miércoles, 9 de noviembre de 2016

Primer calendario de polen aerotransportado para la ciudad de México y su relación con factores bioclimáticos

1. Introducción
La población humana que sufre de alergias continúa en incremento en todo el mundo. Las enfermedades alérgicas tales como el asma y la rinitis estacional afectan aproximadamente a 20% de la población en las ciudades industrializadas y son un producto de respuestas de hipersensibilidad inmediata a componentes inocuos en el ambiente. Los granos de polen, que se liberan a la atmósfera por medio de los procesos reproductivos de los angiospermas y gimnospermas, son una fuente principal de alérgenos en el aire y una causa significativa de estas enfermedades.
Por lo tanto, se requiere el monitoreo continuo de los granos de polen liberados y transportados en el aire a nivel local o regional para determinar la prevalencia de los distintos tipos de polen y para identificar tanto intra-día e intra-anual las variaciones estacionales en el tiempo.
Tales medidas pueden apoyar el sector público y el sector de la salud en la prevención y el control de las enfermedades respiratorias causadas por la exposición a alérgenos en el aire, como también para los estudios de patrones de sensibilización y la alergia al polen y alimentos. Además, la generación de bases de datos del polen en el aire en el transcurso del tiempo (años), permite la identificación de las condiciones ambientales que influyen en su producción y para desarrollar modelos predictivos, y también permite inferir los posibles efectos de los cambios climáticos que pueden variar el inicio y el final de la floración de las plantas, así como su duración.
El primer registro de polen atmosférico en México se llevó a cabo en 1940 en la Ciudad de México, y fue seguido por estudios en los estados de Veracruz, Tlaxcala, Michoacán, Oaxaca, Guadalajara y Puebla. En todos los lugares, la importancia de ciertos tipos de polen se destacó por su papel como agentes patógenicos en el desarrollo de enfermedades alérgicas. Entre 1940 y 1990, el conocimiento del papel de los diferentes tipos de polen en la atmósfera era limitado debido a que los métodos utilizados para medir y analizar sus efectos no permitieron las interpretaciones, las comparaciones y las correcciones de los resultados con respecto a las variaciones temporales, la riqueza y las concentraciones (por unidad de volumen de aire).
En 1940, Salazar-Mallén determinó que durante la temporada de lluvias en el Distrito Federal (DF), el polen dominante en la atmósfera pertenecía a las familias Poaceae y Compositae, mientras que, en la estación seca, la concentración de polen se caracterizó por una mayor densidad y estaba dominado por Cupressus sp., Quercus sp., Populus sp., Pinus sp. y Alnus sp., con este último como el más abundante. En 1961, Ramírez-Oviedo y Rodríguez-Hernández llevaron a cabo un estudio ilustrado de los pólenes del aire más comunes y reportaron 12 géneros de árboles, 11 géneros de malezas y 8 géneros de gramíneas.
Cueva-Velázquez reunió una serie de obras aeropalinológicas realizadas por él mismo y otros colaboradores entre 1949 y 1970 en diferentes estados, como Guadalajara, Oaxaca, Puebla, Veracruz, Estado de México y Michoacán, en una publicación titulada “Flora y alérgenos del polen en la República mexicana”, que se centró en describir el tipo y la frecuencia de polen suspendido en el aire.
Los granos de polen en el aire no se controlaron de manera continua; sin embargo, los tipos de polen y las concentraciones en el aire y la relación entre el polen y los factores meteorológicos se investigaron por diversos autores, entre ellos Palacios, Montes y Cisneros, Rosales-Lomelí y Ramírez-Arriaga et al. Estos autores informaron que, en el Valle de México, el Pinus sp. fue el polen más frecuente en el aire y se incrementó en la temporada seca, mientras que el Quercus sp., Abies sp. y Alnus sp. también eran comunes. La cantidad de polen suspendido en la atmósfera se encontró influenciada por los horarios de comienzo de polinización de las plantas, así como el clima y sus variaciones diarias. La mayor densidad de polen correspondió con un aumento de la temperatura, la ausencia de las precipitaciones y una disminución de la humedad relativa (HR). Otros alérgenos de polen, tales como Poaceae, Chenopodiaceae Amaranthaceae, Urticaceae, Cupressaceae, Casuarinaceae, Schinus sp., Ligustrum sp., Myrtaceae, Salix sp., Populus sp., Ambrosia sp. y las compuestas, también se registraron.
