Factores genéticos, fisiológicos y geográficos de las poblaciones de insectos
Las poblaciones naturales de insectos se encuentran sometidas a diversos factores abióticos como la temperatura y la humedad, y bióticos, tales como los patógenos y enemigos naturales, que ejercen sobre ellas fuerzas que modulan su dinámica poblacional y el desarrollo de los individuos. Muchos de estos factores interactúan entre ellos de formas complejas, influenciando el crecimiento o disminución de las poblaciones dentro de un balance evolutivo y ecológico. Estos mismos, a su vez establecen límites espaciales y temporales en la distribución biogeográfica de las poblaciones de insectos.
Entre los factores abióticos, la temperatura juega el papel más importante, teniendo grandes efectos en la sobrevivencia, desarrollo, reproducción, dispersión y potencial biogeográfico de los individuos o poblaciones. Elementos bióticos como bacterias, hongos, virus, parásitos, depredadores, disponibilidad de fuentes de energía y la competencia intraespecífica también son fuerzas clave que controlan el tamaño de las poblaciones al causar la muerte de una buena parte de los individuos. Adicionalmente, existen componentes genéticos y de la fisiología intrínsecos en las poblaciones naturales de insectos que controlan su reproducción en relación con la densidad.
Entender las causas y el funcionamiento de un determinado sistema ha sido, quizás, el motor necesario para generar avances en la ciencia. Nuestra curiosidad y capacidad de resolución de problemas nos ha llevado a comprender y ser capaces de predecir –con cierto grado de incertidumbre– cuáles serán los próximos movimientos del proceso que estamos observando. Así como el estudio y entendimiento del funcionamiento de cualquier sistema requiere analizar las causas a niveles de organización menores, los ecosistemas no se encuentran exentos. Por ejemplo, para entender por qué las especies se distribuyen de una determinada manera en los ambientes se puede recurrir a un nivel de organización menor, como el de organismos o individuos de una especie, que nos ayude a explicar las causas de la distribución. Para dar una explicación causal de los sucesos en un sistema complejo como un ecosistema es necesario no sólo el estudio de correlaciones, sino también realizar experimentos que permitan manipular ciertos parámetros y observar, cuantificar, comparar y analizar los resultados.
Los insectos son mucho más benéficos que perjudiciales, sin embargo, algunas de sus especies continuamente compiten con el hombre, convirtiéndose en plaga o transmitiendo enfermedades a él o sus animales. El concepto de plaga es aplicable a los agroecosistemas de donde el hombre obtiene materia y energía para su sustento, abrigo y techo. Cuando un organismo extrae de un medio más energía que la que el hombre considera adecuado, se convierte en plaga, siendo necesario –económico– combatirla; esto sucede cuando fallan o no existen los mecanismos naturales, bióticos o abióticos, de control.
Los agroecosistemas perennes tipo huerto familiar, siendo ecológicamente complejos y tróficamente –casi– autosuficientes, resultan bastante estables; esto hace poco probable la aparición de plagas y, aunque a veces se dan, rara vez son combatidas.
Factores que regulan las poblaciones de insectos-plaga
Los factores responsables del crecimiento o decrecimiento poblacional; es decir, de las fluctuaciones de una población, pueden depender de su densidad –el número de individuos por área, por volumen, o por unidad habitable– o ser independientes de ella. Entre los independientes, los que manifiestan su efecto en la población independientemente del tamaño de ésta, tenemos el clima y el tiempo –temperatura, humedad, luminosidad, pluviosidad, granizo, sequía, y demás factores abióticos de control natural–, los ciclos temporales y los siniestros como incendios, inundaciones, control químico de artrópodos “inocentes”. Estos factores modifican a las poblaciones de cualquier tamaño, sin que el tamaño influya en la probabilidad de aparición del factor. Igual sucede con la migración –emigración e inmigración–, el voltinismo y los periodos de quiescencia como son la hibernación y diapausa, que estén genéticamente programados en una especie, independientemente del tamaño de su población.
El potencial de generaciones por año ya está programado genéticamente en poblaciones de cualquier tamaño. El multivoltinismo “opera a la alta”; es decir, son más probables las grandes poblaciones entre insectos de ciclo corto y multivoltínico, generalmente parásitos de plantas anuales o deciduas y por ello estrategas r, que entre los que tienen una generación anual o multianual, a la vez que son parásitos de plantas perennes, estrategas k.
La quiescencia también es un mecanismo genético que tiende a regular las poblaciones de insectos activos “a la baja”, y opera independiente de la densidad poblacional. A medida que crece una población plaga, aumenta la probabilidad de interacción con sus enemigos naturales presentes, y la probabilidad de que formen simbiosis –cualquier tipo de interacción– con ellos. Las simbiosis más útiles al agricultor son el parasitismo de entomopatógenos y nematodos; el ataque de parasitoides y la depredación. Pero para que actúen como factores regulatorios y abatan las poblaciones plaga, primero tiene que aumentar el tamaño poblacional de la plaga a una densidad que permita la explosión poblacional del enemigo natural como factor limitativo.
