UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS Facultad de Ciencias Variación morfológica de Cosmos bipinnatus Cav. (Asteraceae) en el Eje Neovolcánico Transversal T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRA EN CIENCIAS BIOLÓGICAS (BIOLOGÍA AMBIENTAL) P R E S E N T A PANIAGUA IBÁÑEZ MARIBEL TUTOR PRINCIPAL DE TESIS: DR. EFRAÍN TOVAR SÁNCHEZ COMITÉ TUTOR: DRA. ANA ELENA MENDOZA OCHOA, DRA. SUSANA VALENCIA ÁVALOS, DR. ZENÓN CANO SANTANA Y DRA. AURORA ZLOTNIK ESPINOSA. MÉXICO, D.F. OCTUBRE, 2010 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO OFICIO FCIE/DEP/472/10 ASUNTO: Oficio de Jurado Dr. Isidro Ávila Martínez Director General de Administración Escolar, UNAM Presente Me permito informar a usted que en la reunión ordinaria del Comité Académico del Posgrado en Ciencias Biológicas, celebrada el día 9 de agosto de 2010, se aprobó el siguiente jurado para el examen de grado de MAESTRA EN CIENCIAS BIOLÓGICAS (BIOLOGÍA AMBIENTAL) del (la) alumno (a) PANIAGUA IBAÑEZ MARIBEL con número de cuenta 94313873 con la tesis titulada “Variación morfológica de Cosmos bipinnatus Cav. (Asteraceae) en el Eje Neovolcánico Transversal”, realizada bajo la dirección del (la) DR. EFRAIN TOVAR SANCHEZ: Presidente: DRA. ANA ELENA MENDOZA OCHOA Vocal: DRA. SUSANA VALENCIA AVALOS Secretario: DR. EFRAIN TOVAR SANCHEZ Suplente: DRA. AURORA ZLOTNIK ESPINOSA Suplente: DR. ZENON CANO SANTANA Sin otro particular, me es grato enviarle un cordial saludo. Atentamente “POR MI RAZA HABLARA EL ESPIRITU” Cd. Universitaria, D.F., a 20 de septiembre de 2010. JNF/DCRV/ASR/grf* Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel RECONOCIMIENTOS A la Dirección General de Estudios de Posgrado (DGEP) de la Universidad Nacional Autónoma de México y al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) por el apoyo económico otorgado a través de sus programas de becas para estudios de Maestría. Al comité tutoral integrado por: Dr. Efraín Tovar Sánchez Dra. Ana Mendoza Ochoa Dr. Zenón Cano Santana Al jurado de examen integrado por: Dr. Efraín Tovar Sánchez Dra. Ana Mendoza Ochoa Dra. Susana Valencia Ávalos Dr. Zenón Cano Santana Dra. Aurora Zlotnik Espinosa A la Máxima Casa de Estudios, UNAM, por permitir de nueva cuenta que formara parte de su matrícula estudiantil y aportar los servicios necesarios para llevar a cabo mi formación académica. Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel AGRADECIMIENTOS Mi más profundo agradecimiento a mi asesor de tesis: Dr. Efraín Tovar Sánchez por el apoyo y confianza al dirigir este trabajo. Por las revisiones, comentarios y discusiones en las diferentes etapas del mismo y por su amistad. A la Dra. Ana Mendoza Ochoa y al Dr. Zenón Cano Santana por formar parte de mi comité tutoral. Por sus valiosas correcciones y observaciones realizadas durante el desarrollo de la tesis, por impulsar mi formación y aligerar con su sentido del humor los tutorales. A la Dra. Aurora Zlotnik Espinosa y a la Dra. Susana Valencia Ávalos por las facilidades, tiempo, aportaciones, comentarios y sugerencias que me otorgaron para la revisión del escrito que ayudaron a mejorar este trabajo. Al Biólogo Enrique Ortiz Bermudez del Instituto de Biología, UNAM, por su enorme disposición y apoyo en la realización de los mapas que ayudaron a ilustrar este trabajo. A la Bióloga y Maestra en fotografía Ana Isabel Bieler Antolín del Laboratorio de Microcine de la Facultad de Ciencias, UNAM, por las facilidades, apoyo y su enorme paciencia que siempre me otorgo en la revisión de cada una de las preparaciones microscópicas y obtención de fotomicrografías que ilustran parte de este trabajo. Al Biólogo Armando Zepeda Rodríguez y al Técnico Francisco Pasos del Laboratorio de Microscopía Electrónica del Departamento de Biología Celular y Tisular de la Facultad de Medicina, UNAM, por su amistad apoyo y enorme disposición en la observación y obtención de fotomicrografías en Microscopía Electrónica de Barrido que ilustran parte de este trabajo. Al M. en C. Enrique Solís del laboratorio de Biogeoquímica terrestre y clima del Instituto de Ecología, UNAM, por su apoyo en el análisis de las muestras edafológicas. A mis Profesores y amigos que no sólo fueron de academia sino también de vida, gracias por todos sus consejos, recomendaciones, apoyo moral, ético y sobre todo por su gran ejemplo de lucha: M. en C. Verónica Juárez Jaimes, Biól. Enrique Ortiz Bermudez, Biól. Guadalupe Segura, Dr. José Luis Villaseñor Ríos, Biól. María del Rosario Redonda Martínez, M.F.P. Ana Isabel Bieler Antolín, Biól. Armando Zepeda Rodríguez, Tec. Francisco Pasos, M. en C. Patricia Mussali Galante Dr. Efraín Tovar Sánchez, Dra. Ana Mendoza Ochoa, Dra. Susana Valencia Ávalos, Dr. Zenón Cano Santana, Dra. Aurora Zlotnik Espinosa. M. en C. Daniel Navarro Santillán, M. en C. Beatriz Hidalgo, M. en C. Othón Alcántara Ayala, Biól. Nadya Rodríguez y M. en C. Ramiro Cruz Durán. Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel A mis amigos de la prepa: Martha, Fabiola, César, Alberto y Lidia por estos años de gran amistad y por seguir de una forma u otra en comunicación. A mis amigas las Víboras: Iliana Herrera, Elisa Cabrera y Maricela Maldonado por estar siempre dispuestas en cualquier momento aun cuando por razones externas hemos tenido que separarnos. A mis amigos del CIByC-UAEM: Verónica, Fabiola, Alfredo, Guillermo, Tatiana y César por el apoyo en campo. Almendra, Leticia, Luz, Rolando, Polette, y servicios sociales que de manera directa o indirecta me apoyaron en este trabajo. A mis sobrinos: Daniela Jasmin, Erik Daniel, Natali Rocio, Antonio de Jesús y Bibi 2 “PULGUITAS” por ser los grandes amores de toda mi vida, por darme la alegría de su existencia y compañía, por el cariño más inocente que recibo, por ser el motivo principal de mi existencia y lucha diaria. LOS QUIERO MUCHO Y AMARÉ POR SIEMPRE. A mis abues: María Luisa Sánchez López por las pláticas tan amenas, por sus palabras tan acertadas de aliento “Arriba y Adelante”, por su gran amor que siempre me da y por seguir al pendiente de mí. Aurelio Ibáñez Duran que aún cuando ya no está entre nosotros, fue el primero en mostrarme la belleza de Cosmos bipinnatus en aquellos recorridos tan agradables. A mis padres: Lucila Ibáñez Sánchez y José Antonio Paniagua Parrales por compartir este nuevo logro conmigo y por su lucha constante. Así como a mis hermanas Miriam, Rocio y Brenda Yazmín por ser mi apoyo en diferentes etapas, por seguir unidas y sobre todo por las lecciones de vida y fortaleza que cada una de ustedes me ofrece. A mis tíos: Raymundo por la lección más grande que me diste de lucha y ganas de vivir, Aurelio por los momentos alegres brindados y Leticia por escucharme y confiar tanto en mí. Así como a mis primos: Fernando de Jesús, Héctor Aurelio y Mildret Alejandra por los momentos gratos, por sus abrazos, por su cariño y confianza. A la Familia Mora Jarvio por brindarme su hospitalidad, compañía, confianza, ayuda, amistad y todos los detalles que hacen especial y agradable el formar ahora parte de su familia. A Patty Mussali que desde siempre y hasta el último momento de este trabajo me dio su ayuda y Efraín Tovar por todo su apoyo durante la realización de este trabajo. Principalmente gracias por la amistad recibida durante estos años de conocernos, por confiar siempre en mi, por su apoyo moral, académico, ético y por permitirme estar tan cerca de sus más grandes tesoros que son Hannah e Ilana. A Mauricio Mora que además de ser el gran amor de mi vida es el mejor amigo y crítico que pude tener durante la realización de este trabajo. Gracias por cada uno de los momentos, sentimientos y emociones que hemos compartido, por los caminos y experiencias que nos quedan por recorrer junto a nuestro bebé “A JO LO TI TO” que llega a darle un giro de 180° a nuestra vida pero que nos impulsará con más fuerza a dar lo mejor de nosotros. Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel ÍNDICE RESUMEN……………………………………………………………………………….……………… 1 I INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….…………………… 3 1.1. Ambiente y plasticidad fenotípica vegetal…………………………………………………..….….. 3 1.2. Factores que modifican los caracteres morfológicos foliares, florales y frutales……………….... 9 1.2.1. Altitud……………………………………………………………………………………………... 10 1.2.2. Latitud…………………………………………………………………………………...……… 10 1.2.3. Precipitación………………………………………………………………………………...… 11 1.2.4. Temperatura…………………………………………………..…………………………..…… 11 1.2.5. Condiciones edáficas……………………………………………………………………... 12 1.2.6. Luz………………………………………………………………………………………… 12 1.3. Influencia de la altitud sobre las variables edafológicas………………………………….. 12 1.4. Importancia de los estudios morfológicos………………………………………………… 13 1.5. La familia Asteraceae………………………………………………………………………. 13 1.6. El género Cosmos…………………………………………………………………………… 14 II JUSTIFICACIÓN, OBJETIVOS E HIPÓTESIS………………………………………… 17 III MATERIALES Y MÉTODOS……………………………………………………………. 19 3.1. Distribución espacial de Cosmos bipinnatus………………………………………………… 19 3.2. Sitios de estudio……………………………………………………………………………... 20 3.3. Material botánico……………………………………………………………………………. 22 3.4. Macromorfología…………………………………………………………………………… 24 3.4.1. Hojas……………………………………………………………………………………….. 24 3.4.2. Flores……………………………………………………………………………………….. 24 3.4.3. Frutos………………………………………………………………………………………... 25 3.5. Micromorfología……………………………………………………………………………… 26 3.5.1. Estomas y tricomas………………………………………………………………………….. 26 3.6. Análisis edafológicos………………………………………………………………………… 29 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel IV. ANÁLISIS DE DATOS………………………………………………………………………. 30 V. RESULTADOS…………………………………………………………………………….. ……..31 5.1. Caracterización de estomas, tricomas y papilas de Cosmos bipinnatus……………………………31 5.2. Caracterización edafológica de los sitios de estudio……………………………………..…… …..36 5.3. Variación morfológica foliar, floral y frutal de Cosmos bipinnatus……………………..…….… 36 5.4. Relación entre las variables edafológicas, altitud y los caracteres morfológicos de Cosmos bipinnatus……………………………………………………………………….……….39 5.5. Variación morfológica en individuos con lígulas lilas e individuos con lígulas blancas de Cosmos bipinnatus………………………………………………………………43 5.6. Análisis de ordenación de componentes principales (CP)………………………………… …….47 VI. DISCUSIÓN……………………………………………………………………………………..…..48 6.1. Relación entre la Altitud, variables edafológicas y morfología de Cosmos bipinnatus…………... 48 6.2. El papel del pH……………………………………………………………………………………... 50 6.3. El papel del fosfato y del nitrato…………………………………………………………………… 51 6.4. Variación morfológica entre sitios…………………………………………………………. ….… 53 6.5. Cosmos bipinnatus var. albiflorus una unidad taxonómica……………………………….. ….… 55 6.6. Los tricomas y las papilas foliares de C. bipinnatus………………………………………. 56 6.7. Perspectivas de estudio………………………………………………………………………….… .57 VII. CONCLUSIONES…………………………………………………………………………. …... 58 APÉNDICE……………………………………………………………………………………….. ……59 LITERATURA……………………………………………………………………………………..…… 61 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel RESUMEN La plasticidad fenotípica es uno de los medios por los cuales las plantas pueden ajustar su morfología y fisiología, permitiéndoles enfrentar la heterogeneidad ambiental bajo condiciones naturales. En México, la familia Asteraceae se caracteriza por presentar una amplia distribución geográfica, estar asociada a una extensa variedad de tipos de vegetación y presentar 2700 especies contenidas en 323 géneros. México y principalmente el Eje Neovolcánico Transversal (EVT) es considerado como un importante centro de diversificación de este grupo. Dentro de la familia Asteraceae el género Cosmos contiene 34 especies, de las cuales el 82% son consideradas endémicas. C. bipinnatus Cav. está asociada a varios tipos de vegetación a través del Eje Neovolcánico Transversal y es una especie que se ve favorecida por disturbios, lo que muestra una enorme plasticidad fenotípica en sus poblaciones. En este estudio se evaluó la variación morfológica foliar, floral, frutal y de talla corporal de C. bipinnatus en ocho localidades del EVT. Asimismo, se determinó la relación entre los factores ambientales (variables edafológicas y altitud) y los caracteres morfológicos. Por último, se determinó si los individuos con morfología atípica (morfo blanco) son el resultado de la plasticidad fenotípica de C. bipinnatus. En total, se evaluaron 43 caracteres morfológicos en ocho poblaciones de C. bipinnatus distribuidas en el centro del EVT. En cada población se realizaron tres transectos y en cada uno de ellos se eligieron 10 individuos de forma aleatoria. En total, se midieron 240 individuos, 1440 hojas, 1440 cabezuelas y 1440 frutos. Además, se analizaron 32 muestras edafológicas para caracterizar los sitios de estudio (pH, MO, NH4, NO3, PO4, Nt y Pt). Se detectó un efecto significativo del sitio sobre el 100% de las variables edafológicas. Por otro lado, los resultados indican que existe un efecto significativo del sitio, transecto e individuo sobre 100% de los caracteres frutales; 85% sobre los caracteres foliares y 89% sobre los florales. En general, no se detectó una relación significativa entre la altitud y las variables edafológicas, exceptuando la relación negativa y significativa registrada entre la altitud y el amonio. Asimismo, cinco de los caracteres foliares (38%), seis florales (24%) y dos frutales (100%) no se relacionaron significativamente con la altitud y variables edafológicas. Finalmente, los resultados de ANdeVA y de Componentes Principales muestran que los individuos con morfología atípica (caracterizados por lígulas blancas) difieren morfológicamente de los individuos de C. bipinnatus, por lo que, se sugiere que se le regrese a la denominación taxonómica de C. bipinnatus var. albiflorus. El realizar un muestreo representativo de la especie C. bipinnatus permitió caracterizar de forma detallada su plasticidad fenotípica. Asimismo, la importancia de reconocer la influencia que tienen las variables ambientales sobre la expresión morfológicas de las especies, permitió resolver el estatus taxonómico de C. bipinnatus var. albiflorus. Por lo que, este trabajo ofrece una herramienta para estudios taxonómicos. 1 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel ABSTRACT Phenotypic plasticity is one of the means by which plants adjust their morphology and physiology to cope with environmental heterogeneity under natural conditions. In Mexico, the Asteraceae family has a wide range of geographical distribution, it is associated to diverse types of vegetation and it is represented by 2700 species contained in 323 genera. Mexico and in particular, the Eje Neovolcánico Transversal (EVT) are considered as important centers of biodiversity for this group. Within the Asteraceae family, the genus cosmos contains 34 species, from which 82% are considered endemic. C. bipinnatus Cav. is associated to various types of vegetation along the Eje Neovolcánico Transversal, which is favored by disturbances, resulting in populations with great phenotypic plasticity. In this study, we evaluated the foliar, floral and frutal morphology as well as, body size of C. bipinnatus in eight localities along the EVT. Also, we determined if there was a relationship between environmental factors (edaphic variables and altitude) and morphological characters. Finally, we determined if individuals with atypical morphology (white morpho) are the result of phenotypic plasticity of C. bipinnatus. In total, 43 morphological characters in eight localities of C. bipinnatus in the center of the EVT were evaluated. For each locality three transects were done in which ten individuals were randomly sampled. A total of 240 individuals, 1440 leafs, 1440 flower heads and 1440 fruits were sampled. Additionally, 32 edaphic samples were analyzed in order to characterize the study sites (pH, MO, NH4, NO3, PO4, Nt and Pt). A statistically significant effect of the locality on the 100% of the edaphic variables was registered. Also, a statistically significant effect of the locality, of the transect and of the individual on 100% of the fruit; 85% of the foliar and 89% of the floral characters was registered. In general, there was no relationship between the altitude and the edaphic variables. Except from the negative and significant relationship registered between the altitude and the ammonium concentration. Moreover, there was not a relationship between five foliar (38%), six floral (24%) and two fruit characters (100%) with the altitude and the edaphic variables. Finally, ANOVA and principal component analyses showed that individuals with atypical morphology (white morpho) differed in morphological terms from C. bipinnatus individuals. Therefore, we suggest that it should be returned to its original taxonomical status as C. bipinnatus var. albiflorus. Our representative sampling method of C. bipinnatus allowed us to characterize in detail its phenotypic plasticity. Furthermore, recognizing the importance that environmental variables have on the morphological traits of the species, permitted us to resolve the taxonomic status of C. bipinnatus var. albiflorus. Therefore, this work offers a tool for future taxonomical studies. 