Especie de estudio

Castilla elastica es un árbol que llega a medir hasta 25 m de altura con un diámetro normal promedio de 60 cm, se trata de una especie monoica-androdioica, con infrutescencia sésil, dispuesta en un receptáculo con brácteas gruesas oblongo-lanceoladas aterciopeladas de 4-5 cm de diámetro; aquenios entre 10-45 en cada receptáculo; cada fruto está rodeado de un perianto carnoso de color naranja-rojizo cuando está maduro (^{Pittier, 1910}; ^{Sakai, 2001}; ^{Pennington y Sarukhán, 2005}). Las semillas son más o menos ovoides, 9.6 a 10 mm de largo y 6.2 a 6.8 mm de diámetro (^{Pittier, 1910}; ^{Pennington y Sarukhán, 2005}) (Fig. 1).

Figura 1: Castilla elastica Cerv. A. receptáculo con frutos; B. aquenios; C. semilla. Material colectado en Paraíso, Tabasco, México. 

Colecta y siembra

El 19 de mayo de 2018 se colectaron 767 frutos maduros (cuando estos presentaban el perianto de color naranja), de 30 árboles adultos de C. elastica ubicados en un cerco vivo en el municipio Paraíso, Tabasco, México (18°21'14"N, 93°12'51"O; ^{Google Earth, 2012}). El clima en el área es cálido húmedo con abundantes lluvias en verano (Am) y la temperatura media anual es de 26.5 °C con una precipitación anual de 1800 mm (^{Aceves-Navarro y Rivera-Hernández, 2019}). Los frutos colectados fueron trasladados al Laboratorio de Fisiología Vegetal de la División Académica de Ciencias Biológicas (DACBiol) de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco (UJAT), para su limpieza.

Se seleccionaron frutos sanos y sin manchas oscuras que pudieran ser indicio de un problema fitopatológico. Posteriormente los frutos conteniendo las semillas se desinfectaron con hipoclorito de sodio al 5% por 10 minutos, se dejaron escurrir y se sembraron el 20 de mayo de 2018. El sustrato para su germinación consistió en una mezcla de Peat moss (60%), Vermiculita G2 8.5 (20%) y Agrolita hidro (20%), a la que se le adicionó 1 kg de fertilizante Multicote 8 (18-06-12 de N-P-K), recomendado por SEMARNAT (2014). El riego se realizó a saturación del sustrato cada tres días o ad libitum con agua potable.

Para evaluar la tasa de germinación se utilizaron ocho charolas forestales de 54 alvéolos cónicos de 13 cm de altura con un diámetro superior de 4.9 cm y uno inferior de 3.5 cm. Se sembraron dos semillas por alvéolo. La siembra fue alternada para prevenir la competencia entre plántulas durante su crecimiento, de acuerdo con una experiencia previa (datos no mostrados).

El inicio de la germinación se determinó en el momento de la emergencia de los epicótilos. Debido a que germinó al menos una semilla por alvéolo a los 40 días después de la siembra se dejó solo una plántula por alvéolo, es decir 27 plántulas por bandeja. Las bandejas se colocaron dentro del invernadero en las instalaciones de la DACBiol hasta que produjeron sus primeros eófilos: primeras hojas de las plántulas (^{Duke, 1969}; ^{De Voguel, 1980}).

Las condiciones ambientales en la fase de invernadero de los primeros 70 días fueron las siguientes: temperatura promedio (±1 DE) máxima de 38.0 °C (±4.6), mínima de 23.4 °C (±1.8) y humedad relativa de 70.5% (±7.5). La radiación fotosintéticamente activa (PAR) fue medida en días soleados a las 9:00, 12:00 y 15:00 horas, los promedios, ± una desviación estándar fueron: 25.3 μmol m^-2s^-l ± 0.5, 1202 μmol m^-2s^-l ± 3.3 y 1430.0 μmol m^-2s^-l ± 8.8 en días soleados. La temperatura se midió con un termómetro de máximas y mínimas, la humedad relativa con un termohigrómetro (TFA Dostmann™, Wertheim, Alemania) y la PAR con un Quantómetro (Apogee MQ-100™, Logan, EUA).

