Monterrey, Nuevo León, en suelos rocosos y calizos, es muy difícil de recolectar y solo se conocen algunas accesiones.

Estos autores se refieren a dos especímenes de herbario, uno recolectado en Cerro del Obispado el 12 de octubre de 1895 por Seler 1 042 (25º 45’ latitud norte, 100º 30’ longitud oeste, 652 msnm) y otro, a 4.2 km al norte de Grutas de García, recolectado el 5 de septiembre de 1967 por Weedon número de acceso 4 074 (25º 52’ latitud norte, 100º 3’ longitud oeste, 914 msnm). El primer espécimen fue recolectado hace 122 años en un sitio que ahora es parte del centro de la ciudad, donde el desarrollo urbano ha causado la desaparición de las poblaciones de plantas. El segundo espécimen fue recolectado mucho más tarde, hace 50 años. Sin embargo, durante las exploraciones recientes, la especie ya no se encontraba en el sitio de recolección, que ha sufrido un deterioro considerable debido al pastoreo excesivo de cabras (Figura 1 C).

Otros informes que indican la presencia de P. plagiocylix en Nuevo León son los de Estrada-Castillón et al. (2004) en el municipio de Linares. Sin embargo, su informe sugiere que los especímenes revisados pueden haber provenido de muestras de herbarios.

Resultados de las exploraciones recientes llevadas a cabo por Acosta-Díaz et al. (2015) en la región sugieren que P. plagiocylix posiblemente se haya extinguido porque no se encontraron evidencias de esa especie en áreas donde se habían recolectado las seis poblaciones de esta especie. El sitio de la primera colección de P. plagiocylix realizada hace casi doscientos años ha sido seriamente perturbado por la actividad humana, ahora es parte de un área urbana en la ciudad de Monterrey (Figura 1 D). La perturbación se ha intensificado a pesar de que el Cerro del Obispado y Loma Larga, que son parte de la Sierra Madre de las Mitras, fue designado como áreas naturales protegidas en 2015, y un programa de gestión ha estado en vigor desde 2008.

Implicaciones para los esfuerzos de conservación

P. altimontanus P. novoleonensis y P. plagiocylix, las especies que muestran diversos grados de erosión genética, comparten las siguientes características: endémica de la región noreste de México, poblaciones con bajo número de individuos, tallos delicados y raíces tubérculos, recolectados hace mucho tiempo. Además, presentan daños debido a la sequía recurrente, pastoreo intensivo de cabras, ganado, plagas y enfermedades que atacan a los frijoles domesticados. El crecimiento acelerado de las áreas urbanas, el aumento de tierras de cultivo y ganadería, la agricultura intensiva y la destrucción de los ambientes naturales han contribuido a la pérdida de poblaciones silvestres de Phaseolus (Brush, 2000; Acosta-Gallegos, 2012).

En vista de estos hallazgos, los esfuerzos de conservación de Phaseolus deben dar alta prioridad a estas tres especies que muestran erosión genética. Es necesario, realizar más exploraciones en sus sitios conocidos, así como en áreas adyacentes y áreas con condiciones edafoclimáticas similares para determinar la existencia de sus poblaciones y recolectar germoplasma. Es importante señalar que P. leptophyllus, una de las 52 especies silvestres de Phaseolus reportadas en territorio mexicano (aunque no en la región noreste), ya se considera posiblemente extinguida.

Primera recolectado en el siglo XVIII en las montañas que rodean Chilpancingo, Guerrero, no se ha encontrado nuevamente, a pesar de varias búsquedas en esa región (Freytag y Debouck, 2002).

Por lo anterior, se considera que los programas actuales de conservación in situ y ex situ en el noreste de México deben ser fortalecidos y ampliados para la protección a mediano y largo plazos de todas las especies de frijol silvestre, especialmente las tres especies que sufren de erosión genética. Las principales acciones de conservación para las especies de Phaseolus deberán ser la protección de las poblaciones silvestres existentes y la expansión de sus hábitats actuales, así como el establecimiento de poblaciones en lugares donde las condiciones ambientales favorables para las especies amenazadas y en peligro prevalecerán en el futuro.

Conclusiones

Tres de las 11 especies estudiadas muestran diversos grados de erosión genética. P. altimontanus está amenazado debido a su distribución muy restringida (solo una población) y el impacto de la tala de Pinus y los incendios forestales en su hábitat. P. novoleonensis está, en peligro de extinción debido a su distribución muy restringida (dos poblaciones pequeñas) y al alto impacto de la actividad humana y el pastoreo de animales en su hábitat, que lo ha hecho hostil al desarrollo natural. P. plagiocylix posiblemente se haya extinguido porque no se encontraron poblaciones durante exploraciones recientes en antiguos sitios de recolección.

Ocho de 11 especies silvestres de Phaseolus estudiadas continúan prosperando en el noreste de México, y no se consideran en peligro de extinción. Sin embargo, P. maculatifolius y P. vulgaris están cerca de la categoría amenazada debido al impacto de la actividad humana en sus hábitats.

Es urgente intensificar los esfuerzos de exploración y la recolección sistemática de germoplasma del género Phaseolus en el noreste de México para evitar pérdidas irreversibles debido a la erosión genética y la consecuente pérdida de diversidad.

Agradecimientos

Los autores(as) agradecen al Sistema Nacional de Inspección y Certificación de Semillas (SNICS) que financió el proyecto ‘Recolección de semillas de especies de frijol silvestre en Nuevo León, México’ a través del Sistema Nacional de Recursos Fitogenéticos para la Alimentación y la Agricultura (SINAREFI). También agradecen a Elvira Tabobo-Aranda por editar el manuscrito.

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