2 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel I INTRODUCCIÓN 1.1. Ambiente y plasticidad fenotípica vegetal La plasticidad fenotípica (PF) se puede definir como la habilidad que posee un mismo genotipo para originar diferentes fenotipos en respuesta a diferentes condiciones ambientales y es uno de los medios por los cuales las plantas pueden ajustar su morfología y fisiología permitiéndoles enfrentarse a la heterogeneidad de su ambiente natural (Smekens y Van Tienderen, 2001; González y Gianoli, 2004). Se ha sugerido que las especies especialistas (e.g., con distribución restringida) presentan menor tolerancia a la variación ambiental, mientras que especies generalistas (e.g., con amplia distribución ecológica) posiblemente soportarían grandes cambios ambientales (González y Gianoli, 2004). Estudios acerca de la relación entre la PF y la amplitud ecológica de las especies han evidenciado que especies generalistas presentan mayor magnitud de PF que especies con una estrategia especialista (Geng et al., 2006). Sin embargo, el intervalo de distribución ecológica de una especie generalista, a su vez, puede surgir por la adaptación de poblaciones a condiciones locales; es decir, la amplia distribución surge del agregado de ecotipos localmente adaptados. De ese modo, un ecotipo estaría en el extremo opuesto del espectro de un genotipo plástico adaptativo (Pigliucci, 2001). Dependiendo de la carga genética con que cuenten los organismos, la PF puede darse de tipo contínuo o discontínuo; Esta última está frecuentemente establecida por uno o pocos loci y se expresa en el fenotipo de manera discreta en cualquier atributo “morfo”; asimismo, una población que posee más de un morfo para un carácter, se designa “polimórfica” (Griffiths et al., 2000). En condiciones naturales, los factores abióticos en los diferentes ambientes modifican la distribución espacial de las plantas (Sultan y Bazzaz, 1993) y las variaciones en la disponibilidad 3 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel de recursos pueden ocasionar cambios en la PF de las especies vegetales (Valladares et al., 2002). Existen diversos estudios que han documentado la PF de las especies vegetales, en particular su variación morfológica foliar, floral y frutal en diversas familias, algunas de ellas son: Asteraceae (Rojas, 2001), Caricaceae (Aguirre et al., 2008), Chenopodiaceae (Bhargava et al., 2009), Daphniphyllaceae (Tang et al., 2009), Fagaceae (Zúñiga et al., 2009), Hydrophyllaceae (Cavieres, 2000), Pinaceae (Reyes et al., 2005), Poaceae (Morales-Nieto et al., 2008), Pteridaceae (Chuang y Liu, 2003) y Rosaceae (Colmenares-Arteaga, 2005). Sin embargo, esto no significa que sólo se presente en estas familias sino que depende del grado de interés propio que se tiene sobre alguna especie en particular. En las angiospermas, los caracteres morfológicos externos y los caracteres epidérmicos además de poseer un valor diagnóstico de importancia taxonómica (Youngken, 1951; Patil y Patil, 1986) también han sido utilizados de forma tradicional en estudios de PF. Estos caracteres han resultado ser una importante herramienta en la detección de la PF que registran las especies vegetales ante los factores ambientales (Cutter, 1978); inclusive, han sido útiles en estudios taxonómicos, ya que aportan caracteres específicos para la determinación de géneros y especies (Stace, 1980). A nivel morfológico y anatómico, los estomas y los tricomas son estructuras que registran una amplia plasticidad. Por ejemplo, se han documentado diferencias entre hojas de especies del mismo género e incluso entre individuos de la misma especie (Cañizares, 2003; Ely y Torres, 2003; Paniagua-Ibáñez, 2005; Jerez-Jaimes y Bernal-Pérez, 2007; Parés et al., 2008). La epidermis foliar está conformada por células de distintos tipos. Entre ellos, células guarda y células acompañantes que forman parte de los estomas (Fahn, 1990). En general, una de las clasificaciones más utilizadas para determinar el tipo de estoma de acuerdo con su morfología es la de Metcalfe y Chalk (1979), la cual se usará en este estudio (Cuadro 1). 4 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Cuadro 1. Clasificación estomática basada en caracteres morfológicos. Tomada de Metcalfe y Chalk, 1979. Tipo de estoma Descripción Anisocítico Estoma rodeado por tres células acompañantes de las cuales una se distingue de las otras dos por ser más pequeña. Anomocítico Estoma rodeado por un número limitado de células que no difieren en tamaño y forma del resto de las células que se encuentra en la epidermis. Diacítico Estoma rodeado por un par de células acompañantes, en ángulo recto respecto al eje de la abertura estomática. Paracítico Estoma acompañado a cada lado por una o más células acompañantes paralelas al eje de la abertura estomática y células guarda. Así mismo, la presencia de los estomas en las caras de la lámina foliar a llevado a clasificarlas como: hojas epistomáticas, cuando los estomas se encuentran en la cara superior o adaxial de la hoja; hojas hipostomáticas, cuando los estomas se encuentran en la cara inferior o abaxial de la hoja, y hojas anfistomáticas, cuando los estomas se encuentran en ambas caras (Esau, 1985). El índice estomático es la proporción que existe entre el número de células estomáticas y células epidérmicas (Salisbury, 1968) y puede presentar una amplia variación. Se ha documentado que el índice estomático puede variar entre diferentes regiones de la lámina foliar o entre hojas que ocupan distinta posición en la planta, e incluso entre individuos de la misma especie cuando se desarrollan en ambientes contrastantes. El valor del índice estomático también permite comparar a las plantas que crecen en suelos muy secos de aquéllos que crecen en suelos muy húmedos, pues se considera un indicativo de la fisonomía de la planta en lo que a economía de agua se refiere (Weyers y Meidner, 1990). Además, estas estructuras intervienen en procesos fisiológicos importantes como es la transpiración, la entrada de bióxido de carbono y la salida del oxígeno (Salisbury, 1994). Los apéndices epidérmicos están constituidos por los tricomas y un grupo intermedio entre papila y emergencia, los tricomas son definidos como apéndices unicelulares o pluricelulares que se originan sólo de células epidérmicas y que se desarrollan sobre la superficie 5 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel de varios órganos de las plantas y su función puede variar en relación al órgano de la planta en que esté (Werker, 2000). Las características morfológicas de hojas, flores y frutos se encuentran sometidas a continuos procesos de selección dada la estrecha relación que mantienen con el ambiente en el que se desarrollan las plantas (Givnish, 1987). Uno de estos procesos de selección se da a través de las condiciones del suelo que permiten o no el establecimiento y crecimiento de las plantas. Entre las condiciones del suelo mejor documentadas están: la aireación, el contenido de agua y nutrientes esenciales, la profundidad del suelo, los niveles tóxicos de algunos elementos, las enfermedades, los herbívoros, la temperatura y la luz solar (Donahue et al., 1977). Las características edafológicas modifican la morfología de las plantas, ya que el suelo provee de los compuestos químicos inorgánicos esenciales para su nutrición y crecimiento (Bohn et al., 1993). Los elementos esenciales para las plantas pueden ser subdivididos en los que se requieren en grandes cantidades (macronutrientes: hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, magnesio, fósforo, azufre, potasio y calcio) y los que se requieren en pequeñas cantidades (micronutrientes: hierro, boro, cloro del suelo, vanadio, manganeso, fierro cobre, cinc y molibdeno). A excepción del N, todos los elementos esenciales se encuentran en el suelo (Donahue et al., 1977; Bidwell, 1990; Bohn et al., 1993). Los principales elementos esenciales que se encuentran en el suelo se describen a continuación. La concentración de iones de hidrógeno se ve reflejada en el valor de pH (potencial de hidrógeno), el efecto que tiene el pH en el suelo puede verse en la solubilidad de los minerales, ya que la mayoría de éstos son más solubles en suelos ácidos que en soluciones neutras o ligeramente alcalinas. Además, el pH puede influir en el crecimiento de las plantas debido al efecto que ejerce en la actividad de los microorganismos, puesto que la mayoría de las bacterias fijadoras de nitrógeno no son muy activas en suelos ácidos; asimismo, son obstaculizadas aquellas bacterias que descomponen la materia orgánica y que desprenden nitrógeno y otros 6 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel nutrientes para la planta. Por lo tanto, la alcalinidad del suelo, además de reducir la solubilidad de todos los nutrientes, también es indeseable para las plantas ya que en suelos con un pH mayor a 9 presentan crecimiento reducido e inclusive pueden morir (Bidwell, 1990). Por otro lado, la materia orgánica del suelo (MO) es el almacén principal de grandes cantidades de nutrientes aniónicos, además de ser responsable de su estructura, aumentar la porosidad, mejorar las relaciones agua-aire y reducir la erosión y lixiviación. La descomposición de la MO es por medio de microorganismos (bacterias, hongos y actinomicetos) que hacen que los nutrientes aniónicos estén disponibles cuando se da la absorción por la planta. Los iones que son removidos por absorción de las plantas, pueden ser renovados al suelo por las hierbas que al cumplir su ciclo de vida añaden materia orgánica en lugar de agotarla (Donahue et al., 1977; Bidwell, 1990). El nitrógeno (N) en el suelo está sujeto a un complejo sistema de ganancias, pérdidas y reacciones interrelacionadas. Éste es el elemento más importante en el crecimiento de las plantas y es un componente de la clorofila, los ácidos nucléicos, las proteínas y otras sustancias de la planta. El suministro adecuado de nitrógeno genera paredes celulares más delgadas que originan plantas más delicadas, grandes y suculentas (Donahue et al., 1977). Se ha sugerido que cuando hay una baja producción foliar, ésta no se debe a la falta de nitrógeno como tal, sino a la falta de su disponibilidad para la planta, por lo que el nitrógeno es considerado como un nutriente importante que es utilizado por las plantas en forma de catión amonio o en forma de anión nitrato (sólo una pequeña parte del nitrógeno del suelo está presente en estas formas). Una de las mayores fuentes de nitrógeno del suelo es la fijación de nitrógeno, por acción microbiana en la cual el nitrógeno es tomado del aire del suelo y cambiado a las formas utilizables por las plantas; pero la mayor fuente de nitrógeno en el suelo es cuando la materia orgánica se descompone y el nitrógeno es liberado con un ión utilizable (mineralización) pero que tiene un corto periodo de vida, es decir amonio (NH4) que algunas veces es temporalmente adsorbido a la superficie de las partículas orgánicas o es usado directamente por las plantas (Bidwell, 1990). 7 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Eventualmente, la mayoría de los iones de amonio son oxidados por bacterias selectivas (nitrosomas y nitrobacterias) a la forma de nitrato (NO3) a lo que se conoce como nitrificación. La forma de perder más nitrógeno es en nitrato. Los iones de amonio y nitrato son muy solubles en agua pero el amonio es quien resiste más ante el lavado y la infiltración. Asimismo, el nitrógeno puede perderse a través de dos mecanismos que producen gas que se escapa a la atmósfera: la desnitrificación (que constituye la pérdida más grande) y la volatilización de amonio, además de estar implicado en otras reacciones como la inmovilización y la fijación de amonio (Donahue et al., 1977). El fósforo (P) es el segundo nutriente vegetal más importante; no es muy móvil en las soluciones del suelo y su pérdida por lavado es baja. Las cantidades adecuadas de P influyen en la división y crecimiento celular, y como nutriente es doblemente crítico ya que el suministro total en la mayoría de los suelos es bajo y no está realmente disponible para las plantas, y el que llega a ser utilizado por las plantas es derivado principalmente de los fosfatos liberados durante la descomposición de la materia orgánica (Bidwell, 1990). El fosfato (PO4) algunas veces está disponible para las plantas por precipitación en la solución del suelo (Donahue et al., 1977; Bidwell, 1990). Los estudios de las características morfológicas de las plantas que se encuentran bajo continuos procesos de selección han permitido observar patrones morfológicos debido a la capacidad de estos caracteres de ajustarse a las condiciones ambientales a través de plasticidad o diferenciación adaptativa (Givnish, 1987; Rico-Gray y Palacios-Ríos, 1996). Los patrones mejor documentados están relacionados con la variación morfológica foliar de acuerdo a gradientes de altitud, latitud y condiciones edáficas (Tang y Ohsawa, 1999; Schoettle y Rochelle, 2000; Velázquez-Rosas et al., 2002). Además, los patrones de variación morfológica pueden estar afectados por la disponibilidad de agua; sólo un ejemplo de los muchos que hay es el estudio realizado por Roma y Peñuelas (2007), en el que se describe la relación que existe entre la masa y el área foliar en una especie de encino (Quercus ilex L.) que depende de las diversas 8 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel condiciones climáticas como: la disponibilidad de agua, la intensidad del viento, el régimen lumínico y sus interacciones, pero principalmente por las bajas temperaturas. Se sugiere que la disponibilidad de agua es considerada el factor más limitante para que se dé el desarrollo de plantas en ambientes secos (Pianka, 1994). Los estudios que abordan los patrones de variación morfológica son particularmente importantes en especies que presentan una amplia PF, así como una amplia distribución geográfica, debido a que con esta información se pueden conocer las adaptaciones que han sufrido las plantas cuando están presentes en diferentes hábitats. Si bien la morfología está determinada por una base genética, las intensas presiones de selección a las cuales están sometidas las especies generan diferentes fenotipos dependientes del ambiente en el que se desarrollan (Bongers y Pompa, 1990; Velázquez-Rosas et al., 2002), observándose en la naturaleza un amplio intervalo de formas y tamaños en las especies y estructuras (Terradas, 2001). En general, la relación que existe entre los caracteres morfológicos de las plantas y las condiciones ambientales puede ser analizada de tres maneras: (1) estudiando individualmente a la planta, (2) analizando la variación dentro de un taxón (especie, género o familia) que se distribuye en diferentes ambientes, y (3) entre distintos taxa que se desarrollan al interior de una comunidad (Ricklefs y Millar, 2000). 1.2. Factores que modifican los caracteres morfológicos foliares, florales y frutales En general, dentro de los principales factores ambientales que modifican la morfología de las especies vegetales se encuentran: la altitud (e.g., Hansen-Bristow, 1986; Grace y Norton, 1990; Schoettle, 1990; Gurevitch, 1992; Schoettle y Rochelle, 2000), la latitud (Rico-Gray y Palacios- Ríos, 1996; King y Maindonald, 1999), la precipitación (Rico-Gray y Palacios-Ríos, 1996; 9 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Wiemann et al., 1998; McDonald et al., 2003), la temperatura (Dolph y Dilcher, 1979), las condiciones edáficas (Chapin, 1980; Givnish, 1987; Turner, 1994; Rodríguez et al., 1998; McDonald et al., 2003), la intensidad de luz (Niinemets et al., 1998; Terradas, 2001), y la disponibilidad de agua (Terradas, 2001; Navea et al., 2002). La variación de los caracteres morfológicos y en especial los de la lámina foliar a través de gradientes ambientales ha sido frecuentemente documentada (Domínguez et al., 1998; Jonas y Geber, 1999; Silva-Montellano y Eguiarte, 2003), principalmente por la capacidad que tienen estas estructuras para ajustarse a las condiciones ambientales a través de su plasticidad o diferencias adaptativas (Rico-Gray y Palacios-Ríos, 1996). A continuación, se exponen algunos ejemplos de cómo los factores ambientales afectan la morfología foliar, floral, frutal y la talla del individuo. 