Evaluación de la germinación y crecimiento

Se cuantificó el porcentaje de germinación (número de semillas germinadas/número de semillas sembradas × 100). La morfología de plántulas se determinó de acuerdo con el tipo de cotiledones (de reserva o foliáceos) y con la emergencia de los cotiledones criptocotilar o fanerocotilar (^{Ibarra-Manríquez et al., 2001}; ^{Pérez-Harguindeguy et al., 2013}). Se describieron las diferentes fases de desarrollo de las plántulas, se cuantificó el número de hojas y la supervivencia.

Cuando las plántulas terminaron de formar sus eófilos (a los 70 días), fueron trasladadas a cielo abierto para la lignificación del tallo, práctica necesaria en condiciones de vivero (CONAFOR, 2005). Dicho espacio se ubicó en Comalcalco, Tabasco, México (18°14'12"N y 93°12'28"O (^{Google Earth, 2012}), sitio donde se mantuvieron hasta el final del experimento.

Los datos climatológicos obtenidos para Comalcalco, Tabasco, fueron temperatura media (TM), suma de precipitaciones (PP), humedad relativa (HR), radiación solar (RS) e índice ultravioleta (IUV; Cuadro 1). La información ambiental fue proporcionada por el Centro Regional de Prevención, Atención de Emergencias y Capacitación en Protección Civil (CERAPAEC), perteneciente al Gobierno del Estado, ubicado a 8.6 km del sitio de estudio.

El crecimiento se midió inicialmente con 216 plantas. Debido a la pérdida de 47 individuos (por causas no determinadas) en distintos momentos del crecimiento solo se hizo el seguimiento individual a 169 plantas a lo largo de 135 días (205 días después de la siembra). Las plantas se regaron cada tercer día o ad libitum.

La longitud de tallo (Lt) se midió con un flexómetro convencional (Truper^®, Jilotepec, México; precisión=0.1 cm) y el diámetro en la base del tallo (Db) con un calibrador vernier convencional (Truper^®, Jilotepec, México; precisión=0.1 mm). Las mediciones individuales se realizaron en cuatro periodos y cada 45 días (70, 115, 160, 205 días). Posteriormente, se calculó la tasa absoluta de crecimiento (TAC) y la tasa relativa de crecimiento (TRC) para longitud de tallo (TAC_Lt y TRC_Lt) y diámetro de tallo (TAC_Db y TRC_Db), mediante las ecuaciones 1 y 2.

Tasa absoluta de crecimiento TAC_Lt es expresada en cm día^-1 y TRC_Db es expresada en mm día^-1

Tasa relativa de crecimiento para longitud de tallo TRC_Lt, expresada como logaritmo natural del crecimiento cm cm^-1 día^-1 para Lt y mm mm^-1 día^-1 para Db

Para ambos casos h₂ es la longitud de tallo al final del período (t₂), h₁ es la longitud al inicio del período (t₁), d₂ es el diámetro de tallo al período (t₂), d₁ es el diámetro al período (t₁).

Análisis estadísticos

Se realizó un análisis de estadística descriptiva de los datos generados durante cada evaluación de crecimiento. Se realizaron pruebas de normalidad (sesgo y curtosis estandarizada) y de homocedasticidad (prueba de Levene) para determinar si los datos provienen de muestras normales y homocedásticas. Las diferencias entre los cuatro muestreos de crecimiento se determinaron mediante un ANOVA de mediciones repetidas de una vía, pues los datos provienen de los mismos individuos medidos en cada muestreo. Se empleó un análisis de regresión lineal simple para determinar el modelo de crecimiento de la especie. La relación entre cada una de las variables ambientales y las tasas de crecimiento de las plantas (n=24). Dada la redundancia de la información aportada por las variables ambientales, solo fue posible estimar modelos lineales simples con cada variable. Todos los análisis estadísticos se realizaron en el paquete estadístico Statgraphics Centurion^® v. 18 (^{Statgraphics Technologies, 2018}) empleándose un valor de significancia de α=0.05.