Desde la década de 1990, los estudios aeropalinologicos incluyen los métodos de muestreo volumétricos que proporcionan información precisa sobre la concentración de partículas aerobiológicas por unidad de volumen de aire. Aunque se recogieron muestras con trampas de esporas Hirsttype, no se pueden las comparaciones exactas hacer debido a diferencias en los períodos de muestreo y el método de recuento de granos de polen. Sin embargo, los resultados de estos estudios fueron consistentes con la abundancia de polen en el aire, los granos de polen de árboles componen el grupo más diverso y abundante durante la estación seca (noviembre a abril), que es el período cuando la mayoría de los árboles florean.
Este estudio se realizó para proporcionar información continua y permanente sobre la diversidad del polen y la concentración en la atmósfera de la Ciudad de México, así como para determinar las variaciones estacionales intra-diurna, y las variaciones del polen y su relación con los factores meteorológicos. El polen en el aire se controló por cinco años continuos, y los datos colectados se utilizaron para desarrollar el primer calendario polínico de la Ciudad de México y determinar la relación del polen en el aire con los factores bioclimáticos que prevalecen.
2. Métodos
2.1 El sitio de toma de muestras y el clima
La Ciudad de México se encuentra en la región centro-sur del país y se encuentra dentro de la cuenca del Valle de México en las coordenadas 19°36’-19°02’ N y 98°56’-99°22’ O a una altura de 2,240 m.s.n.m. La ciudad está rodeada por montañas, excepto en el norte. Cuarenta y cinco por ciento de la ciudad está urbanizada (Norte y centro), mientras que 55% de la ciudad distribuida al sur y al este es rural; donde la tierra se usa para reservas ecológicas, silvicultura y agricultura (INEGI 2010). Se instaló una estación de monitoreo aerobiológico en el Centro de Ciencias de la Atmósfera en la Universidad Nacional Autónoma de México, que se encuentra en la delegación Coyoacán de la ciudad de México con una superficie de 54.12 Km2. Los porcentajes de suelo urbano es de aproximadamente 87.52%, con una zona verde de 2.48%. La vegetación urbana de Coyoacán se representa principalmente por Fraxinus spp., Pinus spp., Cupressu spp., Quercus spp., Alnus spp., Ulmus spp., Populus spp., Casuarina spp., Taxodium mucronatum, Ligustrum spp., Schinus molle, Salix spp., Eucalyptus spp., Liquidambar styraciflua, Acer spp., Washingtonia spp., Phoenix canariensis. La estación se encuentra adyacente a la Reserva ecológica del Pedregal de San Ángel, que tiene características naturales primarias de la flora de los matorrales Senecio praecox, Buddleia spp., Urens Wigandia, Bursera spp. y un gran número de especies de gramíneas. En cuanto a la conservación del suelo y de las áreas naturales al oeste, sudoeste, sur y sureste, los bosques son coníferas, e incluyen los bosques de Abies religiosa, Pinus spp., Quercus spp. y una mezcla de pino-encino asociada con otras especies, tales como Buddleia spp. y Alnus jorullensis, así como praderas naturales y mejoradas. Además, el matorral desértico se encuentra al este y norte.
2.2 Monitoreo de polen
La toma de muestras de polen se realizó con un tipo de trampa de esporas volumétrica Hirst (Burkard Manufacturing Co. Ltd., Reino Unido) colocada en un área abierta a una altura de 15 m desde el suelo. Los registros de polen atmosférico se obtuvieron del 1 de agosto de 2008 al 31 de agosto de 2013. El muestreador atmosférico se colocó en el techo del Centro de Ciencias de la Universidad Nacional de Autónoma México.
El muestreador funciona de forma continua y se aspira un flujo constante de 10 L/min. Después de la exposición, una cinta Melinex que se impregnó con fluido de silicona se cortó en 24 fragmentos (48 mm) y se montaron sobre portaobjetos con gelatina de glicerina teñida con fucsina. Los conteos de los diferentes tipos de polen se realizaron con la ayuda de un microscopio de luz, y se llevaron a cabo cuatro barridos longitudinales por diapositiva con un aumento de 400x de acuerdo con la metodología propuesta por el manual de la Red Española de Aerobiología (REA). Los granos de polen se examinaron bajo un microscopio con una ampliación de 400x, y el polen se identificó con la ayuda de un atlas de polen y una colección de polen de la floral local de la Ciudad de México que es parte de la palinoteca de la Red Mexicana de Aerobiología (REMA).
