Introducción

El consumo de plaguicidas en México ha aumentado drásticamente, entre los años 2000 y 2016 aumentó entre 57-65%, para el año 2017 se calcula que se produjeron más de 106 000 toneladas de plaguicidas, siendo los fungicidas los de mayor producción, seguido de los insecticidas y por último los herbicidas (^{Moo-Muñoz et al., 2020}). El aumento en la demanda de estos productos han provocado su producción masiva, refleja el uso en exceso por parte de los productores, provocando la contaminación de los ecosistemas cercanos (^{Blanco et al., 2020}). Los plaguicidas de acuerdo con su composición química mantienen ciertas propiedades como la persistencia, bioacumulación y biomagnificación, toxicidad y volatilidad. Debido a esto pueden transportarse a sitios distintos a los de su aplicación y pueden permanecer presentes en suelo, cuerpos de agua, pueden bioacumularse en plantas y en los tejidos de los animales y pueden biomagnificarse por medio de la cadena alimentaria (^{Cantú et al., 2019}; ^{Flores et al., 2018}; ^{García et al., 2018}).

Al tener la capacidad de acumularse en el organismos de los animales, los plaguicidas pueden causar daños en sus funciones como la termorregulación, el comportamiento (forrajeo), la capacidad de aprendizaje y reproducción, principalmente en aves y mamíferos (^{Chi-Coyoc et al., 2016}). Además puede suprimir el sistema inmune, provocar malformaciones en los fetos, provocar disrupción endócrina y puede llegar a provocar la muerte en caso de intoxicaciones agudas (^{Blanco et al., 2020}). Por otro lado puede causar un impacto en la dinámica poblacional, ya que la alteración de los procesos mencionados llegan a reducir las tasas de sobrevivencia, disminuyendo así las poblaciones de fauna silvestre (^{Badii et al., 2006}). Existe evidencia de la presencia de plaguicidas en animales, se han encontrado residuos de DDT en tejidos de ballenas, delfines y lobos marinos. En huevos de tortugas y sangre de cocodrilo se ha detectado dieldrín, en plumas y huevos de aves se ha detectado DDE, ∑HCH y ∑endosulfán (^{García et al., 2018}). En algunos mamíferos pequeños como los ratones se han detectado organoclorados como el DDT (^{Chi-Coyoc et al., 2016}).

Uno de los animales que se encuentran en contacto directo con los plaguicidas es el perrito de pradera mexicano (Cynomys mexicanus), es un roedor diurno característico de los pastizales, es endémico del norte de México y se encuentra en peligro de extinción de acuerdo con la NOM059-SEMARNAT-2010 (^{SEMARNAT, 2010}).

El perrito de la pradera mexicano se considera una especie clave para el mantenimiento de su ecosistema ya que aporta distintos beneficios en su hábitat. Por medio de la construcción de sus madrigueras aumentan la capacidad de infiltración del agua, la oxigenación y la incorporación de la materia orgánica, mantienen la altura de la vegetación propicia para otras especies de pastizal como las aves. Actualmente las poblaciones se encuentran amenazadas debido al aumento de la frontera agrícola, el área de distribución ha disminuido drásticamente hasta un 73% en comparación de su distribución histórica (^{SEMARNAT, 2018}). La distribución de esta especie se encuentra restringida a un área donde convergen los estados de Coahuila, Nuevo León, San Luis Potosí y Zacatecas. Los estados de San Luis y Zacatecas son los que cuentan con un menor número de colonias, hasta el 2008 se reportaban 12 colonias activas en San Luis Potosí y en Zacatecas se consideraba extinta, pero se reintrodujo y actualmente se encuentra una colonia activa (^{Carrera, 2008}; ^{Medellín & Bárcenas, 2021}). Debido a que las colonias se encuentran frecuentemente cercanas a las zonas de cultivo resulta de gran importancia detectar si en el suelo donde se encuentran sus madrigueras hay presencia de plaguicidas así como determinar la concentración de la sustancia, con el fin de analizar si se puede considerar como un factor para la disminución de las poblaciones.