Germinación y morfología de plántulas

Se obtuvo 100% de semillas germinadas, el proceso inició a los 12 días con la elevación de los epicótilos, observándose los primordios foliares de los paracotiledones (Fig. 2B). Su germinación se definió como fanerocotilar hipógea con cotiledones de reserva. A los 18 días se observó la emisión del primer eófilo (Fig. 2C). Los paracotiledones completaron su desarrollo a los 36 días (Fig. 2F), son opuestos, de consistencia ligeramente gruesa, y con nervaduras prominentes. La forma de su limbo es ovada, su ápice acuminado, la base ligeramente cordada, el margen aserrado y son altamente pubescentes. La longitud promedio (±1 DE) de los paracotiledones fue de 4.5 cm (±0.3) de largo por 2.5 cm (±0.3) de ancho en su parte más amplia.

Figura 2: Diferentes etapas de desarrollo de la plántula de Castilla elastica Cerv. Días después de la siembra: A=6; B=12; C=18; D=24; E=30; F=36. Estructuras de la plántula: radícula=r, cotiledones de reserva=cr, paracotiledones=p, epicótilo=ep, eófilo=e. 

Crecimiento

La supervivencia al final del estudio fue de 78.2%. Los primeros eófilos se emitieron a los 18 días, y se expandieron totalmente a los 70 días en todas las plantas. Estos primeros eófilos se caracterizaron por ser simples, ligeramente pubescentes, con limbo oblongo, la base cordada, el ápice largamente acuminado y con filotaxia alterna (Fig. 2). El número de hojas se mantuvo entre 3 y 6, pero en la última fase de evaluación, las plantas presentaron un proceso de senescencia y abscisión en sus hojas basales, conservando solo sus hojas apicales hasta los 205 días (Fig. 3). Los eófilos medidos en el último período de evaluación presentaron una longitud promedio (±1 DE) de 16 cm (±2.5) de largo por 9 cm (±1.3) de ancho (Fig. 2).

Figura 3: Planta de Castilla elastica Cerv., 205 días después de la siembra. La imagen muestra sus eófilos. 

Al inicio de la evaluación del crecimiento (día 70), el promedio de la Lt (±1 DE) fue de 12.5 cm (±1.3) y del Db de 2 cm (±0.2). Los tres períodos de evaluación mostraron diferencias estadísticas altamente significativas para Lt y Db (F_2.171=68.93, P<0.001). A los 115 días las plantas tuvieron valores promedio de Lt de 19.02 cm (±2.17) y Db de 4.09 mm (±2.17). En el segundo periodo de evaluación (160 días), tuvieron una Lt promedio de 27.48 cm (±3.77) y Db de 6.07 mm (±0.44). Al término del estudio (205 días), contaron con una Lt promedio de 36.57 cm (±5.27) y un Db promedio de 8.26 mm (±0.55).

El valor promedio máximo para TAC_Lt fue de 0.2019 cm día^-1 y para TAC_Db fue de 0.488 mm día^-1. Las TRC tanto de Lt como de Db fueron descendentes, indicando una reducción en la velocidad de crecimiento. Para ambas tasas, se encontraron diferencias significativas entre el primero y los demás periodos evaluados (F_2.21=3.94, P=0.03 para TAC_Lt y F_2.21=4.50, P=0.02 para TAC_Db). Los valores máximos y mínimos registrados para TRC_Lt fueron de 0.0118 a 0.0063 cm cm^-1 día^-1, respectivamente y para TRC_Db de 0.0149 a 0.0069 mm mm^-1 día^-1 (Cuadro 2).

El análisis de regresión lineal simple entre los días después de la siembra y la Lt indica que existe una alta asociación entre las variables (r=0.93). Este modelo explica 87.7% de la variabilidad observada en los datos. El valor de la pendiente indica que C. elastica crece 0.188 cm día^-1, generándose el modelo Lt=-2.271 + 0.188 × días (Fig. 4). La asociación entre la Lt de las plantas y el Db también fue alta (r=0.93). El 86.6% de la variación de los datos está explicada por el modelo. El modelo Lt=2.883+4.033 × Db indica que por cada milímetro de Db se presenta un incremento de 4.03 cm de Lt (Fig. 5).

Figura 4: Análisis de regresión lineal simple entre la longitud de tallo (Lt) y los días de evaluación del crecimiento de las plantas de Castilla elastica Cerv. Las bandas internas alrededor de la línea de regresión representan los intervalos de confianza (de 95%) del modelo de regresión y las líneas punteadas externas corresponden a los límites de predicción para nuevas observaciones (nivel de confianza de 95%). 