El polen se contó a lo largo de cuatro transeptos longitudinales para estimar la concentración media diaria de polen. La concentración de polen se expresó como el número de granos de polen/m3 de aire, con los valores medios diarios utilizados para la variación estacional. Se utilizó el índice anual de polen (IAP) para indicar la cantidad total del polen de cada año.
La temporada principal de polen (TPP) para los tipos más abundante de polen se calculó como lo describe Andersen. Las TPP representaron 95% de la suma anual total, empezaron en el primer día con un conteo acumulado diario de 2.5% de la cifra anual y terminaron cuando se contabilizó 97.5% del total anual. Los periodos de polinización desde el principio de la TPP al día con la concentración más alta de polen se refieren como el periodo pre-pico, mientras que los días siguientes de este período se conocen como el período post-pico.
El patrón diurno se determinó al calcular la concentración media para cada hora en porcentaje (de los 5 años de estudio) y se consideraron sólo los días secos sin precipitación, cuando el número de granos de polen de cada día era igual o más de la media diaria [(total de polen/1825 días (= 5 años)].
El calendario polínico se construyó con el modelo de Spieksma, que transforma las concentraciones de polen del promedio de 10 días (pg/m3 de aire) en una serie de clases de acuerdo con Stix y Ferretti y representa las series en un pictograma que incluye columnas de altura creciente. Cada mes se divide en tres partes, y se calcula la media de cada año. El calendario polínico se preparó con los diferentes taxones de polen en el aire de acuerdo al orden en el que aparecen las concentraciones máximas. Sólo se incluyeron los taxones que mostraron un promedio mínimo de 10 días igual a o mayor a 1 grano de polen/m3 de aire.
2.3 Análisis estadístico
Los valores utilizados para determinar los niveles de concentración de las principales categorías de taxones de polen se obtuvieron por el cálculo de percentiles: los niveles bajos indican concentraciones por debajo del percentil 50; los niveles medios indican las concentraciones entre el percentil 50 y el 75; los niveles altos indican concentraciones entre el percentil 75 y el 99; y los niveles muy altos indican concentraciones superiores al percentil 99.
Se llevó a cabo el análisis estadístico con la media diaria de los 5 años de monitoreo de polen en el aire, y se calcularon los coeficientes de correlación de Spearman para determinar las relaciones entre las concentraciones medias diarias de polen y los parámetros meteorológicos, tales como la precipitación, la temperatura (máxima, mínima y promedio), la velocidad media y máxima del viento, la humedad relativa y la presión de aire. Los análisis estadísticos se realizaron con la versión de software Statistica 9.0.
2.4 Datos meteorológicos
Las variables meteorológicas se obtuvieron de una estación meteorológica (Davis Vantage Pro 2) instalada en el Centro de Ciencias de la Atmósfera (CCA en español) en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), en una zona próxima a la toma de muestras del polen. Esta estación meteorológica es parte de la “Red del Programa de Estaciones Meteorológicos del Bachillerato Universitario” (PEMBU), que se mantiene en operaciones desde 2008.
Además de los datos meteorológicos registrados in situ, los campos mensuales de viento y su convergencia se obtuvieron a partir de las primeras 24 horas de los pronósticos de 5 días llevados a cabo en el CCA-UNAM con un modelo regional de predicción numérica del clima (MPNC) para México. Este sistema de predicción, que se basa en el modelo de Investigación y de Predicción del Clima (IPC), que corre de manera operativa desde 2010. Sobre una base diaria, el IPC se integra por hasta 120 horas con las condiciones iniciales y limítrofes del Sistema de Pronóstico Global. Los dominios de cálculos anidados (unidireccional) cubren todo México, y el dominio de resolución más alta tiene una cuadrícula de 205 x 124 puntos y resolución horizontal de aproximadamente 7 km (el Valle de México se localiza dentro de esta área de resolución mejorada). El período de pronóstico disponible es de 2010 a 2013. Véase López-Espinoza et al para más detalles adicionales y aplicaciones de este MPNC.