Material y métodos

Los muestreos se realizaron en mayo de 2022, de acuerdo a la ubicación de las colonias de los estados de Zacatecas y San Luis Potosí (^{Carrera, 2008}), se determinaron dos puntos de muestreo en el estado de Zacatecas en el ejido Tanque Nuevo, se tomó como referencia los reportes de PROFUAUNA A.C. para la ubicación ya que en este estado la especie ya se consideraba extinta, el muestreo se realizó en una colonia de reciente reintroducción. Para San Luis Potosí se muestrearon tres colonias ubicadas dentro del municipio de Vanegas, dos en la localidad de El Gallo y una en la localidad de Vanegas (Tabla 1). Debido a que la mayoría de las colonias de San Luis Potosí se encuentran dentro de ranchos privados, no fue posible tener acceso a todas las colonias, se tienen reportadas un total de 12 colonias en el estado (^{Carrera, 2008}; ^{Medellín & Bárcenas, 2021}).

Las muestras de suelo se colectaron de acuerdo con la metodología que establece la Norma Oficial Mexicana NOM-AA-105-1988 para el análisis de plaguicidas en suelo. Para ello se tomaron submuestras de aproximadamente 100 g. de suelo dentro de las colonias, se empleó en forma de zigzag tratando de abarcar la mayor área posible (^{DOF, 1988}).

Cabe aclarar que las muestras fueron tomadas de los montículos de las madrigueras y del suelo suelto que había dentro, siempre cuidando de no destruir los montículos que tienen una función de vigilancia para los individuos para no generar impactos en el hábitat.

La elección de los plaguicidas a identificar se realizó por medio de la revisión de literatura y se eligieron ocho plaguicidas (clorpirifos, metamidofos, glifosato, endosulfán, imidacloprid, deltametrina y metomilo), abarcando compuestos organofosforados, organoclorados, carbamatos y piretroides. Estos plaguicidas son utilizados regularmente en cultivos de maíz, jitomate y papa, cultivos presentes en las zonas de estudio (^{Flores et al., 2018}).

Para la extracción de los plaguicidas se utilizó la técnica Soxhlet (^{Maldonado, 2021}), para ello se emplearon 15 g. de suelo y 180 ml de hexano como disolvente, dejando pasar 5 ciclos por cada extracción. El producto final se llevó a evaporación total, reconstituyendo con agua destilada para su posterior análisis.

Para la identificación y cuantificación se realizó una curva de calibración para cada plaguicida y se prepararon seis diluciones estándares con concentraciones de entre 0.001mg/mL hasta los 0.5 mg/mL en agua destilada. Estas diluciones fueron inyectadas al HPLC y los valores del área se graficaron para determinar la ecuación de la recta y determinar el coeficiente de determinación. Con estos valores se realizó la cuantificación de los plaguicidas detectados en las muestras.

Para la detección y cuantificación de plaguicidas, se utilizó la técnica de Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (HPLC) mediante un equipo HPLC marca Agillent modelo 1100 Series detector UV-Vis, con columna Agillent Varían Pursuit de 5 mm de diámetro, 150 mm de longitud y 4.6 mm de diámetro de partícula a una temperatura de 25.5 °C. Se utilizó Acetonitrilo (A) y Agua grado HPLC (B), a una velocidad del flujo que se mantuvo en 0.5 mL/min a un volumen de inyección de 20 μL. La detección se realizó a una longitud de onda de 234 nm.