Figura 5: Análisis de regresión lineal simple entre la longitud del tallo (Lt) y el diámetro de tallo (Db) de las plantas de Castilla elastica Cerv., monitoreadas por 135 días. Las bandas internas alrededor de la línea de regresión representan los intervalos de confianza (de 95%) del modelo de regresión y las líneas punteadas externas corresponden a los límites de predicción para nuevas observaciones. 

De acuerdo con el cálculo de regresión, la TACLt estuvo medianamente asociada a las variables ambientales registradas en la estación climatológica. Los valores del coeficiente de correlación variaron entre -0.408 a 0.521 (Cuadro 3).

Germinación y morfología de plántulas

El porcentaje de germinación y el número de días posteriores a la germinación obtenido en este trabajo fue mayor y más rápido al reportado por ^{Sautu et al. (2006}). Ellos mencionan que las semillas de C. elastica lograron alcanzar 86% de germinación a los 38 días. Existe una coincidencia con los autores citados en lo referente a que la especie no necesita un tratamiento pregerminativo, siempre y cuando se utilicen semillas recién cosechadas. La germinación fanerocotilar hipógea con cotiledones de reserva, se caracteriza por la permanencia de los remanentes cotiledonares adheridos al cuello de la plántula y en la superficie inmediata superior del suelo (^{Pérez-Harguindeguy et al., 2013}). Esta forma de germinación se ha encontrado en otras Moraceae como Clarisia biflora subsp. mexicana (Liebm.) W.C. Burger y Sorocea duckei W.C. Burger (^{Ibarra-Manríquez et al., 2001}; ^{Alencar et al., 2005}); también, por ejemplo, en algunas especies tropicales de las familias Bignoniaceae, Ochnaceae, Sapotaceae (^{Ibarra-Manríquez et al., 2001}) y en Fabaceae (^{Ibarra-Manríquez et al., 2001}; ^{Menezes et al., 2017}).

Se observó que esta especie se caracteriza por emitir un par de cotiledones foliáceos denominados paracotiledones (^{De Voguel, 1980}; ^{Pérez-Harguindeguy et al., 2013}). Estos órganos se definen como hojas funcionalmente fotosintéticas, aunque pueden desempeñarse como reservorios después de que los nutrientes cotiledonares se han consumido (^{Bose et al., 2017}; ^{Souza et al., 2018}). Esta característica corresponde con C. elastica, ya que los paracotiledones son ligeramente gruesos.

Crecimiento

Castilla elastica presentó un crecimiento semejante al de varias especies de la familia Moraceae, en cuanto a longitud de tallo en un periodo similar de tiempo. Dentro de los estudios de crecimiento inicial de esta familia botánica resalta el de ^{Cerdas y Gómez (2002)}, quienes germinaron in vitro Ficus obtusifolia Kunth, F. jimenezii Standl. y F. morazaniana W.C. Burger, utilizando arena como sustrato y obteniendo un crecimiento promedio a lo largo de seis meses de 17 a 32 cm de Lt. En árboles de Brosimum alicastrum Sw. (ramón), desarrollados en vivero se reportó que a los 12 meses del cultivo las plantas alcanzaron 65 cm de Lt (^{Hernández-González et al., 2015}). En un trabajo más reciente con ramón obtuvieron una longitud de tallo promedio de 26 cm en 150 días de experimentación utilizando riego regular (^{Mendoza-Arroyo et al., 2020}).

Si la tasa de Lt en C. elastica se conserva, las plantas podrían alcanzar una longitud a los tres años de 2.4 m en condiciones de luz (^{Cordero y Boshier, 2003}). El decrecimiento en los últimos 45 días de evaluación podría estar relacionado con la pérdida de hojas; esto provocó posiblemente un desbalance en la relación entre la fuente-demanda, una pérdida de actividad fotosintética y posterior muerte del tejido (^{Amaro et al., 2004}; ^{Iqbal et al., 2012}).