1.2.1. Altitud. Se ha documentado que existe una reducción en el número y producción de hojas con el incremento de la altitud, ejemplo de ello son los estudios realizados en poblaciones de Abies lisocarpa (Hansen-Bristow, 1986), Pinus sylvestris (Grace y Norton, 1990), P. contorta (Schoettle, 1990) y P. pumila (Kajimoto, 1993). Por su parte, Mora-Jarvio (2006) documenta una relación positiva y significativa entre la altitud y el número de aristas foliares de Quercus crassifolia. Asimismo, se documentó un relación negativa y significativa entre la altitud y el tamaño de los individuos del arbusto Chaetolepis lindeniana Tirado (1997) y de árboles de Abies religiosa (López, 2003). 1.2.2. Latitud. En México se ha observado una reducción en el área foliar conforme se incrementa la latitud. Por ejemplo, la variación de Rhizophora mangle es el resultado de la latitud debido a que el área foliar disminuye de sur a norte (Rico-Gray y Palacios-Ríos, 1996). Además, se ha reportado una relación positiva y significativa entre la latitud y el número de hojas dentadas y lobadas en especies de ambientes templados y con una estacionalidad marcada (Baker-Brosh y Peet, 1997). Asimismo, King y Maindonald (1999) documentan una relación 10 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel negativa entre la latitud y la longitud del pecíolo, encontrando en las regiones tropicales especies con pecíolos más grandes en relación con las zonas templadas. Por otro lado, en Argentina y Uruguay se ha documentado una relación de la latitud y longitud con el tamaño de la corola y con el color de las flores de Turnera sidoides, los cuales varían clinalmente en dirección NO-SE (Solís, 2000, 2003; Panseri et al., 2004). Por su parte, en México, Mora-Jarvio (2006) describe una relación positiva y significativa entre la longitud geográfica y el número de aristas foliares de Quercus crassifolia. 1.2.3. Precipitación. La disponibilidad de agua modifica los caracteres morfológicos foliares y tiene efecto sobre el establecimiento, crecimiento, desarrollo y productividad de las plantas (Navaea et al., 2002). Por ejemplo, se ha observado que el área, ancho y longitud de la hoja se incrementan significativamente con el aumento de la precipitación (Castro-Díez et al., 1997; Tang y Ohsawa, 1999; McDonald et al., 2003). Asimismo, se ha observado que en ambientes más húmedos dominan las hojas con márgenes enteros en formas de crecimiento arbóreo, y ocurre lo contrario en climas templados donde dominan las hojas con bordes dentados (Velázquez-Rosas et al., 2002). Por su parte, Dolph y Dilcher (1979) realizaron un estudio en plantas tropicales y encuentran que la humedad está relacionada negativamente con el largo de la hoja. 1.2.4. Temperatura. Parkhurst y Loucks (1972) aseguran que este factor modifica el área foliar, pero sin embargo, su medición no puede ser muy evidente ya que también influye directamente la evapotranspiración. Por lo anterior, Givnish (1984) propone un modelo para determinar el tamaño foliar óptimo mediante el análisis de costos (transpiración) y beneficios (fotosíntesis) para las especies vegetales. Con dicho estudio llega a la conclusión de que el tamaño foliar óptimo es aquél que da un mayor beneficio al menor costo, es decir, en sitios de clima árido o seco dominarán hojas pequeñas con poca superficie de transpiración, y por el contrario en sitios húmedos habrá hojas con elevada superficie. Por su parte Dolph y Dilcher (1979) encuentran que 11 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel la temperatura está correlacionada con la variación en el tamaño de la hoja pues el largo disminuye conforme decrece la temperatura. 1.2.5. Condiciones edáficas. Se ha observado una reducción en el área foliar de plantas desarrolladas en suelos pobres en nutrientes (McDonald et al., 2003), incluso la floración puede estar determinada por las condiciones edáficas, tal como lo regirtan Rajakaruna y Bohm (1999) en su estudio con Lasthenia californica. Las condiciones edáficas también pueden limitar la germinación de las semillas (Sánchez-Rodríguez et al., 2002). 1.2.6. Luz. Se ha documentado una reducción del área foliar conforme se reduce la incidencia de luz (Terradas, 2001), pero en otros estudios, como el de Crawey (1997), se encuentra que hay aumento en el área foliar a bajas intensidades de luz ya que incrementa la captura de fotones al maximizar la superficie fotosintética (Gianoli, 2004). 1.3. Influencia de la altitud sobre las variables edafológicas Marrs y colaboradores (1988) documentan en una selva tropical lluviosa una relación positiva y significativa entre la altitud y el contenido de nitrógeno, carbono, potasio, calcio, magnesio y amonio. Asimismo, se ha descrito que la cantidad de nitrógeno, fósforo y carbono orgánico es mayor en zonas alpinas. Por su parte, Grieve et al. (1990) y Dai y Huang (2006) describen que en ambientes templados, subtropicales y tropicales existe una relación positiva y significativa entre la altitud y cantidad de materia orgánica. Por otro lado, Dahlgren et al. (1997), Smith et al. (2002), Schawe et al. (2007) y Rodríguez-Domínguez (2010) registran una relación positiva y significativa entre la altitud y la concentración del N y en la relación C/N a través de un gradiente altitudinal en bosques templados y selvas tropicales. Por su parte, Sevgi y Baris- Tecomen (2009) documentan una relación negativa y significativa entre la altitud y la concentración del N en pastizales de montaña. 12 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel 1.4. Importancia de los estudios morfológicos Los estudios de los caracteres morfológicos han constituido el sistema básico de clasificación de las especies (González, 1997; Zúñiga et al., 2009). Algunos de los principales caracteres morfológicos utilizados por los taxónomos son los de estructura y forma, donde se incluyen la ultraestructura, histología, anatomía y citología vegetal (Bold, 1980). Además, los estudios morfológicos han sido útiles en resolver problemas taxonómicos como el de hibridación natural (Spellenberg, 1992; Tovar-Sánchez y Oyama, 2004), así como reconocer los altos niveles de PF que presentan las especies, tal como es el claro ejemplo de los encinos (Valencia, 2005; Mora- Jarvio, 2006). Más aún, los estudios morfológicos han permitido determinar patrones de variación asociados a factores ambientales y edáficos. Además, es una herramienta útil para caracterizar la estructura de las comunidades vegetales (Velázquez-Rosas et al., 2002). 1.5. La familia Asteraceae México es considerado el cuarto país con mayor diversidad en términos florísticos (Mittermeier, 1988; Mittermeier y Goettsch, 1992); se estima que su flora cuenta con unas 22,000 a 30,000 especies (Rzedowski, 1991a; Villaseñor, 2003; Villaseñor et al., 2004), del total de sus géneros el 8-15% y el 52-65% de sus especies son considerados endémicos (Ramamoorthy y Lorence, 1987; Rzedowski, 1991a, b; Mittermeier y Goettsch, 1992). La familia Asteraceae (anteriormente Compositae) es una familia monofilética (Funk et al., 2005) que dado al número de sus especies que la componen, aproximadamente 23,000 es considerada como una de las familias más diversas de plantas con flores (Magnoliophyta) y con mayor amplitud de distribución geográfica, ya que es prácticamente cosmopolita (Ortiz et al., 1998; Funk et al., 2005; Santamarina, 2006). Generalmente, las especies de esta familia se ven favorecidas por disturbios y son elementos abundantes en las primeras etapas sucesionales de 13 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel comunidades vegetales secundarias y es común verlas dominando los medios arvenses y ruderales donde algunos de sus miembros tienen relativa importancia económica, comestible y ornamental (Villegas y de Gante, 1979; Rzedowski et al., 2001). En México, la familia Asteraceae es de amplia distribución geográfica que forma parte de una extensa variedad de tipos de vegetación y está representada por 323 géneros y 2,700 especies (Turner y Nesom, 1998). México y principalmente el Eje Neovolcánico Transversal es el sitio donde esta familia alcanza su mayor representatividad (Rzedowski, 1991a; Turner y Nesom, 1998), considerándose como un importante centro de diversificación de este grupo (Villaseñor, 1993; Villaseñor et al., 2004). De acuerdo con la clasificación de tribus de la familia Asteraceae propuesta por Cassini (1818), son 19 tribus las que conforman a la familia Asteraceae, siendo la tribu Heliantheae la más primitiva y la tercera más grande en términos de riqueza de especies (Funk et al., 2005). Estimaciones indican que contiene 190-300 géneros y 2,500 especies (Karis, 1993; Funk et al., 2005). México es el principal centro de diversificación de la tribu Heliantheae ya que 1,150 de sus especies están presentes en el país, de las cuales 32 géneros y 740 especies son endémicas (Villaseñor, 1991). Esta tribu posee plantas herbáceas y arbustos leñosos (Stuessy, 1977; Rzedowski, 1991a). 1.6. El género Cosmos El género Cosmos (de la palabra griega Kósmos que significa orden y por extensión hermoso o algo bello) hasta hace poco se había considerado como parte de la tribu Heliantheae, sin embargo, actualmente mediante estudios moleculares está ubicado dentro de la tribu Coreopsideae (Funk et al., 2009). El género Cosmos es considerado principalmente americano y la mayoría de sus especies son de origen mexicano (Cabrera, 1985; Rodríguez et al., 2006; 14 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Santamarina, 2006), consta de 26 a 34 especies y su distribución geográfica se extiende desde los Estados Unidos de Norteamérica hasta Perú y Bolivia (Rodríguez et al., 2006). México contiene 32 especies (incluidas 11 subespecies), de las cuales el 82% son consideradas endémicas (Villaseñor, 1991). Cosmos bipinnatus Cav. Figura 1. a) Individuo completo, b) cabezuela, c) lígula, d) flor del disco, e) fruto y f) aristas de uno de los extremos del fruto (Tomado de M. Villegas y de Gante, 1979). Cosmos bipinnatus Cav. Es una planta que presenta forma de vida herbácea, anual, ruderal y arvense; es una planta poco ramificada y escasamente pubescente que tiene entre 20 cm y 2 m de altura; sus hojas son sésiles o con pecíolos alados, y son bipinnadas con segmentos lineares, su inflorescencia es paniculada e indeterminada y presenta flores pentámeras y tubulares, sus aquenios son más o menos lineares de forma tetragonal y con 2 ó 3 aristas; las 15 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel flores del disco presentan lígulas de color rosado, lila, violeta o blanco (Rzedowski et al. 2001; Fig. 1). Los individuos que presentan lígulas blancas son reconocidos por los horticultores como C. bipinnatus var. albiflorus (Montesinos, 2001); sin embargo, actualmente no ha recibido un estatus taxonómico formal. La fenología floral es desde primavera hasta principios de otoño, manteniéndose durante todo el verano en flor bajo condiciones de alta temperatura y humedad. C. bipinnatus es conocida comúnmente como: mirasol, girasol, girasol morado, amapola y linda (dependiendo del estado de la república en que se encuentre) y es de uso ornamental, forrajero, medicinal, ceremonial y religioso (Santamarina, 2006). Cosmos es una especie que tiene una amplia distribución geográfica y es abundante en zonas de mediana altitud dentro del Eje Neovolcánico Transversal (EVT, 2250 a 2750 m) (Cabrera, 1985). Su establecimiento se ve favorecido por disturbios, y por su amplia plasticidad se le puede encontrar asociada a vegetación de tipo pastizal, matorral xerófilo, bosque de Quercus y bosque de Pinus (Rzedowski, 1988; Funk et al., 2005). El EVT se ubica en el centro de México y es considerado como centro de biodiversidad de la familia Asteraceae (Turner y Nesom, 1998). Varios autores sugieren que esta alta diversidad de especies está dada por la posición geográfica que ocupa el EVT, así como por su historia geológica, diversidad climática y topografía (Ramamoorthy et al., 1993). Es frecuente encontrar en el campo individuos que reflejan una alta variación fenotípica dentro del EVT (Obs. Pers.) 16 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel II JUSTIFICACIÓN, OBJETIVOS E HIPÓTESIS Aún cuando la familia Asteraceae contiene la mayor riqueza de plantas con flores, que México es considerado su principal centro de diversificación (en particular el Eje Neovolcánico Transversal), de su alto grado de endemismo y que Cosmos bipinnatus tiene una amplia abundancia y distribución geográfica, así como la amplia gama de asociaciones vegetales en las que se desarrolla, hasta ahora no se han realizado estudios que describan la variación morfológica de C. bipinnatus cuando ésta crece asociada a diferentes tipos de vegetación. Por tales razones en el presente estudio se planteó como objetivo general de este trabajo determinar la variación morfológica foliar, floral y frutal de Cosmos bipinnatus en diferentes tipos de vegetación. En particular se tuvo como meta responder los siguientes objetivos: 1. Evaluar si las características del suelo (pH, materia orgánica del suelo, amonio, nitrato, fosfato, nitrógeno total y fósforo total) y altitud tienen alguna influencia sobre la variación morfológica de C. bipinnatus. 2. Evaluar la variación morfológica intra e inter poblacional de C. bipinnatus. 3. Evaluar los caracteres macro y micromorfológicos (foliar, floral y frutal) de C. bipinnatus. 4. Determinar si los individuos con morfología atípica (morfo blanco) son el resultado de la plasticidad fenotípica de C. bipinnatus. 17 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Las hipótesis involucradas en este trabajo fueron las siguientes: 1. Si la variación morfológica de C. bipinnatus es el reflejo de su variabilidad genética y su interacción con el ambiente, se espera que las características particulares de cada tipo de vegetación, en términos de altitud y características del suelo, modifiquen la morfología de C. bipinnatus. 2. Si los tipos de vegetación difieren en altitud y características del suelo, se espera que los individuos de C. bipinnatus, que se desarrollan dentro de un mismo tipo de vegetación presenten una mayor semejanza morfológica en comparación con los que crecen en otro tipo de vegetación. 3. Se espera que exista una diferencia en el índice estomático de C. bipinnatus en relación con el tipo de vegetación en que se desarrolla, lo cual estará marcando la estrecha relación entre el índice estomático y las condiciones ambientales donde se establece cada tipo de vegetación. 4. Si existe un efecto significativo del sitio (cambios en los recursos y condiciones) sobre la variación morfológica de C. bipinnatus, entonces los individuos que se desarrollan en el mismo sitio serán más similares morfológicamente entre sí. 18 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel III MATERIALES Y MÉTODOS 3.1. Distribución espacial de Cosmos bipinnatus Para establecer la distribución geográfica de C. bipinnatus dentro del territorio mexicano, se realizó una revisión de los ejemplares de herbario de individuos de esta especie en cinco herbarios nacionales: 1. Herbario Nacional de México (MEXU) UNAM; 2. Herbario de la Facultad de Ciencias (FCME) UNAM; 3. Herbario de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas (ENCB) IPN; 4. Herbario de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa (UAMIZ) UAM y 5. Herbario de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (HUMO) (figura 2). Dos herbarios mas como son: 1. Herbario del Instituto de Ecología, A.C. Xalapa (XAL) Veracruz y 2. Herbario del Instituto de Ecología, A.C. Centro Regional del Bajío (IBUG) Pátzcuaro fueron consultados mediante sus bases de datos disponibles en línea (Figura 2). Figura 2. Ejemplar de herbario de Cosmos bipinnatus consultado en el Herbario Nacional de México (MEXU). 