Resultados y discusión

Se detectaron residuos de plaguicidas en el total de las muestras analizadas de los estados de Zacatecas y San Luis potosí. Para Zacatecas el glifosato se detectó en concentraciones más altas a comparación de los otros plaguicidas detectados, con valores de 5.3 mg/g y 5.4 mg/g. Para el estado de San Luis Potosí también se detectó en mayor concentración el glifosato, con valores de entre 4.9- 5.5 mg/g, estos rangos fueron similares a los detectados en el estado de Zacatecas (Tabla 2 y 3). Se tienen ya detectadas las concentraciones de glifosato en colonias de los estados de Coahuila y Nuevo León, donde se encontraron niveles de glifosato mayores a los de este estudio, entre 4.2 hasta 13.5 mg/g (^{Cano-García et al., 2022}). En suelos agrícolas de Venezuela se detectaron niveles de herbicidas mucho más bajos de hasta 0.026 mg/g presentes en suelos agrícolas (^{Rojas-Fernández et al., 2019}). La presencia de glifosato en mayor concentración en todas las muestras analizadas puede deberse al uso frecuente de este producto para el control de malezas. En México de cada tres unidades de producción, dos utilizan glifosato para el control de malezas (^{Hernández et al., 2021}). Además las propiedades químicas del glifosato le proporciona la capacidad de persistencia en el ambiente ya que es estable químicamente y es volátil por lo que facilita su dispersión en el ambiente (^{Flores et al., 2018}).

El insecticida metamidofos también presentó concentraciones altas en comparación con las otras muestras, para Zacatecas se obtuvieron valores de 4.5 y 4.7 mg/g (Tabla 2). Estos resultados coinciden con rangos similares para el estado de San Luis Potosí, donde se detectaron concentraciones desde los 4.3 hasta los 4.8 mg/g (Tabla 3). El metamidofos es un insecticida que pertenece al grupo de los organofosforados. Este plaguicida presenta un alto poder residual, es utilizado principalmente para el control de ácaros en cultivos de maíz, papa, jitomate y chile, cultivos que están presentes en la zona de estudio (^{Iannacone et al., 2007}). Este insecticida está clasificado como Altamente Peligroso

(clase Ib) según la Organización Mundial de la Salud (^{OMS, 2020}). En los estados de Coahuila y Nuevo León en suelos de cultivos de papa y manzano se han detectado concentraciones de metamidofos menores a los que se obtuvieron en este estudio, con rangos de entre 0.018 mg/g y 1.16 mg/g (^{Maldonado et al., 2021}). Sin embargo en los estados de Coahuila y Nuevo León en colonias de perrito de la pradera se encontró la presencia de metamidofos en concentraciones mayores desde 3.2 hasta 11.6 mg/g (^{Cano-García et al., 2022}).

Los plaguicidas clorpirifos, malatión, endosulfán, imidacloprid, deltametrina y metomilo se detectaron concentraciones más bajas. De clorpirifos se detectó 0.2 mg/g y de malatión de 0.3 y 0.4 mg/g (Tabla 2 y 3), comparados a los detectados en los estados de Coahuila y Nuevo León en suelo de cultivo de papa y manzana, donde se encontraron concentraciones más altas de clorpirifos, en rangos de entre 0.33 mg/ hasta 3.8 mg/g y de malatión de entre 0.07 a 1.01 mg/g (^{Maldonado et al., 2021}).

Los plaguicidas aplicados en los campos de cultivo se dispersan en el ambiente, puede estar presente en distintos elementos como el suelo en este caso. Esto provoca que los organismos como el perrito de la pradera y todos aquellos que se encuentran en el hábitat estén en exposición directa a estos productos químicos, provocando daños tanto en los individuos como en las poblaciones. El glifosato es considerado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de América (EPA) como un plaguicida de toxicidad clase II siendo el I el más tóxico (^{Salazar & Aldana, 2011}). En México el glifosato es uno de los plaguicidas considerados altamente peligrosos con mayor número de registros autorizados en la COFEPRIS (^{Bejarano, 2017}). Tiene una toxicidad (oral en ratas) de DL₅₀ mayor a 5000 mg kg-¹ y una ingesta diaria admisible (IDA) de 0.3 mg kg^-1 (Salazar & Aldana, 2011). Si comparamos la concentración mayor de glifosato detectada en este estudio que fue de 5.5 mg/g presente en suelo, este es más alta a la DL₅₀ y a la IDA. Estudios realizados en ratones tratados diariamente con dosis de 250 o 500 mg/kg a una concentración de 50 g/l (50 mg/mL) de glifosato, en tratamientos subcrónicos de seis semanas y crónicos de 12 semanas, provoca alteraciones en la memoria de reconocimiento y retención. La exposición crónica tuvo un efecto en la memoria de trabajo, además se demostró una disminución en la actividad de la enzima acetilcolinesterasa (AChE) en el cerebro de los ratones (^{Bali et al., 2019}).