3. Resultados
Los principales tipos de polen colectados en el aire de Coyoacán en más de cinco años se muestran en la Tabla 1.
El mayor porcentaje de polen fue de árboles, tales como Fraxinus spp. (52.39%), Cupressaceae (17.70% Cupressus, Cedrela, Thuja y Juniperus) y Alnus spp. 6.84%, así como el herbáceo Poaceae (2.43%).
Los valores mensuales y anuales de polen total durante los años de la muestra se presentan en la Tabla 2. La concentración de los granos de polen en la atmósfera colectados de agosto de 2008 a agosto de 2013 fluctuó durante todo el año, con los valores medios más altos entre los meses de diciembre y febrero. Las concentraciones más altas de polen se obtuvieron principalmente en enero de 2008 (34.56%), 2009 (30.24%) y 2010 (42.13%), mientras que las concentraciones más altas en 2009 y 2011 fueron en febrero con 27.83 y 28.10%, de manera respectiva.
Se registró el índice anual de polen (IAP) más alto en el período comprendido entre agosto de 2009 hasta julio de 2010 con un recuento de 113,253, con las concentraciones más altas observadas en enero y febrero de 2010.
Las características de la principal estación de polen para los taxones más importantes se presentan en la Tabla 3, y la variación estacional del total de polen de árboles, pastos, Fraxinus, Alnus, Cupressaceae, Poaceae y Urticaceae en la atmósfera de Coyoacán se muestra en la Fig. 3. El rango de valores determinado por polen de los árboles en el aire fue de 1 a 15 pg/m3 (nivel bajo), 16-90 pg/m3 (nivel moderado), 91-12,000 pg/m3 (nivel alto) y 1200 pg/m3 (nivel muy alto). Del mismo modo, la gama de valores determinada para el polen de las plantas herbáceas fue de 1 a 4 pg/m3 (nivel bajo), 5-10 pg/m3 (nivel moderado), 11-35 pg/m3 (nivel alto) y 35 pg/m3 (nivel muy alto).
La variación anual total de polen en el aire indica que las concentraciones de granos de polen en el aire aumentaron de diciembre a febrero principalmente para especies de árboles (Tabla 3, Fig. 3).
Los tipos de polen de herbácea colectados de manera más común en el aire fueron aquellos de las familias Poaceae (2.48%) y Urticaceae (1.29%), que están presentes en el aire en casi todo el año (3.77% del polen total). Las cantidades fluctuaron de manera sustancial de año en año en relación con las cantidades anuales, las fechas de inicio y fin de la TPP, la duración de la temporada y los valores máximos diarios (Tabla 3, Fig. 3).
La variación intra-diurna del polen de las especies pertenecientes a los géneros Fraxinus y Alnus, y de las familias Cupressaceae, Poaceae y Urticaceae que se colectaron de Coyoacán se muestra en la Fig. 4. Por lo general, la concentración de granos de polen comienza a incrementar a lo largo de la mañana, con las concentraciones máximas se producen de la siguiente manera: Fraxinus a las 13 horas; Cupressaceae a 15 horas; Alnus a las 20 horas; y Poaceae y Urticaceae a las 18 horas. Durante la noche y temprano en la mañana los patrones de viento son favorables para la convergencia del polen en el aire en la estación de muestreo. A partir de las 9 a.m. a las 11 a.m. la convergencia inducida por el viento aumenta en gran manera y se mantiene durante algunas horas, y disminuye de forma gradual hacia la noche. Por lo tanto, el ciclo diurno de los patrones de convergencia inducidos por el viento favorece la acumulación de polen, y alcanza un máximo alrededor del mediodía.
A continuación, se presenta el primer calendario de polen atmosférico para la Ciudad de México (Fig. 5). Sólo se incluyeron los taxones que llegaron a un promedio de diez días de 1 pg/m3; por lo tanto, el calendario consta de 20 tipos de polen. Los diferentes taxones se ordenaron en función de la longitud de la polinización y la hora en la que aparecen sus picos máximos. La escala es exponencial, y cada paso se duplica (Fig. 2).  