19 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel En total, se revisaron 1,150 ejemplares de herbario y con los datos geográficos obtenidos de las etiquetas de herbario (localidad, estado, municipio y coordenadas geográficas), se elaboró un mapa con la distribución geográfica de C. bipinnatus en el EVT, utilizando el programa ArcView (Figura 3). En el caso de los ejemplares que no contaban con las coordenadas geográficas de recolecta se recurrió a programas de mapeo y cartas geográficas para georreferenciarlos. Figura 3. Distribución geográfica de Cosmos bipinnatus en el Eje Neovolcánico Transversal, de acuerdo a los datos obtenidos de etiquetas de herbario y trabajo de campo. 3.2. Sitios de estudio Con base a la revisión de los ejemplares de herbario fue posible conocer los diferentes tipos de vegetación a los cuales se asocia la especie de estudio, permitiendo elegir ocho sitios de estudio ubicados en la región centro del EVT y donde las poblaciones de C. bipinnatus están asociadas a cuatro diferentes tipos de vegetación (pastizal, matorral xerófilo, bosque de Quercus y bosque de Pinus). Los sitios de estudio fueron mapeados (Cuadro 2 y Figura 4). 20 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Cuadro 2. Sitios de estudio de Cosmos bipinnatus asociados con pastizal, matorral xerófilo, bosque de Quercus y bosque de Pinus en la región centro del Eje Neovolcánico Transversal. Sitio Entidad federativa Delegación o Municipio Coordenadas UTM Altitud (m) Tipo de Vegetación 1. Huehuetoca México Huehuetoca 0470736 2193770 2277 Pastizal 2. Santa Martha México Ocuilan 0459458 2108525 2840 Pastizal 3. Jardín Botánico UNAM Distrito Federal Coyoacán 0479893 2135838 2324 Matorral xerófilo 4. La Concordia México Naucalpan de Juárez 0471449 2158680 2406 Matorral xerófilo 5. Cerro de La Estrella Distrito Federal Iztapalapa 0490294 2137729 2315 Bosque de Quercus 6. Parque Ecológico de la Ciudad de México Distrito Federal Tlalpan 0479145 2129959 2573 Bosque de Quercus 7. Tres Marías Morelos Huitzilac 0474982 2108707 2882 Bosque de Pinus 8. San Salvador Distrito Federal Xochimilco 0489057 2122730 2667 Bosque de Pinus Figura 4. Ubicación geográfica de los ocho sitios de estudio de Cosmos bipinnatus en la región centro del Eje Neovolcánico Transversal (1,2 pastizal; 3,4 matorral xerófilo; 5,6 bosque de Quercus y 7,8 bosque de Pinus). 21 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel 3.3. Material botánico Para determinar la altura promedio de C. bipinnatus en cada sitio de estudio, se trazaron tres transectos, cada uno de 50 × 1 m. Se marcaron 10 cuadros de 1 m2 cada cinco metros, alternando a cada lado del transecto y se evaluó la altura promedio de los individuos dentro de cada cuadro. Para caracterizar la morfología floral, frutal y foliar de la especie, en cada cuadro previamente marcado de 1 m2, se eligió de forma aleatoria un individuo maduro que contara por lo menos con tres cabezuelas maduras y hojas sin daño físico aparente. En total se muestrearon 60 individuos por cada tipo de vegetación, de cada individuo se recolectaron tres de sus cabezuelas. Las estructuras florales de cada cabezuela se montaron en tarjetas de cartulina, cada una de sus lígulas, seis brácteas involucrales (brácteas internas), seis brácteas caliculares (brácteas externas) y seis de sus flores con su respectiva palea. Lo anterior, se realizó en campo debido al alto grado de deshidratación que registra esta especie (Figura 5a). Aquellos individuos que aún no tenían frutos fueron marcados con cintas de color vistoso y posteriormente se regresó a colectarlos. Seguido a esto, se montaron seis frutos de cada cabezuela en tarjetas de cartulina. A cada una de las estructuras montadas se les realizaron diversas mediciones con un vernier digital, las cuales se utilizaron para realizar los análisis estadísticos. A la par, se recolectaron seis hojas maduras (sin daño) de cada uno de los individuos que fueron elegidos aleatoriamente. La superficie foliar fue medida con un medidor de área foliar y se utilizó un vernier digital para tomar las medidas lineales (Figura 5b). Para el análisis estomático, dos de las seis hojas recolectadas por individuo fueron puestas en alcohol al 70% y con ellas se elaboraron tres laminillas semipermanentes (por individuo) aplicando la técnica de réplica, para poder obtener las fotomicrografías (campo claro [CC] y contraste diferencial de interferencia [CDI]) necesarias e ilustrar los caracteres epidérmicos, realizar mediciones morfológicas e índice estomático. El resto de las hojas (cuatro de seis) fueron herborizadas y tratadas para realizar una serie de observaciones que permitieron obtener fotomicrografías en 22 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel microscopía electrónica de barrido (MEB), las cuales sirvieran de apoyo para la caracterización e ilustración de los caracteres epidérmicos de C. bipinnatus. Figura 5. a) Montaje de estructuras de la cabezuela y b medición de área foliar de Cosmos bipinnatus en campo. En total, en los ocho sitios de estudio distribuidos en la región centro del EVT (pastizal, matorral xerófilo, bosque de Quercus y bosque de Pinus) se recolectaron 1,440 hojas maduras sin daño (180 hojas por sitio), se recolectaron 720 cabezuelas (90 cabezuelas por cada sitio) y de éstas se montaron 540 lígulas, 180 flores e igual número de paleas, brácteas caliculares y brácteas involucrales. Se hicieron 90 preparaciones semipermanentes para la observación de estomas y tricomas, y la obtención de fotomicrografías. Los 43 caracteres morfológicos evaluados a éstos 240 individuos (30 individuos por sitio) se distribuyen de la siguiente manera: 13 foliares, 25 florales y dos frutales (Cuadro 2 y 3). Debido a que observaciones de campo muestran que los individuos de Cosmos que tienen lígulas de color blanco a marfil mostraron una morfología atípica de C. bipinnatus, se procedió a evaluar morfológicamente si estos individuos pertenecen al mismo taxa. Por ello, en el sitio Cerro de la Estrella (bosque de Quercus), se colectaron de forma aleatoria diez individuos adultos del morfo con lígulas blancas (los cuales, para este estudio, se denominarán subsecuentemente, de acuerdo a la nominación de Montesinos (1985), “C. bipinnatus var. 23 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel albiflorus”). Asimismo, a estos individuos se aplicó el mismo procedimiento macro y micromorfológico que se mencionó anteriormente para cada individuos de C. bipinnatus. De cada uno de los sitios de estudio se tomaron individuos completos para ser procesados (herborizados) y posteriormente depositados en el Herbario Nacional del Instituto de Biología (MEXU) y Herbario de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (HUMO). Los duplicados de cada uno de los ejemplares están en proceso de obsequio para el resto de los herbarios consultados. 3.4. Macromorfología 3.4.1. Hojas. De cada uno de los 30 individuos que se muestrearon por sitio, se tomaron seis hojas maduras (de la base al ápice del individuo) y sin daño, y a cada una, se les registró el área foliar, el largo total de la lámina foliar (pecíolo + lámina foliar), el largo y ancho de la lámina foliar, el largo y ancho del pecíolo, el ancho de la vena media y el número de segmentos (Cuadro 3). 3.4.2. Flores. A cada uno de los 30 individuos que se muestrearon en cada sitio se les registró la altura total del individuo, la altura al primer pedúnculo en floración. Además, de cada individuo se eligieron tres cabezuelas, a las cuales antes de ser colectadas se les midió el ancho del pedúnculo, el ancho del disco, el ancho y largo de la cabezuela y el número de lígulas, de brácteas caliculares y de brácteas involucrales. En campo, se realizó el montaje de cada estructura floral. La técnica de montaje consistió en lo siguiente. En tiras de diurex cristal, de cada una de las cabezuelas, se pegaron las lígulas, las brácteas caliculares, las brácteas involucrales y seis de las primeras flores no ligulares del disco, a estas últimas también se les despojó de la pálea que las cubre, para que también fueran montadas en tarjetas de cartulina de 20 × 14 cm. Posteriormente, se midieron cada una de estas estructuras y para obtener los valores 24 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel de tonalidad, cada una de las lígulas de cada individuo fue escaneada y evaluada de forma objetiva la cantidad de coloración (Rojo, Verde, Azul, Cian, Magenta y Amarillo) mediante el programa Adobe Photoshop CS4, versión 11.0 (Cuadro 3 y Figura 6). 3.4.3. Frutos. De cada uno de los 30 individuos que se muestrearon en cada sitio, se recolectaron tres cabezuelas en fructificación y de cada una se escogieron seis frutos al azar, los cuales fueron montados en tarjetas de cartulina de 10 × 6 cm y se midió el largo y ancho de los mismos (Cuadro 3 y Figura 6). Figura 6. Montaje en cartulina de las estructuras de la cabezuela y los frutos de Cosmos bipinnatus. 25 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel 3.5. Micromorfología 3.5.1. Estomas y tricomas. La caracterización y medición de estomas y tricomas, se realizó mediante la técnica de réplica con pegamento de cianoacrilato (ver Apéndice 1). Por cada individuo se elaboraron tres laminillas con impresiones epidérmicas tanto de la parte abaxial como de la parte adaxial de la lámina foliar. Sin embargo, por cuestiones prácticas para el análisis únicamente fue tomada en cuenta la parte adaxial. Con la ayuda de la M.F.P. Ana Isabel Bieler Antolín del Laboratorio de Microcine de la Facultad de Ciencias UNAM, las laminillas fueron observadas con un fotomicroscopio fotónico Marca Olympus Modelo Provis AX70 con iluminación de campo claro (CC) y contraste diferencial de interferencia (CDI). De cada laminilla, de la parte adaxial, se tomó aleatoriamente un campo para tomar cada una de las fotomicrografías que fueron utilizadas para realizar las mediciones e ilustrar los caracteres epidérmicos (estomas, tricomas y papila) (Cuadro 3). El índice estomático se calculó de acuerdo a Salisbury (1968; ver Apéndice 2). Asimismo, mediante la técnica de microscopía electrónica de barrido (MEB) y con la ayuda del Biól. Armando Zepeda Rodríguez del Laboratorio de Microscopía Electrónica del Departamento de Biología Celular y Tisular de la Facultad de Medicina UNAM, se caracterizaron los estomas, los tricomas y las papilas epidérmicas. Lo anterior se realizó en el Laboratorio de Microscopía Electrónica del Departamento de Biología Celular y Tisular de la Facultad de Medicina, UNAM (Figura 7). 26 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Cuadro 3. Caracteres morfológicos y de talla de individuos de Cosmos bipinnatus analizados en los ocho sitios de estudio en la región centro del Eje Neovolcánico Transversal. Caracter Descripción Unidad Talla del individuo AxI Altura promedio de los individuos mm AtI Altura total del individuo mm A1Pe Altura primer pedúnculo mm Foliares LT Longitud del tricoma µm IE Índice estomático # LE Longitud del estoma µm AE Ancho del estoma µm AmL Ancho mayor de la lámina mm LL Longitud de la lámina mm LPE Longitud del pecíolo mm LtL Longitud total de la lámina (incluyendo el pecíolo) mm APE Ancho del pecíolo mm DV Diámetro de la vena media mm nS Número de segmentos # aL Área de la lámina cm2 aPE Área del pecíolo cm2 27 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Continuación cuadro 3. Caracter Descripción Unidad Florales LP Longitud del pedúnculo mm AP Ancho del pedúnculo mm AD Ancho del disco mm AC Ancho de la cabezuela mm LC Longitud de la cabezuela mm nLi Número de lígulas # nBc Número de brácteas caliculares # nBi Número de brácteas involucrales # LLi Longitud de la lígula mm ALi Ancho de la lígula mm LF Longitud de la flor mm AF Ancho de la flor mm LtF Longitud total de la flor mm LPA Longitud de la palea mm APA Ancho de la palea mm ABc Ancho de la bráctea calicular mm LBc Longitud de la bráctea calicular mm ABi Ancho de la bráctea involucral mm LBi Longitud de la bráctea involucral mm Coloración de las lígulas florales C Cian # M Magenta # Am Amarillo # R Rojo # Vd Verde # Az Azul # Frutales AFr Ancho del fruto mm LFr Longitud del fruto mm 28 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Figura 7. Fotomicrografías con microscopía electrónica de barrido, vista adaxial de la epidermis foliar de Cosmos bipinnatus donde se observa: a) estoma, b) tricoma y c) papila epidérmica. Asimismo, se midieron 43 caracteres morfológicos (talla, foliares, florales y frutales) pertenecientes a 10 individuos de C. bipinnatus var. albiflorus, los cuales, fueron comparados con 30 individuos de C. bipinnatus pertenecientes al sitio de estudio Cerro de la Estrella (bosque de Quercus). 3.6. Análisis edafológicos Para caracterizar el suelo de los sitios de estudio, se colectaron de forma sistemática cuatro muestras edafológicas sobre un transecto de 50 m de longitud, (12, 25, 32 y 50 m), a una profundidad de 0 a15 cm dependiendo del grosor del suelo de cada sitio. Las muestras de suelo, fueron cernidas con un tamiz de poro #10, se pesaron 200 g de peso seco de cada una de las 29 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel muestras en una balanza granataria, se embolsaron y etiquetaron individualmente. Posteriormente, con la ayuda del M. en C. Enrique Solís del laboratorio de Biogeoquímica terrestre y clima del Instituto de Ecología UNAM, las muestras fueron procesadas para estimar el potencial de hidrógeno (pH), materia orgánica (MO), amonio (NH4), nitrato (NO3), fosfato (PO4), nitrógeno total (Nt) y fósforo total (Pt). IV. ANÁLISIS DE DATOS Se hicieron análisis de varianza (ANdeVA) de dos vías para determinar el efecto que existe del sitio y transecto sobre los caracteres edafológicos (Zar, 1999). Para determinar el efecto que existe del sitio, transecto e individuo sobre la variación morfológica foliar, floral y frutal de C. bipinnatus, a partir del paquete estadístico STATISTICA se realizaron análisis de varianza anidados (ANdeVA). Los individuos se anidaron en el transecto y este último en el sitio de estudio (Zar, 1999). Para evaluar la relación entre la altitud y los elementos edafológicos (pH, MO, NH4, NO3, PO4, Nt, Pt) se hicieron análisis de regresión. Asimismo, se hicieron regresiones entre las variables morfológicas de C. bipinnatus y variables ambientales (altitud y variables edafológicas) (Zar, 1999). Para determinar el efecto del taxa (C. bipinnatus vs. C. bipinnatus var. albiflorus) sobre los caracteres morfológicos foliares, florales, frutales y la talla; de las plantas se llevaron a cabo análisis de varianza (ANdeVA). Posteriormente, se hizo un análisis de componentes principales para determinar si los individuos de C. bipinnatus y C. bipinnatus var. albiflorus que se establecen en una misma localidad (bosque de Quercus) se separan en grupos, como indicador de que pertenecen a diferentes taxa (Zar, 1999). 30 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel V. RESULTADOS 5.1. Caracterización de estomas, tricomas y papilas de Cosmos bipinnatus Con fotomicrografías fue posible reconocer los tipos de estomas presentes en la especie C. bipinnatus, siendo uno de éstos del tipo anomocítico (estoma rodeado por un número limitado de células, que no difieren en tamaño y forma del resto de las células que se encuentra en la epidermis) y el otro del tipo anisocítico (estoma rodeado por tres células acompañantes, de las cuales, una se distingue de las otras dos por ser más pequeña). Asimismo, se encontró que presenta tricomas del tipo simple pluricelular y uniseriado. También se registró la presencia de papilas en el borde y vena secundaria de la lámina foliar (Figura 7, 8, 9, 10, 11 y 12). Figura 8. Fotomicrografías con microscopía de luz en campo claro, vista adaxial de la epidermis foliar de Cosmos bipinnatus donde se muestra: a) Tipo de estoma anisocítico, b) tricoma simple pluricelular y uniseriado, c) tipo de estoma anomocítico y d) papila. 31 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Pastizal Huehuetoca Santa Martha E st om a T ri co m a P ap ila Figura 9. Caracterización micromorfológica de Cosmos bipinnatus con Microscopía Electrónica de Barrido, de los dos sitios de estudio con vegetación de Pastizal. 32 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Matorral xerófilo Jardín Botánico UNAM La Concordia E st om a T ri co m a P ap ila Figura 10. Caracterización micromorfológica de Cosmos bipinnatus con Microscopía Electrónica de Barrido, de los dos sitios de estudio con vegetación de Matorral xerófilo. 33 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Bosque de Quercus Cerro de la Estrella Parque Ecológico de la Ciudad de México E st om a T ri co m a P ap ila Figura 11. Caracterización micromorfológica de Cosmos bipinnatus con Microscopía Electrónica de Barrido, de los dos sitios de estudio con vegetación de bosque de Quercus. 