En general, el crecimiento poblacional depende de la estrategia reproductiva de cada especie en su hábitat. Cuando la especie es capaz de descubrirlo pronto; de expoliarlo hasta el agotamiento antes de que lleguen especies competidoras; de reproducirse una y otra vez en él; y de abandonarlo cuando comienza a ser desfavorable, se dice que ese organismo es un oportunista estratega r, clarísima referencia a las especies con una alta “tasa instantánea de crecimiento” –r–, que son favorecidas en los ambientes efímeros o temporales, donde los adaptados se multiplican exponencialmente. En el lado opuesto están las especies que viven en ambientes duraderos y estables, donde hay una capacidad ambiental de sostenimiento constante –k–, como ocurre en cualquier bioma climáxico, donde el crecimiento poblacional por especie no rebasa esa constante.
En diversas zonas de producción donde se presentan condiciones de clima cálido, pero sin exceso de calor, libre de heladas y de cambios bruscos de temperatura entre el día y la noche, alta humedad relativa y luminosidad. Entre los problemas del cultivo en la zona están las enfermedades, de importancia creciente, causadas por virus y diseminadas por vectores como áfidos y trips. Éstas causan deformaciones severas, manchado de los frutos, y una disminución de su tamaño. En el mundo, los virus se consideran los principales responsables de pérdidas de rendimiento y calidad de frutos de pimiento.
Los áfidos asociados al pimiento son: el pulgón del melón o del algodón Aphis gossyii Glover; el pulgón de la papa Macrosiphum euphorbiae Thomas; el pulgón verde del duraznero Myzus persicae –Sulzer–; el pulgón de las crucíferas Brevicoryne brassicae L. y el pulgón subterráneo de las gramíneas Rhopalosiphum rufiabdominalis –Sasaki–.
Entre las especies de trips que afectan al pimiento, la más severa es el trips occidental de las flores Frankliniella occidentalis –Pergande–. Esta especie se ha extendido por numerosos países, en los que causa daños directos por su alimentación y ovipostura en frutos, pero principalmente por ser el principal vector del Tospovirus de la Marchitez manchada del tomate –TSWV– y del Impatient necrotic spot virus –INSV–. Thrips tabaci Lindeman, un vector poco eficiente del TSWV también se presenta en el cultivo, pero con menor abundancia.
El cambio en la abundancia de un insecto transmisor puede conducir a un cambio en su dispersión y en la actividad asociada a este movimiento, la cual es clave para la distribución de los virus e intensidad de ataque de las enfermedades. La relación cambio climático- efectos no puede ser comprendida sin referirse a un conjunto de variables intermediarias entre ambos eventos. Ellas están regidas por el aumento de la frecuencia e intensidad de eventos climáticos extremos, efectos en el rango de actividad de vectores y parásitos, cambios ecológicos locales de agentes infecciosos transmitidos a través del agua y alimentos, disminución de la actividad agrícola y aumentos del nivel oceánico.
La interacción de esas variables, en un determinado tiempo y lugar, tendrá como consecuencia el establecimiento de escenarios propicios para la emergencia y reemergencia de enfermedades, virus y movimientos poblacionales de plagas posiblemente las más afectadas por el cambio climático.
Las relaciones del patógeno, del vector-hospedador con el clima, las condiciones meteorológicas, los hábitats, los ecosistemas, entre otros, son moduladas por las condiciones medio ambientales. Los cambios climáticos parecen influir sobre la distribución temporal y espacial, así como sobre la dinámica estacional e interanual de patógenos, vectores, hospedadores y reservorios. Las modificaciones en precipitación y pluviometría pueden dar lugar a condiciones locales más húmedas o secas y así influir sobre el rango de supervivencia, estacionalidad y viabilidad de los estadios exógenos en el suelo y dentro de sus hospederos intermediarios y en insectos vectores.
El estrés causado por altas y bajas temperaturas en la biología de los insectos es respondido por procesos moleculares y fisiológicos. Frente al estrés causado por cambios en la temperatura, los insectos responden mediante el incremento en la producción de proteínas de choque térmico –HSP, del inglés Heat Shock Proteins– y diversas enzimas antioxidantes. La sensibilidad o tolerancia al estrés térmico en muchos insectos es dependiente del estado de vida. En diversas especies, los estados inmaduros –larvas, pupas o ninfas– y adultos se enfrentan a diferentes condiciones ambientales, lo que evolutivamente conlleva a diferentes niveles de tolerancia y plasticidad de las respuestas.
Las proteínas HSP componen una superfamilia de proteínas que en su mayoría son constitutivas en células de procariotas y eucariotas, y sirven como chaperonas moleculares para el correcto ensamblaje de otras proteínas. Algunas HSP son inducidas específicamente por diferentes factores ambientales de estrés, incluyendo temperatura.
Los áfidos y trips colonizan y aumentan en un hábitat de forma muy dinámica
Los insectos pueden ser blanco directo de la infección de virus o servir simplemente como hospedantes
Los biomas, en equilibrio dinámico permanente, no tienen plagas aun cuando fortuitamente una especie expolie a las demás. Si el hombre decide no intervenir, aunque se dé el fenómeno de expoliación, es porque no tiene interés económico y por lo tanto la especie no es plaga