Respuesta ecoanatómicas y ecofisiológicas de dos especies del género Mimosa (Leguminosae) ante el cambio climático Public Deposited
One of the predictions related to the effect of climate change is that ecosystems could expand or reduce their ranges of distribution, as humid environments could become dry and vice versa; this in response to the degree of tolerance of the taxa, mainly plants, which conform them. For instance, within the family Leguminosae, it is considered that genus Mimosa is potentially able to tolerate a wide range of environmental variations. Mexican mimosas dominate in humid-warm and dry-warm ecosystems and, considering their biological and ecological importance, more studies are needed to establish the level of tolerance that these plants could have in relation to the changes that may occur in climatic elements such as temperature and precipitation. Therefore, known distribution maps and potential distribution models of Mimosa aculeaticarpa var. aculeaticarpa (mesic environment, wide distribution, endemic to Mexico) and M. luisana (dry environment, endemic to the Valley of Tehuacán-Cuicatlán, Puebla and Oaxaca states) were generated; hence, in order to support these maps and models, mainly the potential ones, the morphological characteristics of the seeds and the seed cover, and seed germination of both taxa, were described, analyzed, compared and evaluated; as well as the their wood anatomy, getting, in addition, the Vulnerability Index (VI) and the Mesomorphy Index (MI). With this information, it was possible to establish a basis for determining the degree of tolerance of both taxa to the possible changes predicted in temperature and precipitation, and, finally, validate such models. Once, Mimosa data bases (CONABIO, GBIF) were depurated and validated, and the herbaria revision done, the known distribution maps were generated, as well as the potential distribution model using the MaxEnt algorithm. M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa is widely distributed in the country; while M. luisana has a restricted distribution; besides, the potential distribution models indicate that both taxa may spread their distribution. The two taxa have anatomical features that support the prediction models; in the case of M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa cover seed, it is formed by a cuticle, macrosclereids and parenchyma; while M. luisana´s cover seed, has a cuticle macrosclereids, osteosclereids and parenchyma; thus, in both cases, the seed requires scarification for germination. After scarification, regardless of temperature (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 °C), the highest germination percentage was recorded on M. luisana (50 100%); whereas, at 45 °C, M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa showed the highest percentage of germination (35%). In relation to the wood anatomy evaluation, both taxa own characteristics that may allow them to adapt to variations in precipitation. M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa has a ring porous wood; while M. luisana has a diffuse porosity. Both taxa have short vessel elements, with a small diameter and, only in the early wood, the vessel elements have a median diameter. The higher VI (4.05) was determined in M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa; consequently, the VI, jointly with the anatomical characteristics of the wood, indicates that this taxon is the most vulnerable to drought; moreover, it also presents the highest IM (729.05, less tolerance). Whereas, the lowest VI (1.42) and MI (226.71) were shown by M. luisana, suggesting that this taxon is more resistant to drought (more tolerance). Hence, if the known distribution of both taxa is considered together; as well as the prediction related with the transformation of humid ecosystems to dry ones, then, it is possible to suggest that both taxa have biological characteristics that would allow them to spread their distribution, because they have proved to be tolerant to such climate changes. Therefore, it is proposed that the two taxa may be used in ecological restoration programs, respecting their known range of distribution; for instance, it is possible to propose that M. luisana may be used to restore dry sites within the Valley of Tehuacán-Cuicatlán, and similar adjacent sites, and M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa, with a much wider known distribution in Mexico, for mesic sites.
Una de las predicciones sobre el efecto de cambio climático es que los ecosistemas podrían ampliar o reducir sus áreas de distribución, debido a que los ambientes húmedos podrían convertirse en secos y viceversa; esto como respuesta al grado de tolerancia de los taxa, principalmente vegetales, que los componen. Por ejemplo, dentro de la familia Leguminosae, se considera que el género Mimosa es, potencialmente, capaz de tolerar un amplio rango de variaciones ambientales. Las mimosas mexicanas predominan en ecosistemas cálido-húmedos y cálido-secos, y considerando su importancia biológica y ecológica, se requieren estudios que permitieran establecer el nivel de tolerancia que poseen estas plantas ante las modificaciones que pudiesen darse en los elementos del clima como son la temperatura y la precipitación. Por lo anterior, se generaron mapas de distribución conocida y modelos de distribución potencial de Mimosa aculeaticarpa var. aculeaticarpa (ambiente mésico; amplia distribución, endémica de México) y M. luisana (ambiente seco; endémica del Valle de Tehuacán-Cuicatlán, Puebla y Oaxaca), y con el propósito de dar soporte a estos modelos, sobre todo al potencial, se describieron, analizaron, compararon y evaluaron las características morfológicas de sus semillas, la anatomía de la testa y su germinación; así como la anatomía de su madera, obteniéndose, además, los Índices de Vulnerabilidad (IV) y de Mesomorfía (IM), respectivos. Lo anterior, se estableció como fundamento para determinar el grado de tolerancia de estos taxa a los posibles cambios de temperatura y precipitación predichos, y para, finalmente, validar dichos modelos. A partir de la depuración y validación de bases de datos de Mimosa (CONABIO, GBIF) y de revisión de herbarios, se determinó, para cada taxon, su distribución conocida y se generaron modelos de distribución potencial con el algoritmo MaxEnt. M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa tiene amplia distribución en el país; mientras que M. luisana presenta una distribución restringida; no obstante, los modelos de distribución potencial indican que ambos taxa podrían ampliar su distribución. Los dos taxa presentan características anatómicas que apoyan la predicción de los modelos; en el caso de la semilla de M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa, ésta presenta una testa conformada por cutícula, macroesclereidas y parénquima; mientras que la testa de la semilla de M. luisana está constituida por cutícula, macroesclereidas, osteoesclereidas y parénquima; por lo que, en ambos casos, la semilla requiere de un método de escarificación para permitir la germinación. Una vez escarificadas, el mayor porcentaje de germinación, independientemente de la temperatura (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40°C), lo presenta M. luisana (50-100%); mientras que a 45°C, es M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa quien alcanza el mayor porcentaje (35%). En el caso de la anatomía de la madera, ésta presenta características que les permitiría, a ambos taxa, adaptarse a variaciones en la precipitación. M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa presenta una madera con porosidad anular; mientras que en M. luisana, la porosidad es difusa. Ambos taxa presentan elementos de vaso cortos, de diámetro pequeño y sólo los de la madera temprana son de diámetro mediano. El IV más alto (4.05) se determinó en M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa; por lo que el IV,en conjunto con las características anatómicas de su madera, indican que este taxon es el más vulnerable a la sequía; además de presentar el IM más alto (729.05, menor tolerancia). En cambio, los valores más bajos de los IV (1.42) e IM (226.71), los presentó M. luisana, lo que sugiere que este taxon es más resistente a la sequía (mayor tolerancia). De ahí que, si en conjunto se considera la distribución conocida de ambos taxa, así como las predicciones relacionadas con la transformación de los ecosistemas húmedos a secos, entonces es posible sugerir que ambos taxa cuentan con las características biológicas que les permitirían ampliar su distribución, ya que demostraron ser tolerantes a dichos cambios climáticos. Por lo tanto, se propone que ambos taxa pueden ser utilizados en programas de restauración ambiental, respetando su área de distribución conocida; por ejemplo, se propone a M. luisana para restaurar sitios secos del Valle de Tehuacán-Cuicatlán y sitios similares adyacentes, y a M. aculeaticarpa var. aculeaticarpa, con una distribución conocida mucho más amplia en México, para lugares mésicos.
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