34 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Bosque de Pinus Tres Marías San Salvador E st om a T ri co m a P ap ila Figura 12. Caracterización micromorfológica de Cosmos bipinnatus con Microscopía Electrónica de Barrido, de los dos sitios de estudio con vegetación de bosque de Pinus. 35 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel 5.2. Caracterización edafológica de los sitios de estudio En general, se detectó un efecto significativo del sitio sobre 100% de las variables edafológicas y 57% del transecto (exceptuando MO, Nt y Pt ; Cuadro 4). Cuadro 4. Efecto del sitio (g.l.=7) y transecto (g.l.= 16) sobre los valores de siete variables edafológicas. Se presentan también los valores promedio (± e.e.) ns=diferencias no significativas, *=P<0.05, **=P<0.01, ***=P<0.001 variable F _ X ±e.e Unidad edafológica Sitio P Transecto P pH 10.60 *** 2.21 ** 6.65 ± 0.05 MO 17.96 *** 1.65 ns 6.02 ± 0.37 % NH4 5.68 *** 1.91 ** 15.32 ± 0.74 ppm NO3 3.09 *** 2.13 ** 9.92 ± 0.28 ppm PO4 26.77 *** 2.32 *** 2.89 ± 0.18 ppm Nt 11.82 *** 1.65 ns 0.41 ± 0.02 % Pt 14.13 *** 1.71 ns 0.07 ± 0.01 % 5.3. Variación morfológica foliar, floral y frutal de Cosmos bipinnatus En general, se detectó un efecto significativo del sitio, transecto e individuo sobre 100% de los caracteres frutales y 85% de los caracteres foliares, exceptuando LT y aPE, que no registraron un efecto significativo del sitio, transecto e individuo. El IE no mostró un efecto significativo del transecto e individuo. Por último, se mostró un efecto significativo del sitio, transecto e individuo sobre 89% de los caracteres florales. Exceptuando el AD donde no hay un efecto del sitio, transecto e individuo; la LBi no registró un efecto del transecto e individuo; el nBc no tienen un efecto del sitio y transecto, y finalmente, el nBi no mostró un efecto del individuo (Cuadro 5). 36 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Cuadro 5. Análisis de varianza anidados (ANdeVA) para evaluar el efecto del sitio (g.l.=7), transecto (g.l.=16) e individuo (g.l.=172) sobre los caracteres morfológicos foliares, florales y frutales de Cosmos bipinnatus en ocho sitios de estudio en la región centro del EVT. ns=diferencias no significativas, *=P<0.05, **=P<0.01, ***=P<0.001. Caracter Unidad F _ X ±e.e Sitio P Transecto P Individuo P LT µm 1.61 ns 2.27 ns 1.05 ns 111.72 ± 2.01 IE # 7.60 *** 0.07 ns 2.25 ns 76.85 ± 1.17 LE µm 13.92 *** 3.71 *** 3.28 * 30.16 ± 0.25 AE µm 12.71 *** 6.27 *** 4.43 ** 20.64 ± 0.22 AmL mm 119.42 *** 39.29 *** 7.07 *** 66.19 ± 0.66 LL mm 162.35 *** 31.40 *** 6.45 *** 83.86 ± 0.61 LPE mm 32.76 *** 25.16 *** 6.06 *** 6.43 ± 0.07 LtL mm 182.29 *** 39.56 *** 8.02 *** 90.67 ± 0.64 APE mm 64.59 *** 35.75 *** 6.97 *** 3.12 ± 0.03 DV mm 71.99 *** 18.85 *** 3.64 *** 1.41 ± 0.02 nS # 132.98 *** 30.94 *** 6.25 *** 9.41 ± 0.04 aL cm2 177.83 *** 73.75 *** 15.41 *** 9.77 ± 0.18 aPE cm2 1.84 ns 1.51 ns 1.34 ns 0.14 ± 0.01 37 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Continuación cuadro 5. Caracter Unidad F _ X ±e.e Sitio P Transecto P Individuo P Florales LP mm 48.82 *** 3.43 *** 2.33 *** 152.81 ± 2.33 AP mm 77.21 *** 9.03 *** 1.86 ** 1.31 ± 0.01 AD mm 1.01 ns 1.00 ns 1.00 ns 19.56 ± 9.79 AC mm 230.20 *** 3.47 *** 1.83 ** 51.68 ± 0.50 LC mm 71.78 *** 12.41 *** 1.47 ns 10.84 ± 0.12 nLi # 10.99 *** 8.98 *** 10.28 *** 8.07 ± 0.03 nBc # 1.17 ns 1.63 ns 2.18 *** 8.01 ± 0.01 nBi # 2.55 * 2.95 *** 1.50 ns 8.01 ± 0.01 LLi mm 1741.35 *** 18.78 *** 11.36 *** 28.53 ± 0.11 ALi mm 2857.95 *** 67.06 *** 21.23 *** 14.85 ± 0.07 LF mm 114.91 *** 72.34 *** 10.06 *** 5.34 ± 0.02 AF mm 25.21 *** 17.28 *** 1.52 ** 1.43 ± 0.02 LtF mm 169.80 *** 17.88 *** 9.32 *** 7.04 ± 0.03 LPA mm 172.36 *** 10.88 *** 3.19 *** 8.07 ± 0.03 APA mm 204.28 *** 27.60 *** 6.16 *** 1.48 ± 0.01 ABc mm 813.39 *** 35.56 *** 7.66 *** 2.72 ± 0.10 LBc mm 2147.51 *** 65.10 *** 23.72 *** 7.95 ± 0.03 ABi mm 1615.34 *** 66.48 *** 13.58 *** 4.02 ± 0.02 LBi mm 5.94 *** 1.27 ns 0.94 ns 10.31 ± 0.25 Frutales AFr mm 25.21 *** 17.28 *** 1.52 ** 1.43 ± 0.02 LFr mm 169.80 *** 17.88 *** 9.32 *** 7.04 ± 0.03 38 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel 5.4. Relación entre las variables edafológicas, altitud y los caracteres morfológicos de Cosmos bipinnatus En general, no se detectó una correlación entre la altitud y las variables edafológicas, excepto con el contenido de NH4. El coeficiente de determinación (r2) obtenido, muestra que la altitud explica 29% de la variación de esta variable (Cuadro 6). Cuadro 6. Regresiones entre las variables edafológicas y la altitud en los ocho sitios de estudio de Cosmos bipinnatus en la región centro del Eje Neovolcánico Transversal. ns=diferencias no significativas, *=P<0.05, **=P<0.01, ***=P<0.001. Variable edafológica Altitud r r 2 P pH -0.40 0.16 ns MO -0.04 0.00 ns NH4 -0.54 0.29 * NO3 -0.25 0.06 ns PO4 -0.30 0.09 ns Nt 0.32 0.10 ns Pt -0.08 0.01 ns Cinco de los caracteres foliares (LPE, nS, aL, LT, AE), seis florales (nLi, nBc, nBi, LF, AF, Am) y los dos caracteres frutales evaluados no se ven correlacionados por la altitud y las variables edafológicas (Cuadro 7). Contrario a lo anterior, se observó que la altitud, el contenido de NH4 y de PO4 tienen una relación significativa con 14 de los caracteres morfológicos evaluados. La altitud se correlacionó negativamente con 20% de los caracteres morfológicos evaluados (cuatro florales, dos de talla y dos foliares). Asimismo, 12% de los caracteres estuvieron relacionados positivamente (tres florales y dos foliares). 39 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel El NH4 se correlacionó negativamente con 7% de los caracteres (dos foliares y uno floral) y 26% de los caracteres estuvieron relacionados positivamente (siete florales, tres foliares y uno de talla del individuo). Por su parte, el PO4 se correlacionó negativamente únicamente con el color cian de las lígulas, y el 30% de los caracteres mostraron una relación positiva (12 florales y uno foliar). El Pt se correlacionó negativamente con 5% de los caracteres (dos foliares) y positivamente con 14% (seis florales). Asimismo, se observó que el pH y la MO tienen correlación significativa con 14% de los caracteres morfológicos evaluados. El pH se correlacionó negativamente con 5% de los caracteres (dos florales) y positivamente con 9% (cuatro florales). Por su parte, la MO se correlacionó negativamente con 5% de los caracteres (dos foliares) y positivamente con 9% (cuatro florales). El Nt se correlacionó negativamente con 5% de los caracteres (uno foliar y uno floral). Un carácter floral estuvo relacionado positivamente (2%). Por último, el NO3 fue la única variable edafológica que se correlacionó negativamente con un caracter floral (2%). 40 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Cuadro 7. Análisis de regresión para evaluar la relación entre la altitud y variables edafológicas (NH4, PO4, Pt, pH, MO, Nt y NO3) sobre la talla del individuo y los caracteres morfológicos foliares, florales y frutales de Cosmos bipinnatus en la región centro del Eje Neovolcánico Transversal. ns=diferencias no significativas, *=P<0.05, **=P<0.01, ***=P<0.001 Variable Altitud NH4 PO4 Pt pH MO Nt NO3 Caracter r r² P r r² P r r² P r r² P r r² P r r² P r r² P r r² P Talla del individuo AxI -0.520 0.274 * 0.354 0.125 ns 0.123 0.015 ns 0.136 0.018 ns -0.220 0.047 ns 0.132 0.017 ns -0.100 0.009 ns 0.265 0.070 ns AtI -0.450 0.202 * 0.256 0.065 ns 0.021 0.000 ns 0.231 0.053 ns -0.210 0.042 ns 0.280 0.078 ns 0.135 0.018 ns 0.145 0.020 ns A1Pe -0.670 0.446 * 0.446 0.198 * 0.344 0.118 ns 0.363 0.132 ns 0.396 0.157 ns 0.382 0.146 ns 0.124 0.015 ns -0.120 0.013 ns Foliar AmL -0.330 0.108 ns 0.458 0.209 * 0.431 0.185 * 0.192 0.036 ns -0.180 0.032 ns 0.157 0.024 ns -0.140 0.020 ns 0.183 0.033 ns LL -0.460 0.212 * 0.431 0.185 * 0.268 0.072 ns 0.213 0.045 ns -0.230 0.053 ns 0.194 0.037 ns -0.090 0.007 ns 0.287 0.082 ns LPE -0.110 0.012 ns 0.086 0.007 ns -0.030 0.000 ns 0.060 0.003 ns 0.003 0.000 ns -0.070 0.005 ns -0.120 0.005 ns -0.090 0.007 ns LtL -0.460 0.212 * 0.428 0.182 * 0.270 0.073 ns 0.213 0.045 ns -0.220 0.040 ns 0.197 0.038 ns -0.080 0.006 ns 0.251 0.063 ns APE 0.451 0.203 * -0.240 0.056 ns 0.137 0.018 ns -0.300 0.092 ns -0.010 0.000 ns -0.310 0.093 ns -0.180 0.032 ns -0.300 0.089 ns DV 0.261 0.067 ns -0.290 0.083 ns -0.040 0.001 ns -0.520 0.267 * -0.090 0.008 ns -0.540 0.287 * -0.420 0.178 * 0.071 0.005 ns nS -0.250 0.060 ns -0.050 0.002 ns 0.314 0.098 ns -0.330 0.107 ns -0.070 0.004 ns -0.330 0.107 ns -0.390 0.150 ns 0.122 0.014 ns aL 0.092 0.008 ns -0.040 0.001 ns 0.301 0.090 ns -0.210 0.044 ns -0.120 0.013 ns -0.230 0.050 ns -0.250 0.061 ns -0.030 0.000 ns aPE 0.334 0.111 ns -0.410 0.168 * -0.260 0.068 ns -0.330 0.112 ns 0.029 0.000 ns -0.330 0.107 ns -0.090 0.007 ns -0.030 0.000 ns LT 0.154 0.023 ns -0.020 0.000 ns 0.137 0.018 ns -0.100 0.009 ns 0.146 0.021 ns -0.140 0.020 ns -0.140 0.018 ns 0.113 0.012 ns IE 0.282 0.079 ns -0.420 0.175 * -0.080 0.005 ns -0.470 0.218 * 0.308 0.094 ns -0.460 0.211 * -0.250 0.061 ns -0.250 0.060 ns LE 0.551 0.303 * -0.400 0.161 ns -0.020 0.000 ns -0.130 0.017 ns -0.050 0.002 ns -0.100 0.009 ns 0.152 0.023 ns -0.340 0.118 ns AE 0.180 0.032 ns 0.220 0.048 ns 0.120 0.014 ns 0.204 0.041 ns -0.110 0.012 ns 0.150 0.022 ns 0.052 0.002 ns -0.120 0.015 ns Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Continuación cuadro 7. Variable Altitud NH4 PO4 Pt pH MO Nt NO3 Caracter r r² P r r² P r r² P r r² P r r² P r r² P r r² P r r² P Floral LP -0.120 0.014 ns 0.514 0.263 * 0.243 0.058 ns 0.691 0.478 * -0.250 0.061 ns 0.676 0.457 * 0.444 0.197 * -0.060 0.003 ns AP 0.743 0.552 * -0.410 0.169 * -0.120 0.013 ns -0.110 0.011 ns -0.260 0.065 ns -0.090 0.007 ns 0.200 0.040 ns -0.330 0.110 ns AD 0.305 0.093 ns 0.236 0.055 ns 0.318 0.100 ns 0.410 0.167 * -0.050 0.002 ns 0.395 0.156 ns 0.304 0.092 ns -0.290 0.083 ns AC 0.211 0.044 ns 0.345 0.118 ns 0.529 0.280 * 0.332 0.110 ns -0.130 0.016 ns 0.300 0.089 ns 0.102 0.010 ns -0.090 0.008 ns LC -0.240 0.056 ns 0.426 0.181 * 0.459 0.210 * 0.300 0.089 ns 0.249 0.061 ns 0.285 0.081 ns 0.053 0.002 ns -0.560 0.316 * nLi 0.016 0.000 ns 0.019 0.000 ns 0.391 0.152 ns -0.280 0.080 ns 0.248 0.061 ns -0.300 0.090 ns -0.380 0.142 ns -0.070 0.005 ns nBc 0.000 0.000 ns 0.110 0.012 ns 0.141 0.019 ns 0.128 0.016 ns 0.038 0.001 ns 0.131 0.017 ns 0.075 0.005 ns -0.150 0.022 ns nBi -0.050 0.002 ns 0.214 0.045 ns 0.288 0.082 ns 0.113 0.012 ns 0.249 0.061 ns 0.140 0.010 ns -0.040 0.001 ns -0.050 0.002 ns LLi 0.082 0.006 ns 0.412 0.170 * 0.536 0.286 * 0.380 0.144 ns -0.070 0.004 ns 0.350 0.122 ns 0.117 0.013 ns -0.110 0.012 ns ALi 0.071 0.005 ns 0.464 0.215 * 0.500 0.250 * 0.436 0.190 * -0.130 0.017 ns 0.450 0.163 * 0.145 0.020 ns -0.010 0.000 ns LF 0.196 0.038 ns -0.020 0.000 ns 0.306 0.093 ns 0.099 0.009 ns 0.124 0.015 ns 0.128 0.016 ns 0.140 0.019 ns 0.051 0.002 ns AF 0.147 0.021 ns 0.199 0.394 ns 0.176 0.030 ns 0.266 0.070 ns 0.218 0.047 ns 0.266 0.070 ns 0.189 0.035 ns -0.160 0.026 ns LtF 0.133 0.017 ns 0.131 0.017 ns 0.628 0.394 * 0.036 0.001 ns 0.146 0.021 ns 0.033 0.001 ns -0.080 0.005 ns -0.140 0.019 ns LPA -0.560 0.310 * 0.402 0.161 ns 0.682 0.465 * -0.170 0.028 ns 0.425 0.180 * -0.230 0.052 ns -0.550 0.303 * -0.010 0.000 ns APA -0.570 0.323 * 0.590 0.348 * 0.521 0.271 * 0.154 0.023 ns 0.100 0.010 ns 0.065 0.004 ns -0.330 0.106 ns 0.286 0.081 ns ABc 0.073 0.005 ns 0.366 0.133 ns 0.419 0.175 * 0.494 0.244 * -0.130 0.016 ns 0.496 0.245 * 0.320 0.102 ns -0.190 0.037 ns LBc -0.180 0.033 ns 0.538 0.289 * 0.498 0.248 * 0.590 0.348 * -0.010 0.000 ns 0.564 0.317 * 0.294 0.086 ns -0.220 0.048 ns ABi 0.022 0.000 ns 0.463 0.214 * 0.477 0.227 * 0.412 0.169 * -0.090 0.008 ns 0.365 0.133 ns 0.122 0.014 ns -0.210 0.044 ns LBi -0.230 0.051 ns 0.361 0.130 ns 0.732 0.536 * 0.077 0.005 ns 0.142 0.020 ns 0.023 0.000 ns -0.230 0.053 ns -0.200 0.038 ns Coloración de las lígulas florales C 0.493 0.243 * -0.320 0.104 ns -0.480 0.230 * -0.160 0.026 ns -0.510 0.263 * -0.150 0.002 ns 0.073 0.005 ns 0.072 0.005 ns M 0.420 0.176 * 0.035 0.001 ns -0.170 0.027 ns 0.216 0.068 ns -0.460 0.211 * 0.270 0.073 ns 0.316 0.099 ns -0.050 0.002 ns Am -0.280 0.079 ns 0.152 0.023 ns -0.260 0.068 ns 0.221 0.049 ns -0.250 0.063 ns 0.224 0.050 ns 0.150 0.022 ns 0.352 0.123 ns R -0.520 0.271 * 0.301 0.090 ns 0.483 0.233 * 0.108 0.011 ns 0.567 0.321 * 0.091 0.008 ns -0.130 0.015 ns -0.090 0.007 ns Vd -0.490 0.237 * 0.030 0.000 ns 0.292 0.085 ns -0.240 0.055 ns 0.564 0.318 * -0.250 0.062 ns -0.340 0.116 ns -0.010 0.000 ns Az -0.320 0.105 ns -0.080 0.007 ns 0.313 0.098 ns -0.340 0.119 ns 0.589 0.347 * -0.350 0.125 ns -0.380 0.143 ns -0.160 0.025 ns Frutal AFr 0.042 0.001 ns -0.190 0.037 ns -0.030 0.000 ns -0.210 0.044 ns 0.352 0.123 ns -0.180 0.033 ns -0.070 0.004 ns -0.230 0.054 ns LFr -0.250 0.060 ns -0.010 0.000 ns 0.033 0.001 ns 0.003 0.000 ns 0.131 0.017 ns 0.027 0.000 ns 0.038 0.001 ns -0.170 0.030 ns Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel 5.5. Variación morfológica en individuos con lígulas lilas e individuos con lígulas blancas de Cosmos bipinnatus. Después de haber medido los 43 caracteres morfológicos (talla, foliares, florales y frutales) pertenecientes a 10 individuos de C. bipinnatus var. albiflorus, los cuales, fueron comparados con 30 individuos de C. bipinnatus pertenecientes al sitio de estudio Cerro de la Estrella (bosque de Quercus). Sólo se compararon entre morfos asociados al mismo sitio de estudio, debido a que se detectó previamente un efecto significativo del sitio sobre 91% de los caracteres morfológicos en C. bipinnatus. Sólo se realizó la comparación entre morfos asociados al mismo sitio de estudio, debido a que se detectó previamente un efecto significativo del sitio sobre 91% de los caracteres morfológicos en C. bipinnatus (Cuadro 5) y en general, se detectó un efecto significativo del morfo sobre 74.4% de los caracteres morfológicos siendo el AxI, AtI, A1Pe, LT, IE, LP, nLi, nBc, nBi, Am, AFr los únicos caracteres (25.6%) que no difieren entre morfos (Cuadro 8 y Figura 13). 43 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Cuadro 8. Análisis de varianza (ANdeVA) para evaluar el efecto del morfo (g.l.=2) sobre los caracteres morfológicos de talla, foliares, florales y frutales en el sitio Cerro de la estrella, bosque de Quercus. ns=diferencias no significativas, *=P<0.05, **=P<0.01, ***=P<0.001. Caracter Unidad F C. bipinnatus C. bipinnatus var. albiflorus _ X ±e.e _ X ±e.e Talla del individuo AxI mm 0.85 ns 1213 ± 87.32 1374.00 ± 0.00 AtI mm 2.74 ns 1213 ± 53.62 1374.00 ± 47.03 A1Pe mm 2.80 ns 791 ± 48.94 612.00 ± 114.16 Foliares LT µm 0.02 ns 106.20 ± 5.37 104.66 ± 11.78 IE # 3.04 ns 70.70 ± 2.61 78.42 ± 2.36 LE µm 26.44 *** 28.45 ±0.58 35.48 ± 1.63 AE µm 54.14 *** 19.25 ± 0.39 26.26 ± 1.17 AmL mm 63.74 *** 79.76 ± 2.07 111.65 ± 3.06 LL mm 25.53 *** 99.21 ± 1.78 116.68 ± 2.68 LPE mm 44.91 *** 6.45 ± 0.21 9.11 ± 0.26 LtL mm 25.02 *** 108.49 ± 1.77 125.79 ± 2.76 APE mm 98.49 *** 2.84 ± 0.09 4.57 ± 0.15 DV mm 185.77 *** 1.06 ± 0.03 1.78 ± 0.04 nS # 7.81 ** 10.02 ± 0.10 9.50 ± 0.13 aL cm2 196.64 *** 9.94 ± 0.50 24.54 ± 1.01 aPE cm2 114.06 *** 0.06 ± 0.08 0.22 ± 0.02 44 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Continuación cuadro 8. Caracter Unidad Taxa F C. bipinnatus C. bipinnatus var. albiflorus g.l. 2 _ X ±e.e _ X ±e.e Florales LP mm 1.04 ns 188.28 ± 5.60 186.00 ± 9.24 AP mm 113.18 *** 1.12 ± 0.03 1.83 ± 0.07 AD mm 6.34 * 10.63 ± 0.18 11.49 ± 0.27 AC mm 9.96 ** 60.80 ± 1.15 68.06 ± 1.96 LC mm 13.60 *** 14.32 ± 0.42 11.56 ± 0.34 nLi # 3.10 ns 8.07 ± 0.03 7.97 ± 0.03 nBc # 0.94 ns 8.05 ± 0.03 8.00 ± 0.00 nBi # 1.55 ns 8.07 ± 0.03 8.00 ± 0.00 LLi mm 6.72 ** 34.79 ± 0.27 36.17 ± 0.43 ALi mm 20.38 *** 18.73 ± 0.13 14.86 ± 0.16 LF mm 6.72 ** 5.69 ± 0.07 6.18 ± 0.08 AF mm 45.89 *** 1.52 ± 0.02 1.24 ± 0.02 LtF mm 30.46 *** 7.46 ± 0.08 8.33 ± 0.14 LPA mm 8.73 ** 8.80 ± 0.08 9.31 ± 0.16 APA mm 28.60 *** 1.85 ± 0.02 1.60 ± 0.03 ABc mm 11.85 *** 3.45 ± 0.02 3.60 ± 0.04 LBc mm 12.17 *** 10.62 ± 0.09 11.27 ± 0.16 ABi mm 46.96 *** 4.84 ± 0.04 5.30 ± 0.05 LBi mm 117.09 *** 11.76 ± 0.05 12.98 ± 0.11 Coloración de las lígulas florales C # 300.14 *** 15.45 ± 0.37 4.42 ± 0.10 M # 524.47 *** 47.56 ± 0.97 8.85 ± 0.20 Am # 0.97 ns 21.49 ± 0.34 22.90 ± 2.27 R # 394.18 *** 215.63 ± 0.88 246.00 ± 0.20 Vd # 518.87 *** 153.50 ± 2.02 233.40 ± 0.37 Az # 652.51 *** 164.88 ± 0.98 209.43 ± 0.66 Frutales AFr mm 1.74 ns 1.37 ± 0.02 1.34 ± 0.02 LFr mm 14.61 *** 10.82 ± 0.13 9.83 ± 0.19 45 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Cosmos bipinnatus Cosmos bipinnatus var. albiflorus E st om a T ri co m a P ap ila Figura 13. Caracterización y comparación micromorfológica de Cosmos bipinnatus vs. Cosmos bipinnatus var, albiflorus con Microscopía Electrónica de Barrido, del sitio Cerro de la Estrella con vegetación de bosque de Quercus. 