Las hojas “verdaderas” juveniles formadas en este estudio fueron definidas como eófilos (^{Kellermann, et al., 2016}). Su tamaño fue menor al que se registra en la literatura en hojas adultas; es decir, 20 a 45 cm de largo por 10 a 20 cm de ancho, pero en general similares a la forma de limbo y filotaxia a las hojas adultas (^{Pennington y Sarukhán, 2005}). Los eófilos fueron menos pubescentes y totalmente verdes a diferencia de las hojas adultas que en su envés, y por la alta presencia de tricomas, se observan amarillentas. Es común que esta característica sea más prominente en etapas adultas ya que la densidad de tricomas obedece a una respuesta al ambiente (^{Simioni et al., 2017}).

En el período evaluado no se formaron metáfilos como ocurre en algunas especies arbóreas, que aun siendo jóvenes sus hojas presentan características morfológicas y/o anatómicas similares al árbol adulto (^{Canaveze y Machado, 2016}). La planta tampoco produjo ramas separadas entre sí como se describe en árboles maduros de C. elastica (^{Pennington y Sarukhán, 2005}).

La senescencia y abscisión foliar es peculiar en la especie de estudio, ocurriendo principalmente antes de la floración (mayo para Tabasco), tanto en ramas florales como en las hojas basales, tal y como corresponde a un árbol monopódico (^{Pennington y Sarukhán, 2005}). Las variables temperatura ambiental, radiación solar y el índice UV se relacionaron con el crecimiento de manera negativa, lo que indica que C. elastica disminuye su crecimiento al aumentar el valor de estas variables. La asociación entre el crecimiento con la humedad y la precipitación acumulada fue positiva. Siendo la radiación solar la variable ambiental que tuvo mayor efecto en el crecimiento de la planta y posiblemente en la muerte de algunos individuos (Cuadro 3). Existe una escasa cantidad de trabajos referidos a las características fisiológicas de C. elastica; sin embargo, con los resultados de crecimiento obtenidos y relacionados con la radiación solar promedio registrada (183.2 W m^-2), indican que es una especie pionera (^{Winter y Lovelock, 1999}). No obstante, en estudios ecológicos la consideran una especie sucesional intermedia o tardía (^{Benítez-Malvido y Lemus-Albor, 2005}; ^{Meli et al., 2015}). Estudios fisiológicos posteriores son necesarios para confirmar tales aseveraciones, porque se ha demostrado que la aplicación de una alta radiación fotosintéticamente activa (PAR: 2000 µm^-1 s^-1) puede inhibir la eficiencia potencial del Fotosistema II y repercutir en el crecimiento preliminar de C. elastica (^{Barth et al., 2001}). Por lo tanto, dados nuestros resultados, es factible que en ensayos futuros se considere comprobar la cantidad de luz ideal para un crecimiento óptimo, puesto que una sombra excesiva inhibe la lignificación del tallo, característica esencial para que las plantas puedan sobrevivir al trasplante (^{CONAFOR, 2005}). Un estudio demostró que, en condiciones tropicales húmedas de Heredia, Costa Rica, su crecimiento mejoró en sombra, logrando árboles hasta de 4.3 m de altura y 25.2 dm³ de volumen en tres años (^{Cordero y Boshier, 2003}), aunque estos autores no mencionan el porcentaje exacto de sombra instalado. Otras especies arbóreas tropicales obtienen un mejor crecimiento en las primeras etapas de desarrollo como Aspidosperma megalocarpon Müll. Arg., Ormosia macrocalyx Ducke y Lonchocarpus castilloi Standl. bajo porcentajes de sombra entre 60 y 80% en condiciones de vivero (^{Pérez-Hernández et al., 2011}).

En este estudio se cumplieron estándares de calidad para plantas tropicales de vivero útiles en la reforestación. Algunos de ellos son que el porcentaje de germinación debe ser mínimo de 80%, que la longitud del tallo debe ser superior a los 30 cm y su diámetro de tallo mayor a 5 mm, así como mantener un cepellón compacto, características que promoverán una mayor resistencia al ambiente (^{Del Amo et al., 2002}; ^{CONAFOR, 2005}). Por lo tanto, esta especie se podría seguir utilizando en sistemas agroforestales como una estrategia para su conservación y en la reforestación o restauración productiva.