En general, los períodos de polinización de la taxa arbórea (Fraxinus, Cupressaceae, Alnus) son más cortos que los de los taxones herbáceos (Urticaceae y Poaceae).
El ambiente de Coyoacán puede caracterizarse de la siguiente manera: los granos de polen arbóreo, como el de Alnus y Fraxinus, comienzan a aumentar a partir de octubre, llegan a sus concentraciones máximas en enero, y disminuyen de manera posterior hacia los meses de marzo y abril. El Fraxinus spp. florece de nuevo desde mayo hasta Julio, aunque en menor medida, y varios géneros de las familias Cupressaceae y Myrtaceae liberan granos de polen durante todo el año, aunque sus mayores concentraciones se registran durante enero y febrero, de manera respectiva. Las concentraciones de polen de varias especies de Pinus son más altas de febrero a abril, mientras que para Liquidambar spp. las concentraciones más altas son entre febrero y marzo. El polen de Quercus se produce a partir de febrero a junio, con su máximo en marzo, y las concentraciones más altas de polen de Schinus son por lo general entre abril y mayo. Otros tipos de polen de árbol que están presentes en el aire a bajas concentraciones y sólo en determinados momentos del año incluyen especies de Casuarina, Salix, Ligustrum y Morus. Con respecto al polen de plantas herbáceas, las concentraciones en el aire son por lo general bajas, y sólo los granos de polen de varias especies de las familias Urticaceae y Poaceae están presentes durante todo el año. Ambrosia, Buddleia, Amaranthaceae, el tipo Asteraceae-Anthemidae y el tipo Asteraceae-Senecio se registraron en el aire en diferentes épocas del año (Fig. 5).
Por lo tanto, la mayoría de los tipos de polen que se producen en la atmósfera de Coyoacán en la Ciudad de México muestran una larga TPP (curvas de cola larga) a lo largo de varios meses, con ciertas TPP que ocurren en todo o la mayor parte del año (Poaceas, Urticaceae, Fraxinus, Cupressaceae, Myrtaceae).
Se calcularon los coeficientes de correlación de Spearman entre los parámetros meteorológicos reportados y las concentraciones de polen colectadas en el aire tanto para el período de TPP, así como los períodos pre-pico y post-pico para cada uno de los tipos de polen evaluados.  El análisis se realizó para cada uno de los años que se monitorizaron (datos no mostrados), así como para los 5 años de seguimiento continuo (Tabla 4).
Una correlación negativa significativa (p < 0.05) se observó entre las concentraciones de Fraxinus y las variables meteorológicas registradas durante la TPP y el período post-pico, como la temperatura media, máxima y mínima y la velocidad del viento, aunque la HR se correlacionó de manera positiva. Además, los tipos de polen en el aire pertenecientes a la familia Cupressaceae mostraron correlaciones negativas significativas con la temperatura media, mínima y máxima en la TPP, los períodos pre-pico y post-pico.
El polen de Alnus también se correlacionó de manera negativa con la magnitud del viento, la temperatura media, máxima y mínima durante la TPP y los períodos post-pico, aunque se correlacionó de forma positiva con la HR. Por lo tanto, la disminución de la temperatura y la magnitud del viento y el aumento de la humedad relativa influyeron principalmente en la presencia de los principales tipos de polen de árboles en el ambiente. La presencia de polen de la familia Poaceae y Urticaceae en la atmósfera y su relación con las variables meteorológicas predominantes en general mostró pocas correlaciones significativas, aunque se observaron correlaciones positivas con el promedio de la temperatura y las magnitudes del viento y las correlaciones negativas se observaron con la humedad relativa y la precipitación. Por lo tanto, un aumento de la temperatura y la magnitud del viento, y la disminución de la precipitación y la humedad relativa en el ambiente aumentaron la presencia de este polen en la atmósfera.
3.1 Dispersión del polen por el viento
Para determinar cómo se transporta el polen por el viento y recopilar los datos meteorológicos de la PEMBU, se revisaron otras bases de datos disponibles en el valle de la región de México para obtener un enfoque más realista que describa la distribución espacial de los campos de viento cerca de la superficie. Para los meses iniciales de 2010, sin embargo, no estaban disponibles registros utilizables debido a un gran número de huecos que se encontraron en la serie temporal. Por lo tanto, se utilizaron los datos de las previsiones meteorológicas para determinar las condiciones del viento promedio para los meses de enero de abril de 2010 hasta 2013.