46 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel 5.6. Análisis de ordenación de componentes principales (CP) El análisis de ordenación mostró que existen diferencias significativas entre los individuos de C. bipinnatus var. albiflorus y los individuos de C. bipinnatus, asociados a la localidad Cerro de la Estrella. El CP1 explica el 97.7% de la variación entre taxa y el CP2 explica el 1.5% de la variación (Figura 14). Las variables morfológicas mejor correlacionadas negativa y significativamente con el CP1 son las siguientes: coloración de la lígula rojo (r= -0.83), azul (r= -0.83) y verde (r= -0.82), área pecíolo (r= -0.72), y ancho pedúnculo (r= -0.61), mientras que las mejor correlacionadas positivamente son la coloración magenta (r= 0.88) y cian (r= 0.87) de la lígula. Finalmente, la coloración de las lígulas florales mejor correlacionadas negativa y significativamente con el CP2 son las siguientes: colores cian (r= -0.97) y magenta (r= -0.97) de la lígula, y las mejor correlacionadas positivamente son el área de la lámina (r= 0.86), área del pecíolo (r= 0.85), diámetro de la vena media (r= 0.81), ancho del pecíolo (r= 0.76), ancho mayor de la lámina (r= 0.70), ancho del pedúnculo (r= 0.70), los colores rojo (r= 0.96), azul (r= 0.96) y verde (r= 0.95) de la lígula. Figura 14. Análisis de ordenación de componentes principales (variación macro y micromorfológica) de individuos de Cosmos bipinnatus y C. bipinnatus var. albiflorus del sitio Cerro de la Estrella en la región centro del Eje Neovocánico Transversal. 47 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel VI. DISCUSIÓN Si bien existen algunos trabajos que describen la variación de los caracteres morfológicos foliares y su relación con el ambiente, son escasos los relacionados con especies de la familia Asteraceae y menos son los que se han efectuado en herbáceas de amplia distribución geográfica. Por ello este estudio representa una de las primeras aportaciones sobre la variación morfológica foliar, floral y frutal (macro y micromorfológica) en relación con variables ambientales y edafológicas además de permitir reconocer la influencia de variables ambientales y edafológicas sobre la variación morfológica de C. bipinnatus. Sin embargo, en la discusión de los resultados obtenidos se debe de considerar que las variaciones ambientales y edafológicas de los sitios de estudio son muy complejas y que aquí se resaltan los factores más dominantes. 6.1. Relación entre la Altitud, variables edafológicas y morfología de Cosmos bipinnatus Los factores ambientales analizados en este estudio (variables edafológicas y altitud) son ocho de las principales variables que facilitan el establecimiento, crecimiento y desarrollo de las especies vegetales (Bidwell, 1990). Los resultados muestran que la altitud solamente estuvo relacionada negativa y significativamente con el amonio. Lo anterior se puede explicar ya que con el incremento de la altitud disminuye el movimiento de la materia orgánica (Wang et al., 2009), dado que existe un decremento de la temperatura (Rodríguez, 2010), lo que promueve una reducción en la actividad metabólica de los organismos detritívoros y descomponedores (Brühl et al., 1999), ello conlleva a una baja tasa de mineralización (Schawe et al., 2007) y liberación de los nutrientes, como es el caso del amonio. En general, el amonio es formado después de que el nitrógeno es transferido en su ciclo por la materia orgánica y de acuerdo con Taiz y Zeiger (2002), es considerada una de las 48 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel variables más importantes, debido a que se une a los aminoácidos y se acumula en el follaje como mecanismo de almacenamiento de nutrientes. Además, el amonio participa en el crecimiento y desarrollo de la vegetación, llegando a ser un factor limitante para el crecimiento. Lo anterior, coincide con lo encontrado en este estudio, ya que el amonio es uno de las tres variables que están más relacionadas con los caracteres morfológicos de C. bipinnatus. Por ejemplo, se encontró que la talla de los individuos decrece significativamente con la altitud, de igual manera el amonio disminuye significativamente con la altitud, generando plantas más pequeñas por la falta de nutrientes (e.g., nitrógeno) (Wang et al., 2009). La altitud es una de las variables que mejor han sido estudiadas y a la cual, se le atribuyen la mayoría de las variaciones morfológicas (Valencia, 2004; Mora-Jarvio, 2006). Este estudio registra un efecto negativo y significativo de la altitud sobre la altura de los individuos de C. bipinnatus, es decir, las plantas son de tallas más pequeñas al aumentar la altitud. Estos resultados concuerdan con lo obtenido por Tirado (1997), con los individuos del arbusto Chaetolepis lindeniana, y los de López (2003) y Rodríguez-Domínguez (2010), quienes registraron una disminución en la altura de los árboles de Abies religiosa conforme se incrementa la altitud. Lo anterior, puede ser explicado por la influencia de la altitud en los recursos y condiciones del hábitat. El grosor de la capa de hojarasca se ve reducido con el incremento de la altitud a causa de una disminución en la altura, cobertura y densidad vegetal a través del gradiente altitudinal (e.g., López, 2003). Asimismo, la altitud tiene un efecto negativo y significativo sobre la temperatura y la precipitación (Dillon et al., 2006; Rodríguez, 2010; Rodríguez-Domínguez, 2010). En particular, las bajas temperaturas que se presentan en los mayores pisos altitudinales pueden afectar a los organismos detritívoros y descomponedores reduciendo sus procesos 49 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel metabólicos y retardando el desarrollo de su ciclo de vida (e.g., en artrópodos retardando sus estadios de desarrollo) (Olson, 1994; Brühl et al., 1999). Dado lo anterior, la riqueza y abundancia de la comunidad de detritívoros y descomponedores se ve afectada de manera negativa (Jing et al., 2005; Wang et al., 2009) presentando un decremento en la tasa de descomposición de la hojarasca así como una reducción en la disponibilidad de nutrientes en cada uno de los hábitats (e.g., nitrógeno) (Wang et al., 2009) y como adaptación al aumento de la altitud la planta disminuye su tamaño y velocidad de crecimiento para utilizar los recursos de manera más eficiente en climas severos (Grime, 1979; Lawton et al., 1987; Bennington y McGraw, 1995). En este estudio el amonio al igual que el fosfato son las únicas variables que estuvieron relacionadas significativamente con 32.5% (n=14) de los caracteres morfológicos de los individuos de C. bipinnatus esto podría ser explicado por los antecedentes que indican que tanto el nitrógeno como el fósforo son los nutrientes vegetales más importantes ya que están relacionados con el crecimiento de las plantas, en la división y crecimiento celular además de ser componentes de la clorofila y ácido nucléicos. 6.2. El papel del pH Los resultados sugieren que el pH está relacionado negativa y significativamente con los colores cian y magenta (lígulas blancas) y positivamente con el color rojo, verde y azul, es decir a un pH más ácido del suelo, las lígulas de C. bipinnatus tenderán a presentar una coloración dominada por cian y magenta (lígulas blancas). Asimismo, a un pH más básico del suelo las tonalidades de las lígulas serán dominadas por los colores rojo, verde y azul, o su combinación (lígulas lilas). Lo cual puede ser explicado porque la coloración de las flores está determinada por las antocianinas, que son pigmentos hidrosolubles que otorgan la coloración azul, púrpura, violeta, malva, magenta, la mayoría de los rojos y los matices de amarillo pálidos al marfil. Estos 50 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel pigmentos se dividen en tres antocianidinas: roja en solución ácida, violeta en medio neutro y azul en solución alcalina. Cabe resaltar que la estructura química de las antocianinas se puede alterar de acuerdo con el pH del suelo. Asimismo apoya la coloración encontrada en las poblaciones de C. bipinnatus, ya que éstas están asociadas a suelos con pH neutro (7.0±0.07), por lo que las coloraciones de las lígulas oscilan entre rosas, lilas y violetas. De la misma forma, las poblaciones de C. bipinnatus var. albiflorus estuvieron asociadas a suelos con pH neutro en la localidad de Cerro la Estrella (pH=7.0±0.23), por lo que, debido a que ambas especies están desarrollándose a un pH neutro, la tonalidad de las lígulas en ambas especies está determinada por el genoma. 6.3. El papel del fosfato y del nitrato En general, el P es un elemento que favorece el crecimiento poblacional de las especies detritívoras y descomponedoras asociadas a la hojarasca, facilitando los procesos de descomposición y mineralización del suelo además de que el P es considerado como uno de los elementos más importantes en los ecosistemas terrestres (Donahue et al., 1977), ya que es considerado un recurso esencial para la vida de los organismos. Con lo anterior se promueve la formación de MO más rica en PO4 y por lo tanto de mayor calidad para las plantas (Mulder y Elser, 2009), lo que explica el incremento en talla de los caracteres florales y foliares cuando las concentraciones de PO4 son mayores como pudo constatarse en este estudio, donde el PO4 estuvo correlacionado positiva y significativamente con los caracteres florales de C. bipinnatus. Lo anterior es apoyado por Marschner (2002) y Agustí (2003) quienes describen que el aumento de PO4 incrementa el número y tamaño de flores, y el tiempo fenológico de las mismas. Por ejemplo, los estudios de García et al. (2008), señalan que cuando el suelo es enriquecido con 51 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel PO4, las flores del arbusto Acca sellowiana (Mirtaceae) incrementan significativamente en número con respecto al control. Lo anterior puede ser explicado porque al incrementar el PO4 en el suelo, aumenta el metabolismo de las yemas florales, ya que el PO4 promueve la absorción de magnesio, elemento que también es fundamental en la formación floral y promueve la síntesis de ácidos nucléicos (Feucht, 1982). Asimismo, Bidwell (1990) describe que el efecto más acentuado de la falta de PO4 es la reducción en el crecimiento y número de hojas, así como un efecto negativo en el crecimiento de la raíz, produciendo menor masa radicular para explorar el suelo por agua y nutrientes. Generalmente las concentraciones inadecuadas de PO4 deprimen los procesos de utilización de carbohidratos, aun cuando continúa la producción de estos compuestos por medio de la fotosíntesis debido a que el PO4 es fácilmente movilizado en la planta, cuando ocurren las deficiencias de este nutriente, el P se transloca de los tejidos viejos a tejidos meristemáticos activos y por esta razón los síntomas aparecen en las hojas senescentes de la planta. La deficiencia de P y PO4 en el suelo rara vez se observan en el campo y generalmente se evidencia por una pérdida apreciable de rendimiento, que incluyen el retraso de la madurez, mala calidad vegetal, así como una reducción de la resistencia de las plantas a las enfermedades, pérdidas de hojas, desarrollo de áreas necróticas e individuos con menor talla (Bidwell, 1990). Finalmente, el NO3 sólo se relacionó negativa y significativamente con LC. Probablemente, este bajo efecto del NO3 en la variación morfológica de C. bipinnatus pueda ser explicado porque durante la estación de lluvias los iones de NH4 que son oxidados a NO3 por bacterias, son menos abundantes, y además el NO3 es altamente soluble en agua, perdiéndose rápidamente por lixiviación (Donahue et al., 1977). 52 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel 6.4. Variación morfológica entre sitios En general, se encontró que el sitio tiene un efecto significativo sobre 90.7% de las variables morfológicas evaluadas de C. bipinnatus. Estos resultados son soportados por los estudios de Gurevitch (1992), Ricklefs y Millar (2000) y Gianoli (2004), quienes documentan que las condiciones y recursos del hábitat modifican la variación morfológica de los organismos asociados. Lo anterior sugiere que las diferencias en los factores ambientales e históricos de los sitios estudiados estén modificando la morfología de C. bipinnatus. Principalmente, los disturbios que se han presentado en cada sitio cambian las condiciones y recursos del hábitat, por lo que afectan directamente el establecimiento o no de los individuos de C. bipinnatus. Los disturbios observados con mayor frecuencia fueron: asentamientos humanos, áreas de cultivo, introducción de ganado, etc. Observamos que C. bipinnatus se establece en sitios donde se han modificado las características del suelo, principalmente por la introducción de cascajo y aperturas de veredas en ambientes naturales. Por lo anterior, C. bipinnatus puede considerarse como una especie indicadora de ambientes alterados por actividades antropocéntricas. Por ejemplo, observamos a esta especie en el Jardín Botánico UNAM, pero sólo en las veredas de la Reserva. En este estudio, se encontró que el sitio de estudio no tuvo un efecto significativo sobre los caracteres LT, aPE, AD y nBc, por lo que, pueden considerarse como caracteres conservados para la especie. Estos caracteres, pueden ser utilizados como herramienta de identificación taxonómica, dado su grado de constancia. Por otro lado, las variaciones que sufren los caracteres morfológicos de esta especie entre transectos, sugieren la amplia heterogeneidad ambiental del sitio y la alta plasticidad fenotípica 53 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel de la especie. La variación que registra C. bipinnatus al interior de cada sitios de estudio (diferencias entre transectos), es útil para estimar la variación morfológica total de la especie, por lo que es importante considerar esto para estudios futuros. Además; la plasticidad que presenta C. bipinnatus en los caracteres evaluados indica que se trata de una especie que se adecua a las características ambientales en el cual se desarrollan. En particular, el sitio tuvo un efecto significativo sobre la morfología de los frutos de C. bipinnatus, esto puede ser apoyado por lo propuesto por Grime (1989) y Neumann (2005), quienes sugieren que al concluir el ciclo de vida de especies de vida herbácea, éstas asignan la mayoría de sus recursos a la formación de unidades reproductivas para lograr una elevada producción de aquenios que permitan asegurar la continuidad de la población. Por lo anterior, se espera que exista una amplia variación del tamaño de los frutos, producto de una asignación diferencial de recursos por parte de los individuos asociados con los diferentes ambientes. Asimismo, el sitio tuvo un efecto significativo sobre 85% de los caracteres foliares de C. bipinnatus. La alta plasticidad fenotípica que muestran estos caracteres ha sido registrada en los estudios de Bongers y Pompa (1990), Terradas (2001), Velázquez-Rosas et al. (2002), y Roma y Peñuelas (2007), quienes sugieren que los caracteres foliares son los que se ven más afectados ante las presiones ambientales del sitio donde se desarrollan. En específico, la variación de C. bipinnatus puede ser atribuida a la diferenciación de las variables edafológicos entre sitios (Cuadro 4), así como, a la temperatura que puede variar entre sitios, como lo sugiere Rodríguez- Domínguez (2010). Por lo anterior, la variación morfológica foliar, floral y frutal entre poblaciones de C. bipinnatus sugiere que los recursos y condiciones presentes en cada sitio están determinando de manera relevante la plasticidad fenotípica de la especie. En particular, se ha documentado que C. bipinnatus presenta un efecto significativo del sitio sobre la producción de aquenios y número de 54 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel cabezuelas (Newmann, 2005). Los cambios de la adecuación entre sitios puede ser el resultado de la relación entre las plantas y el medio en el que vive, existiendo diferencias en la captación de recursos (Griffiths et al., 2000). Dentro de los caracteres micromorfológicos, se detectó un efecto del sitio sobre el índice estomático, lo cual es congruente con los estudios de Weyers y Meidner (1990), Espinosa- Osornio (2002), Cañizares (2003) y Parés et al. (2008), quienes describen que el índice y la frecuencia estomática varían dentro y entre poblaciones. Esta respuesta refleja el tipo de ambientes bajo el cual se establecen las poblaciones (por ejemplo en ambientes mésicos o xéricos). 