Si bien la acción del glifosato en plantas está enfocado a la inhibición de la enzima 5enolpiruvil shikimato- 3-fosfato sintetasa la cual no tienen los mamíferos (^{Hernández et al., 2021}), el glifosato es considerado un plaguicida anticolinérgico, ya que impide la hidrólisis de la acetilcolina (ACh) un neurotransmisor, proceso realizado por la AChE. Esto provoca que la ACh se acumule en las terminaciones nerviosas, provocando la interferencia en funciones de termorregulación; comportamiento de los individuos como el tiempo de forrajeo, habilidad de aprendizaje, consumo de agua y alimento; puede provocar pérdida de peso; problemas en el desarrollo y bajo éxito reproductivo en mamíferos (^{Chi-Coyoc et al., 2016}; ^{Dallegrave et al., 2007}; ^{García, 2015}; ^{Salazar & Aldana, 2011}). La presencia de glifosato en suelos de las colonias de C. mexicanus si bien no demuestran la presencia en su organismo, si deja en claro que los plaguicidas aplicados en los cultivos cercanos, se transportan hasta sus colonias dejándolos expuestos de manera crónica, ya que los residuos pueden permanecer por mucho tiempo, en caso del glifosato se ha comprobado que hasta 21 meses después de su aplicación puede estar presente en el suelo (^{Simonsen et al., 2008}).

Existen pocos estudios realizados en mamíferos silvestres donde se determinan residuos de plaguicidas, hay pocos trabajos que evidencien realmente los efectos adversos de los plaguicidas en mamíferos silvestres, la mayoría de los daños son demostrados en ensayos in vitro con ratas. En cambio se han realizado varios con las abejas y aves donde si se demuestra que los plaguicidas impactan a las poblaciones reduciendo sus poblaciones y produciendo daños en su reproducción (^{Botías & Sánchez-Bayo, 2018}; ^{Martin-Culma & Arenas-Suárez, 2018}; ^{Cobos et al., 2011}).

Los plaguicidas organoclorados son muy estables, persistentes en el ambiente y tienen gran capacidad de bioacumulación ya que son liposolubles (^{Sierra-Cortés et al., 2019}). El endosulfán es un organoclorado y está considerado un contaminante orgánico persistentes (COP), sus propiedades lipofílicas le permite acumularse en los tejidos grasos de los animales (^{Sharma et al., 2012}). Este compuesto funciona como un antagonista del receptor GABA en el Sistema Nervioso Central (SNC) de los mamíferos, se ha demostrado que exposiciones en ratas gestantes de entre 12 y 22 días con dosis de 3 mg/kg, provoca la pérdida de peso de la madre y en las crías disminuye la producción de espermatozoides (^{Richardson et al., 2019}; ^{Silva & Gammon, 2009}).

En osos pardos y lobos grises en Croacia se identificaron en tejido adiposo, residuos de organoclorados de hexaclorobenceno (HCB), isómeros del hexaclorociclohexano (a-, b- y c-HCH), 1,1-dicloro-2,2-di (4-clorofenil) etileno (DDE), 1,1-dicloro-2,2-di (4-clorofenil) etano (DDD) y 1,1,1-tricloro-2,2-di (4-clorofenil) etano (DDT). Las concentraciones variaron entre 0.45 a 4.09 ng/g en osos y de 1.18 a 5.67 ng/g en lobos, estas concentraciones se consideraron bajas y que no representaban un peligro para las especies estudiadas, al contrario, a la concentración del insecticida organoclorado endosulfán que se detectó en las muestras de suelo analizadas de 0.1 mg/g las cuales son mucho mayores (^{Romanić et al., 2015}). Se ha comprobado que los plaguicidas pueden transportarse hasta sitios distintos a los que se aplican, llegando incluso a lugares más altos como montañas, bioacumulándose en pequeños mamíferos que se encuentran presentes. Se ha detectado endosulfán en regiones de alta montañas en Brasil en concentraciones de entre 0.6 hasta 144 ng/g lo equivalente a 0.000144 mg/g, estando muy por debajo de las concentraciones que se detectaron en este estudio que fueron de 0.1 mg/g (^{Capella et al., 2023}). En la zona del Golfo de México en el estado de Campeche, se analizaron distintas especies de ratones silvestres que han estado expuestos a plaguicidas por encontrarse cerca de zonas agrícolas. Se detectó endosulfán desde 4.62 hasta los 2 899.5 ng/g sugiriendo que las concentraciones pueden causar daños a largo plazo como estrés oxidativo, daños en células de distintos órganos, puede influir en la reproducción causando alteraciones en los espermatozoides e incluso puede llegar a ser teratogénicos y hasta cancerígenos (^{Chi-Coyoc et al., 2016}).

Uno de los pocos estudios que ha documentado daños físicos en fauna silvestre se realizó en Uganda, donde se estudiaron poblaciones de chimpancés y babuinos que tienen ciertas deformidades como labio leporino, deformaciones nasales que van desde el hundimiento hasta la ausencia de las fosas nasales y distintos grados de daños en la piel. El estudio se centró en el análisis de muestras de semillas de maíz y tallos frescos que eran consumido por los individuos de chimpancés y babuinos. Los resultados arrojaron que las semillas de maíz y tallos contenían concentraciones de clorpirifos mayores a los Límite Máximo de Residuo (LMR) con 0.372 mg/kg, también se detectó imidacloprid en semillas en concentraciones elevadas de hasta 460 mg/kg, estas concentraciones son mayores a lo que se detectó en muestras de suelo de perrito de la pradera, si bien no se han realizado estudios directamente de los individuos, muestra que existe una exposición a plaguicidas por medio de la alimentación (^{Krief et al., 2017}). El imidacloprid es un insecticida piretroide que está clasificado como moderadamente peligroso por la OMS con una DL₅₀ de 450 mg/kg (OMS, 2020), en este estudio se detectaron hasta 60 mg/kg por lo que la exposición de los perritos de la pradera a largo plazo podría causar problemas ya que se ha demostrado que dosis más bajas de la DL₅₀ de imidacloprid (31 mg/kg) pueden afectar la homeostasis tiroidea y a la reproducción (^{Pandey & Mohanty, 2015}). En cuanto al clorpirifos también se considera moderadamente peligroso con una DL₅₀ de 135 mg/kg (^{OMS, 2020}) y los resultados de este estudio sobrepasaron estos rangos ya que se detectaron 200 mg/kg.

Conclusiones

Se detectaron ocho plaguicidas en el 100% de las muestras colectadas en los estados de Zacatecas y San Luis Potosí. El herbicida glifosato el insecticida metamidofos, presentaron concentraciones más altas que los demás plaguicidas. La presencia de glifosato en el suelo puede provocar afectos adversos en el organismo de C. mexicanus, ya que los compuestos pueden ser absorbidos vía cutánea. Si bien estos resultados no demuestran la presencia de residuos en el organismo del perrito de la pradera, es claro que están presentes en su hábitat, y la exposición crónica puede estar provocando daños en las poblaciones. Estos resultados proporcionan información importante y son referencia sobre un factor importante que puede estar influyendo en la disminución de las poblaciones del perrito de la pradera, como es la actividad de aplicación de plaguicidas en zonas agrícolas. Proporcionan una pauta para realizar acciones para la aplicación de un Manejo Integrado de Plagas, con el fin de poder reducir el impacto a la fauna silvestre de los ecosistemas.