6.5. Cosmos bipinnatus var. albiflorus una unidad taxonómica En general, las ocho poblaciones estudiadas se encuentran dominadas por individuos con lígulas de color lila (C. bipinnatus). Sin embargo, se pudieron observar de manera escasa individuos con lígulas blancas (C. bipinnatus var. albiflorus) en el bosque de Quercus en la localidad de Cerro de la Estrella y en el pastizal localizado en Santa Martha. Cabe resaltar que en este último sólo se observaron dos individuos. Lo cual coincide con algunas de las localidades de estudio descritas por Alvarado (2002) y Neumann (2005), así como por los datos en las etiquetas de algunos ejemplares de herbario, donde se describe la poca abundancia de individuos con lígulas de color blanco. Sin embargo, algunos autores han documentado que en México, las poblaciones están compuestas en su mayoría por individuos con lígulas blancas (Ryu y Cho, 1996). Debido a que se registró un efecto significativo del sitio sobre 85% de los caracteres morfológicos evaluados, se realizó la comparación morfológica entre morfos utilizando el mismo 55 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel sitio (bosque de Quercus), ya que ambos morfos estarían sujetos a las mismas presiones ambientales (altitud y variables edafológicas). El análisis de componentes principales revela que los individuos de ambos taxa (C. bipinnatus vs. C. bipinnatus var. albiflorus), se ordenan en dos grupos morfológicamente distintos, fortaleciendo el argumento de que ambos taxa son diferentes morfológicamente. En general, seis caracteres florales (cian, magenta, rojo, azul, verde y ancho del pedúnculo) y cinco caracteres foliares (área del pecíolo, ancho del pecíolo, área de la lámina, diámetro de la vena media, y ancho mayor de la lámina), fueron los que estuvieron mejor correlacionados con ambos componentes. Por ello deben de ser utilizados para asignar a C. bipinnatus var. albiflorus con un nuevo estatus taxonómico. Asimismo, los caracteres del tamaño del estoma permiten diferenciar a ambos taxa, en particular, C. bipinnatus var. albiflorus presentan mayor tamaño en: LE, AE. Es importante resaltar que aun cuando no se hubiera tomado en cuenta la tonalidad de las lígulas, los caracteres morfológicos por sí solos tienen mayor peso y separan a las poblaciones. Asimismo, observaciones en campo muestran que los individuos de C. bipinnatus var. albiflorus presentan tallos de mayor grosor con una tonalidad rojiza, lo que ayuda a inferir que se trata de dos taxa diferentes, como fue descrito por Sherff (1932). Por lo anterior, los trabajos micro y macro morfológicos son de gran utilidad para resolver problemas taxonómicos. Por ello se sugiere que se reconozca y dé a los individuos C. bipinnatus var. albiflorus un estatus taxonómico diferente que C. bipinnatus. 6.6. Los tricomas y las papilas foliares de C. bipinnatus En general, en este estudio se registró que en la lámina foliar de C. bipinnatus se presentan tricomas poco abundantes del tipo simple, pluricelular y uniseriado, así como papilas 56 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel epidérmicas en el margen y vena media de la hoja. Respecto a la mayor o menor presencia de los tricomas en la superficie foliar, Esau (1985) y Grassi y Minotta (2000) fundamentan que superficies foliares sin tricomas o poco abundantes son mucho más comunes en especies de hábitos húmedos (mésicos) y de sombra que en aquellos secos (xéricos). Lo cual apoya la baja densidad de tricomas foliares en las poblaciones de C. bipinnatus, ya que ésta se desarrolla en sitios con disturbio de ambientes mésicos. Las dimensiones de los estomas, sugieren que C. bipinnatus no sufre de limitaciones hídricas (Roth, 1990; Dengler, 1994), por lo que puede mantener una elevada transpiración para regular la temperatura. Esto se apoya en la ausencia o baja abundancia de otras estructuras superficiales en la epidermis adaxial que intervienen en la regulación térmica, tales como tricomas (Roth, 1973; Ehrlinger et al., 1976; Fahn, 1990; Torres, 1985) o papilas (Torres, 1996). Además, la cutícula delgada no ofrece resistencia a la transpiración estomática. Además, la presencia de papilas en C. bipinnatus, podría facilitar el escurrimiento del agua de la superficie de las hojas, principalmente en poblaciones que se establecen en ambientes donde las precipitaciones son particularmente abundantes. A pesar de que las papilas han sido descritas como estructuras características de las plantas de sombra del bosque tropical húmedo (Rollet et al., 1990), también se han observado en individuos que crecen en sitios abiertos donde su función de hidátodo es la de absorber la niebla condensada o el agua de rocío, como seguramente sucede en el caso de C. bipinnatus. 6.7. Perspectivas de estudio 1. Evaluar el actual estatus taxonómico a C. bipinnatus y asignarle al taxa de lígulas blancas uno nuevo. 57 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel 2. Evaluar si la variación morfológica que presenta C. bipinnatus se trata de hibridación la cual tendría que ser evaluada molecularmente basándose en técnicas más precisas como la de microsatélites. VII. CONCLUSIONES 1. Los sitios de estudio tienen un efecto significativo sobre 85% de los caracteres morfológicos foliares, florales y frutales de C. bipinnatus. 2. Los sitios de estudio tienen un efecto significativo sobre el 100% de las variables edafológicas. 3. La altitud se correlaciona negativa y significativamente la concentración de amonio en suelo. 4. La altitud tiene una relación significativa con el 100% de los caracteres de talla, 30% foliares y 28% florales de C. bipinnatus. 5. Los caracteres morfológicos foliares, florales y frutales sugieren que Cosmos bipinnatus var. albiflorus es una unidad taxonómica distinta a C. bipinnatus. Por tanto, se considera necesario ubicarla en una entidad taxonómica distinta. 6. Con ayuda de fotomicrografía se presenta una caracterización detallada de la variación micromorfológica de C. bipinnatus en la región centro del Eje Neovolcánico Transversal. 7. Cosmos bipinnatus var. albiflorus y C. bipinnatus presentan estomas del tipo anomocítico y anisocítico, así como tricomas simple pluricelular y uniseriado, y se evidenció la presencia de papilas. 58 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel APÉNDICE Técnica de Réplica Esta técnica se realizó con ayuda de material que previamente se había colocado en alcohol al 70% y al cual para ablandar el tejido de la lámina foliar fue puesto en agua hirviendo durante 2 a 4 minutos o hasta ablandarse y se retiró el exceso de agua a la lámina foliar. Se colocó una capa de pegamento líquido transparente de secado rápido (cianoacrilato) en un portaobjetos. En seguida se colocó el segmento apical de la lámina foliar por el haz, ejerciendo presión y dejando secar por 1-2 horas; esto mismo se repitió con el envés con el segmento próximo al primero. Transcurrido el tiempo de secado se prosiguió a separar el material botánico con sumo cuidado con pinzas de punta fina y se colocó un cubreobjetos sobre la réplica obtenida para finalmente ser fijada por los extremos con cinta de pegamento de doble vista. Las laminillas se observaron en un microscopio óptico en aumentos de 25X y 40X, con iluminación CC (Campo Claro) y CDI (contraste diferencial de interferencia) para apreciar las características a detalle y poder establecer con precisión los tipos de estomas y tricomas presente. La aplicación de esta técnica permitió obtener numerosas preparaciones que sirvieron para conocer los caracteres epidérmicos de la especie en estudio, además de permitir tomar fotomicrografías que permitieron medir los estomas y tricomas, así como también calcular el índice estomático e ilustrar el trabajo. Para realizar estas mediciones se utilizó un fotomicroscopio fotónico marca Olympus modelo Provis AX70 en el cual se obtuvo el aumento final de 50X. 59 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Índice estomático Sobre las fotomicrografías se contó el número de estomas y células de la epidermis con el fin de calcular el índice estomático. Considerando a la fotomicrografía como el campo, el número de estomas-campo se contó tomando en cuenta sólo aquellos estomas en los que las dos células guarda se observaban y el número de células epidérmicas tomando a aquéllas que tenían toda su área o al menos un 60% dentro del campo muestreado. Con los datos obtenidos se aplicó la fórmula de Salisbury (1928; citado en Willmer, 1983) para obtener el índice estomático. I.E. = (N.E. / N.E. + N.C.E.)×100 Donde: I.E.= índice estomático N.E.= número de células estomáticas (células guarda) por unidad de área foliar N.C.E.= número de células epidérmicas ordinarias por unidad de área foliar 60 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel LITERATURA Aguirre, A., M. Vallejo-Marín, E. M. Piedra-Malagón, R. Cruz-Ortega y R. Dirzo. 2008. Morphological variation in the flowers of Jacaratia mexicana A. DC. (Caricaceae), a subdioecious tree. Plant Biology German Botanical Society and The Royal Botanical Society of the Netherlands. Agustí, M. 2003. Citricultura. Ediciones Mundi- Prensa, Madrid. 422 p. Alvarado, M. C. 2002. Taxonomía del género Cosmos (Asteraceae, Helianteae) en el Estado de México. Tesis de Licenciatura en Biología. Facultad de Ciencias. UNAM. México. Baker-Brosh, K. F. y R. K. Peet. 1997. The ecological significance of lobed and toothed leaves in temperate forest trees. Ecology 78: 1250-1255. Begon, M., J. L. Harper y C. R. Towsend. 1999. Ecología: individuos, poblaciones y comunidades. Blackwell Science. Editorial Omega. Barcelona. 1148p. Bennington, C. C. y J. B. McGraw. 1995. Natural selection and ecotypic differentiation in Impatiens pallid. Ecological Monographs 65: 303-323 Bhargava, A., S. Shukla, R. Kumar y D. Ohri. 2009. Metroglyph analysis of morphological variation in Chenopodium spp. World Journal of Agricultural Sciences 5: 117-120. Bidwell, R. G. S. 1990. Fisiología Vegetal. A. G. T. Editor. México. 784 p. Bohn H. L., B. L. McNeal y G. A. O´Connor. 1993. Química del suelo. Limusa, México. Bold, H. C. 1980. Morphology plants. Harper and Row. Nueva York. EE. UU. Bongers, F. y J. Pompa. 1990. Leaf characteristics of the tropical rain forest flora of los Tuxtlas, México. Bot. Gazette 151: 354-365. Bruhl, C. A., M. Mohamed y K. E. Linsenmair, 1999. Altitudinal distribution of leaf litter ants along a transect in primary forests on Mount Kinabalu, Sabah, Malaysia. Journal of Tropical Ecology 15: 265-277. Cabrera, R. L. 1985. El Género Cosmos (Compositae) en Veracruz. Tesis de Licenciatura en Biología. Facultad de Ciencias, UNAM. México. Cañizares, A, M. A. Sanabria, D. A. Rodríguez y Y. Perozo. 2003. Características de los estomas, índice y densidad estomática de las hojas de lima Tahití (Citrus latifolia Tanaka) injertada sobre ocho patrones cítricos. Agrícola 3: 59-64. Castro-Diéz, P. V., C. Pérez, M. Maestro y G. Monserrat. 1997. Leaf morphology and leaf chemical composition in three Quercus (Fagaceae) species along a rainfall gradient in NE Spain. Trees 11: 127-134. Cavieres, L. A. 2000. Morphological variation of Phacelia secunda J.F. Gmel. (Hidrophyllaceae) along an altitudinal gradient in central Chile. Gayana Bot. 57: 89-96. Chapin, F. S. 1980. The mineral nutrition of wild plants. Ann. Rev. Ecol. Syst. 11: 233-260. 61 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Chuang, Y. y H. Liu. 2003. Leaf epidermal morphology and its systematic implications in Taiwan Pteridaceae. Taiwania 48: 60-70. Colmenares-Arteaga, M., F. Rada y R. Luque. 2005. Anatomía foliar de Polylepis serícea Wedd. (Rosaceae) a dos altitudes en los altos andes venezolanos. Plantula 3: 141-148. Crawley, M. J. 1997. Plant Ecology. Blackwell. Oxford. 131 p. Cutter, G. E. 1978. Plant Anatomy, Part I: Cells and Tissues. Edward Arnold. Gran Bretaña. Dahlgren, R. A., J. L. Boettinger, G. L Huntington y R. G. Amundson. 1997. Soil development along an elevational transect in the western Sierra Nevada, California. Geoderma 78: 207-236. Dai, W. y Y. Huang. 2006. Relation of soil organic matter concentration to climate and altitude in zonal soils of China. Catena 65: 87-94. Dengler, N. G. 1994. The influence of light on leaf development. En: Iqbal, M. Growth patterns in vascular plants. Dioscorides Press, Portland. 136 p. Dillon, M. E., M. R. Frazier y R. Dudley. 2006. Into thin air: Physiology and evolution of alpine insects. Integrative and Comparative Biology 46: 49-61. Dolph, G. E. y D. L. Dilcher. 1979. Foliar physiognomy as an aid in determining paleoclimate. Paleontographica 170: 151-172. Domínguez, C. A., L. E. Eguiarte, J. Núñe-Farfán y R. Dirzo. 1998. Flower morphometry of Rhizophora mangle (Rhizophoraceae): geographical variation in Mexican populations. Am. J. Bot. 85: 637-643. Donahue, R. L., R. W. Miller y J. C. Shickluna. 1977. Introducción a los suelos y al crecimiento de las plantas. Prentice Hall Internacional. Colombia. Ehrlinger, J. R., O. Björkman y H. A. Mooney. 1976. Leaf pubescence: effects on absorptance and photosynthesis in a desert shrub. Science 192: 376-377. Ely, F. y F. Torres. 2003. Adaptaciones anatómico-estructurales foliares de Chaetolepis lindeniana (Naud.) Triana a lo largo de un gradiente altitudinal en el Páramo del Parque Nacional Sierra Nevada de Mérida (Venezuela). Plantula 3: 101-115. Esau, K. 1985. Anatomía de las plantas con semillas. Editorial Hemisferio Sur. Argentina. 1491 p. Espinosa-Osornio, G., G. Vargas-Simón y M. Engleman. 2002. Contribución al estudio de la anatomía foliar del Icaco (Chrysobalanus icaco L.) Biagro 14: 29-36. Fahn, A. 1990. Plant Anatomy. BPCC. Wheatons. Gran Bretaña. 588 p. Feucht, W. 1982. Physiology of temperate zone fruit trees. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart. 256 p. Funk, V. A., R. J. Bayer, S. Keeley, L. Watson, B. Gemeinholzer, E. Schilling, J. L. Panero, B. G. Baldwin, N. García-Jacas, A. Susanna y R. K. Jansen. 2005. Everywhere but Antarctica: using a supertree to understand the diversity and distribution of the Compositae. Boil. Skr. 55: 343-374. 62 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Funk, V. A., A. Susanna, T. F. Stuessy y R. J. Baller. 2009. Systematics, Evolution and Biogeography of Compositae. International Association for Plant Taxonomy. García, O.J., E.Y. Dueñez, G. Fischer, B. Chaves y O.C. Quintero. 2008. El fosfato de potasio y el ethephon fomentan la inducción floral en feijoa o goiabeira serrana (Acca sellowiana [O. Berg] Burret). Revista Brasileira de Fruticultura 30 (en imprenta). Geng, Y., X. Pan, C. Xu, W. Zhang, B. Li y J. Chan. 2006. Phenotypic plasticity of invasive lternanthera philoxeroides in relation to different water availability, compared to its native congener. Acta Oecol. 30: 380-385. Gianoli, E. 2004. Plasticidad fenotípica adaptativa en plantas. En: Marino, C. H. (Ed). Fisiología ecológica en plantas. Mecanismos y respuestas a Estrés en los Ecosistemas. Ediciones Universitarias de Valparaíso. Chile. 267 p. Givnish, T. J. 1984. Leaf and canopy adaptations in tropical Forest. En: E. Medina, H. Mooney y C. Vázquez-Yañez (Eds). Physiological ecology of plants of the wet tropics. Nueva York. EE.UU. 254 p. Givnish, T. J. 1987. Comparative studies of leaf form: assessing the roles of selective pressures and phylogenetic constraints. New Phytol. 106: 131-160. González, D. 1997. El uso de secuencias génicas para estudios taxonómicos. Bol. Soc. Mex. Hist. Nat. 44: 125-142. González, A. y E. Gianoli. 2004. Morphological plasticity in response to shading in three Convolvulus species of different ecological breath. Acta Oecol. 26:184-190. Grace, J. y D. A. Norton. 1990. Climate and grow of Pinus sylvestris at its upper altitudinal limit in Scotland: evidence from tree grow-rings. J. Ecol. 78: 601-610. Grassi, G. y G. Minotta. 2000. Influence of nutrient supply on shade-sun acclimation of Picea abies seedlings: effects on foliar morphology, photosynthetic performance and growth. Tree Phys. 20: 645-652. Grieve, I. C., J. Proctor y S. A. Cousins. 1990. Soil variation with altitude on Volcán Barva, Costa Rica. Catena 17: 525-534. Griffiths, A. J. F., J. H. Miller, D. T. Suzuki, R. C. Lewontin y W. M. Gelbart. 2000. An Introduction to Genetic Analysis. W.H. Freeman. Nueva York. Grime, J. P. 1979. Plant Strategies and Vegetation Processes. En: Wiley, J. y Sons. Natural de selección y diferenciación ecotípicas de impatiens-pallida. Nueva York. John Wiley and Sons. C. C. Bennington, JB McGraw. 323 p. Grime, J. P. 1989. Estrategias de adaptación de las plantas y procesos que controlan la vegetación. Limusa. México. 291 p. Gurevitch, J. 1992. Sources of variation in leaf shape among two populations of Achillea lanulosa. Genetics 130: 385-394. 63 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Hallahan, D. L. y J. C. Gray. 2000. Advances in botanical research incorporating advances in plant pathology. Plant trichomes. Vol 31 Academyc Press. Hansen-Bristow, K. 1986. Influence of increasing elevation on growth characteristics at timberline. Can. J. Bot. 64: 2517-2523. Jerez-Jaimes, J. H. y M. C. Bernal-Pérez. 2007. Estimación de CO2 atmosférico de la Ciudad de Bogotá (Colombia), utilizando hojas de Ginkgo biloba L. (Ginkgoaceae). Actual Biol. 29: 79-85. Jing, S., T. Solhoy, W. Huifu, T. I. Vollan y X. Rumei. 2005. Differences in soil arthropod communities along a high altitude gradient at Shergyla Mountain, Tibet, China. Arctic, Antarctic, and Alpine Research. 37: 261–266. Jonas, C. y M. Geber. 1999. Variation among populations of Clarkia unguiculata (Onagraceae) along altitudinal and latitudinal gradients. Am. J. Bot. 86: 333-343. Kajimoto, T. 1993. Shoot dynamics of Pinus pumila in relation to altitudinal and wind exposure gradients on the Kiso mountain range, central Japan. Tree Phys. 13: 41-53. Karis, P.O. 1993. Heliantheae sensu lato (Asteraceae), clades and classification. Plant Syst. Evol. 188: 139-195. King, D. y J. Maindonald. 1999. Tree architecture in relation to leaf dimensions and tree stature in temperate and tropical rain forests. J. Ecol. 87: 1012-1024. Lawton, J. H., M. MacGarvin y P. A. Heads. 1987. Effects of altitude on the abundance and species richness of insect herbivores on bracken. Journal of Animal Ecology 56: 147-160. López-Gómez, V. 2003. Estructura de la comunidad de invertebrados asociada a Tillandsia violaceae (Bromeliaceae) en un gradiente altitudinal de un bosque de Oyamel en el Parque Nacional El Chico, Hidalgo. Tesis de Licenciatura. Facultad de Ciencias, UNAM. México. Marrs, R. H., J. Proctor, A. Heaney y M. D. Mountford. 1988. Changes in soil nitrogen-mineralization and nitrification along an altitudinal transect in tropical rain forest in Costa Rica. Journal of Ecology 76: 466-482. Marschner, H. 2002. Mineral nutrition of higher plants. Academic Press, Londres. 889 p. McDonald, P. G. M., C. R. Fonseca, McC. Overton y M. Westoby. 2003. Leaf-size divergent along rainfall and soil-nutrient gradients: is the method of size reduction common among clades? Fun. Ecol. 13: 50-57. Metcalfe, C. R. y L. Chalk. 1979. Anatomy of the Dicotyledons. Claredon Press. Oxford. Mittermeier, R. A. 1988. Primate diversity and the tropical forest: case studies of Brazil and Madagascar and the importance of megadiversity countries. En: Wilson, E.O. (ed.). Biodiversity. National Academic Press, Washington. Mittermeier, R. A., y M. C. Goettsch. 1992. La importancia de la diversidad biológica de México. En: Sarukhán, J. y R. Dirzo (Comp.) México ante los retos de la biodiversidad. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad. México. 64 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Montesinos, R. M. D. 2001. Cosmos Cav. En: Rzedowski, G. C. y J. Rzedowski (eds.). Flora Fanerogámica del Valle de México. Instituto de Ecología y Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, Pátzcuaro, Michoacán, México. Mora-Jarvio, M. A. 2006. Patrones morfológico foliares de Quercus crassifolia (Fagaceae) a través de México. Tesis de Licenciatura en Biología. Facultad de Ciencias. UNAM. México. Morales-Nieto, C. R., A. Quero-Carillo, J. Pérez-Pérez, A. Hernández-Garay y O. Le-Blanc. 2008. Morfhological characterization of native populations of side oat grama [Bouteloua curtipendula (Michx.) Torr.] in México. Agrociencia 42: 767-775. Mulder, C y J. Elser. 2009. Soil acidity, ecological stoichiometry and allometric scaling in grassland food webs. Global Change Biology 15: 2730–2738. Navea, C. T. Terrazas, A. Delgado-Salinas y P. Ramírez-Vallejo. 2002. Foliar response of wild and domesticated Phaseolus vulgaris L. to water stress. Gen. Res. Crop Evol. 49: 125-132. Neumann, G. P. 2005. Variación morfológica asociada al polimorfismo en el color floral en Cosmos bipinnatus (Cav.) (Asteraceae:Helianteae). Tesis de Licenciatura en Biología. Facultad de Ciencias. UNAM. México. Niinemets, Ü., O. Kull y J. Tenhunen. 1998. An analysis of light effects on foliar morphology physiology, and light interception in temperate deciduous woody species of contrasting shade tolerance. Tree Phys. 18: 681-696. Olson, D. M. 1994. The distribution of leaf litter invertebrates along a neotropical altitudinal gradient. Journal of Tropical Ecology 10: 129-150. Ortiz-Bermúdez, E., J. L. Villaseñor y O. Téllez. 1998. La familia Asteraceae en el estado de Nayarit (México). Acta Bot. Mexicana. 44: 25-57. Paniagua-Ibáñez, M. 2005. Caracteres epidérmicos de la lamina foliar de Llavea coordifolia Lag. Tesis de licenciatura en Biología. Facultad de Ciencias. UNAM. México. Parés J., M. Arisaleta, M. E. Sanabrias y G. García. 2008. Efecto de los niveles de salinidad sobre la densidad estomática, índice estomático y el grosor foliar en plantas de Carica papaya L. Acta Bot. Venez. 31: 27-34. Parkhust, D. F. y O. L. Loucks. 1972. Optimal leaf size in relation to environment. J. Ecol. 60: 05-537. Patil, S. G. y P. Patil. 1986. Stomatal studies in the genus Chlorophytum and their taxonomic significance. Phytomorphology 37: 155-158. Pianka, E. 1994. Evolutionary Ecology. Harper Callins College Publishers, Nueva York. EE. UU. 468 p. Pigliucci, M. 2001. Phenotypic plasticity: beyond nature and nurture. The John Hopkins University Press. Baltimor. 315 p. Ramamoorthy, T. P., R. Bye, A. Lot y J. Fa. 1993. Biological Diversity of Mexico. Origins and Distribution. Oxford University Press. Nueva York. Ramamoorthy, T. P. y D. H. Lorence. 1987. Species vicariance in the Mexican flora and description of a new species of Salvia (Lamiaceae). B. Mus. Nat. Hist. Nat. 9:167-175. 65 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Reyes V. M. H., G. A. P. Villanueva, G. M. Martínez, O. Martínez, F. H. Godínez y V. J. Quintanilla. 2005. Análisis morfológico y molecular de un cruzamiento amplio en girasoles. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Departamento de Fitomejoramiento, Buenavista, Coahuila. 37 p. Rajakaruna, N. y B. A. Bohm. 1999. The edaphic factor and patterns of variation in Lasthenia californica (Asteraceae). Am. J. Bot. 86:1576-1596. Ricklefs, R. y G. Millar. 2000. Ecology. Freeman and Company, New York. U.S.A. Rico-Gray, V. y M. Palacios-Ríos. 1996. Leaf area variation in Rhizophora mangle L. (Rhizophoraceae) along a latitudinal gradient in México. Glo. Ecol. Biogeogr. L. 5: 30-35. Rodríguez, C. F. 2010. Hibridación introgresiva del complejo Tithonia tubaeformis×Tithonia rotundifolia (Asteraceae) en México. Tesis de Licenciatura. Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos. México. Rodríguez, D., W. G. Keltjens y J. Goudriaan. 1998. Plant leaf expantion and asimilate production in wheat (Triticum aestivum L.) growing under low phosphorus conditions. Plant and soil 200: 227- 240. Rodríguez-Domínguez, A. 2010. Efecto de un gradiente altitudinal sobre la estructura de la comunidad de artrópodos asociados a hojarasca en el bosque de Abies-Quercus en el Parque Nacional El Chico, Hidalgo, México. Tesis de licenciatura. Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, México. Rojas, L. A. 2001. Anatomía foliar comparada de Senecio sección Mulgediifolli (Asteraceae: Senecioneae) y especies relacionadas. Tesis de Maestría en Ciencias (Biología Vegetal). Facultad de Ciencias. UNAM. México. Roma, O. y J. Peñuelas. 2007. Leaf mass per area ratio in Quercus ilex leaves under a wide range of climatic conditions. The importance of low temperatures. Acta Ecológica 31: 168-173. Roth, I. 1973. Anatomía de las hojas de las plantas de los páramos venezolanos: 2 Espeletia (Compositae). Acta Biol. Venez. 8: 281-310. Roth, I. 1990. Leaf structure of a Venezuelan cloud forest in relation to the microclimate. Encyclopedia of Plant Anatomy. Gebrüder Bontraeger. Berlin. Ryu, J. B. y M. S. Cho. 1996. Inheritance of red, pink and white color in Cosmos bipinnatus. Jor. Kor. Soc. Hort. Sci. 37: 588-592. Rzedowski, G. C. y J. Rzedowski. 2001. Flora fanerogámica del Valle de México. Instituto de Ecología y Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, Pátzcuaro, Michoacán, México. 1406 p. Rzedowski, J. 1988. Vegetación de México. Noriega Editores. Limusa. México. 432 p. Rzedowski, J. 1991a. Diversidad y orígenes de la flora fanerogámica de México. Acta Bot. Mexicana. 14: 3-21. Rzedowski, J. 1991b. El endemismo en la flora fanerogámica de México: una apreciación analítica preliminar. Acta Bot. Mexicana. 15: 47-64. 66 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Salisbury, F. T. 1994. Fisiología Vegetal. Grupo Editorial Iberoamericano. México. 759 p. Salisbury, F. T. 1968. Las Plantas Vasculares: forma y función. Herrero Hermanos Sucesores. México. 598 p. Sánchez-Rodríguez, F., R. Rodríguez-Soalleiro, E. Español, C. A. López y A. Merino. 2002. Influence of edaphic factors and tree nutritive status on the reproductivity of Pinus radiata D. Don plantations in northwestern Spain. Forest Ecology and Management 171: 181-189. Santamarina, L. J. 2006. Enraizamiento de esquejes de Cosmos (Cosmos bipinnatus Cav.) mediante el uso de auxinas. Tesis de licenciatura en Biología. Facultad de Ciencias. UNAM. México. Schawe, M., S. Glatzel y G. Gerold. 2007. Soil development along an altitudinal transect in a Bolivian tropical montane rainforest: Podzolization vs. hydromorphy. Catena. 69: 83–90. Schoettle, A. W. 1990. The interaction between leaf longevity and shoot structure and foliar biomass per shoot in Pinus contorta at two elevations. Tree. Phys. 7: 209-214. Schoettle, A. W. y S. G. Rochelle. 2000. Morphological variation of Pinus flexilis (Pinaceae), a bird dispersed Pine, across a range of elevations. Am. J. Bot. 87: 1797-1806. Silva-Montellano, A. y L. Eguiarte. 2003. Geographic patterns in the reproductive ecology Agave lechuguilla (Agavaceae) in Chihuahua desert. Floral Char. Vis. Fec. 90: 377-387. Smekens, M. y M. Van Tienderen. 2001. Genetic variation and plasticity of Plantago coronopus under saline conditions. Acta Oecol. 22: 187-200. Smith, J. L., J. J. Halvorson y H. Bolton. 2002. Soil properties and microbial activity across a 500 m elevation gradient in a semi-arid environment. Soil Biology & Biochemistry. 34: 1749–1757. Solís, N. V. G. 2000. Estudios biosistemáticos en el complejo Turnera sidoides L. (Turneraceae, Leiocarpae). Tesis Doctoral. Universidad Nacional de Córdoba. España. Solís, N. V. G. 2003. Variación en el color de las flores en Turnera sidoides L. (Turneraceae). Bol. Soc. Argent. Bot. 38: 247-247. Spellenberg, R. 1992. A new species of black oak (Quercus, subg. Erythrobalanus, Fagaceae) from the Sierra Madre Occidental, México. Am. J. Bot. 79: 1200-1206. Sultan S. E. y F. A. Bazzaz. 1993. Phenotypic plasticity in Polygonum persicaria. Norms of reaction to soil moisture and the maintenance of genetic diversity. Evolution 47: 1032-1049. Stace, C. A. 1980. Plant Taxonomy and Biosystematics. Edward Arnold Publisher, LTD. London. 276 p. Stuessy, T. F. 1977. En: Cabrera, R. L. 1985. El Género Cosmos (Compositae) en Veracruz. Tesis de Licenciatura en Biología. Facultad de Ciencias. UNAM. México. Taiz, L. y E. Zeiger, E. 2002. Plant Physiology. Benjamin/Cummings Pub. California. 1265 p. Tang, C. Q. y M. Ohsawa. 1999. Altitudinal distributions of evergreen broad-leaved tree and their leaf- size patterns on a humid subtropical mountain, Mt. Emei, Sichuan, China. Plant. Ecol. 145: 221- 233. 67 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Tang M. S., Y. P. Yang y C. R. Sheue. 2009. Comparative morphology on leaves of Daphniphyllum (Daphniphyllaceae). Blumea 54: 63-68. Terradas, J. 2001. Ecología de la Vegetación. Ed. Omega, Barcelona. España. 703 p. Tirado, C. 1997. Estudio florístico de una comunidad andina escandente. Trabajo Especial de Grado. Facultad de Ciencias. Universidad de Los Andes. Venezuela. Torres, F. 1985. Modificación en la anatomía foliar de Espeletia schultzii Wedd. a lo largo de un gradiente altitudinal entre 2600 y 4200 m snm. Memorias VIII Congreso Venezolano de Botánica. Venezuela. 170 p. Torres, F. 1996. Anatomía foliar en Proteaceae sudamericanas con énfasis en las esclereidas. Plantula 1: 1-43. Tovar-Sánchez , E. y K. Oyama. 2004. Natural hybridization and hybrid zones between Quercus crassifolia and Quercus crassipes (Fagaceae). In México morphological and molecular evidence. Am. J. Bot. 9: 1352-1363. Turner, B. L. y G. L. Nesom. 1998. Biogeografía, diversidad y situación de peligro o amenaza de Asteraceae de México. En: Ramamoorthy, T. P., R. Bye, A. Lot y J. Fa (eds.), Diversidad Biológica de México: orígenes y distribución. Instituto de Biología, UNAM, México. Turner, I. M. 1994. Sclerophylly: primarily protective. Func. Ecol. 8: 669-675. Valencia, M. M. G. 2004. Efectos de la fertilización sobre el contenido de N y P en la hojarasca de dos bosques tropicales secos secundarios en Yucatán. Tesis de Licenciatura en Biología. Facultad de Ciencias. UNAM. México. Valencia, A. S. 2005. Análisis filogenético de la serie Lanceolatae Trel. del género Quercus, Fagaceae. Tesis de Doctorado en Ciencias de Biología. Facultad de Ciencias. UNAM. México. Valladares, F., J. Chico, I. Aranda, I. Balaguer, P. Dizengremel, E. Manrique y E. Dreyer. 2002. The greater seedling high-light tolerante of Quercus robar over Fagus sylvatica is linked to greater physiological platicity. Trees. 16: 395-403. Velázquez-Rosas, N, J. Meave y S. Vázquez. 2002. Elevational variation of leaf traits in Montane Rain Forest tree species at La Chinantla Suthern México. Biotropica 34: 534-546. Villaseñor, J. L. 1991. Las Helianthea endémicas a México: Una Guía hacia la conservación. Acta Bot. Mexicana. 15: 29-46. Villaseñor, J. L. 1993. La familia Asteraceae en México. Rev. Soc. Mexicana Hist. Nat. 44: 117-124. Villaseñor, J. L. 2003. Diversidad y distribución de las Magnoliophyta de México. Interciencia 28: 160- 167. Villaseñor, J. L., E. Ortiz y V. Juárez. 2004. Asteraceae. En: García-Mendoza, A. J., M. J. Ordoñez y M. Briones-Salas (eds.), Biodiversidad de Oaxaca. Instituto de Biología, UNAM-Fondo Oaxaqueño para la conservación de la Naturaleza-World Wildlife Fund, México. 605 p. 68 Variación de Cosmos bipinnatus en el EVT UNAM Paniagua-Ibáñez Maribel Villegas y de Gante, M. 1979. Malezas de la Cuenca de México. Instituto de Ecología, Museo Natural de la Ciudad de México. 305 p. Wang, S., H. Ruan y B. Wang. 2009. Effects of soil microarthropods on plant litter decomposition across an elevation gradient in the Wuyi Mountains. Soil Biology & Biochemistry 41: 891–897. Werker, E. 2000. Trichome Diversity and Development en: Hallahan, D. L. y J. C. Gray. 2000. Advances in botanical research incorporating advances in plant pathology. Plant trichomes. Vol 31 Academyc Press. Weyers, J. D. B. y H. Meidner. 1990. Methods in stomatal research. Longman Scientific y Technical. London. 573 p. Wiemann, M., C. S. R. Manchester, D. L. Dilcher, L. F. Hinojosa y E. A. Wheeler. 1998. Estimation of temperature and precipitation from morphological characters of dycotyledoneous leaves. Am J. Bot. 85: 1796-1803. Youngken, H. W. 1951. Tratado de Farmacognosia. Atlante. México. 973 p. Zar, J. H. 1999. Bioestatistical análisis. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, USA. 929 p. Zúñiga, E. Á., A. Sánchez-González y D. S. Granados. 2009. Análisis de la variación morfológica foliar en Quercus laeta Liebm. en el Parque Nacional Los Mármoles, Hidalgo, México. Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente 15: 87-93. RECURSOS ELECTRÓNICOS Rodríguez, A., M. Harker, A. Quezada-Solis y S. Casillas-Gaeta. 2006. Avances en la Investigación Científica en el CUCBA. Diversidad y Potencial Ornamental del Género Cosmos Cav, (Asteraceae) en Jalisco. [consulta en internet: http://www.cucba.udg.mx/new/publicaciones/avances] 69