Los campos de vientos superficiales simulados por el modelo de IPC (Fig. 6) muestran fuertes patrones de variabilidad interanual. Los grandes valores de la velocidad del viento se observaron a partir 1° abril de 2010 a lo largo de la Sierra de las Cruces y Ajusco-Chichinautzin, con valores máximos durante febrero. Este resultado es consistente con el pico de polen registrado en los primeros 2 meses de 2010. Se observó que los vientos del sureste (montaña a valle) son dominantes durante los primeros meses del año, y su mayor persistencia y magnitud también se corresponde con los resultados para el año 2010. Estos campos de viento producen grandes áreas de convergencia que es una condición atmosférica que existe cuando los vientos causan una entrada neta horizontal de aire en una determinada región. Por otro lado, la divergencia es lo contrario, donde los vientos causan una salida neta horizontal del aire de una región determinada. Por lo tanto, estas grandes áreas de convergencia, relacionadas de manera estrecha con la circulación de montaña-valle, son favorables para el transporte y la acumulación del polen. Las áreas de convergencia más intensas (los valores negativos extremos se muestran en la Fig. 7) ocurrieron en febrero de 2010, mes en el que fue mayor la magnitud de los vientos del suroeste. Estos episodios de intensos vientos anómalos son consistentes con el tiempo extremo asociado con la fase de calentamiento del fenómeno de Oscilación Meridional El Niño, que se produjo entre julio de 2009 a abril de 2010.
4. Discusión
La salud de los ecosistemas se determina por la cantidad y la calidad de la carga biológica atmosférica que se genera dentro de una región o que puede transportarse de otras regiones; por lo tanto, es importante conocer el tipo de partículas biológicas en el aire y su potencial para causar daño a la salud humana y el medio ambiente.
Esta publicación presenta el primer calendario polínico llevado a cabo para el Valle de México, y se produjo a partir de los resultados de 5 años de monitoreo de los granos de polen en el aire en la localidad de Coyoacán. De los 41 tipos de polen registrados, 70% correspondió a polen de los árboles y 30% correspondió al polen de herbáceas. Los diferentes granos de polen colectados en el aire se muestran en la Tabla 1, con las especies representativas más abundantes de Fraxinus, Cupressaceae, Alnus y Poaceae. Los tipos de polen registrados son consistentes con los reportados para la Ciudad de México en los estudios de inicios de la década de 1940 hasta finales de la década de 1980, en los que el polen de Pinus fue el tipo de polen principal y más abundante en el aire de la ciudad, seguido por el polen de Quercus sp. Abies sp. y Alnus sp., así como el polen a partir de especies herbáceas. Sin embargo, los resultados de este estudio son también consistentes con los reportados por los estudios aerobiológicos llevados a cabo desde la década de 1990, que usaron métodos volumétricos de muestreo (m3 de aire). Aunque el monitoreo del aire no se llevó a cabo de forma continua, estos estudios reportaron concentraciones altas de polen principalmente a partir de especies de Fraxinus, Cupressaceae, Alnus, Pinus, Quercus, Casuarina y Poaceae. La gran abundancia de polen de Fraxinus, Cupressaceae y Alnus, que tienen propiedades alergénicas significativas, registrados desde 1990 podría haber ocurrido debido a que estos tipos de árboles se utilizaron de forma amplia para la reforestación de grandes áreas de bosques, parques, avenidas y jardines de la Ciudad de México.
La variación estacional marcada de los tipos de polen recolectado del aire es causada por cambios en la composición del espectro aeropalinológico, en el que influyen diferentes condiciones climáticas imperantes durante el año. Además, dicha variación se determinó por los períodos de floración de las plantas identificadas como fuentes de los tipos más abundantes de polen.
Las concentraciones de polen total en el aire mostraron diferencias significativas en el IAP entre los años monitoreados, y el valor para el monitoreo del segundo periodo (2009-2010) fue el más alto (113,253 pg), mientras que el valor para el período comprendido entre 2012-2013 fue más bajo (25,062 pg). La variación anual e interanual de la cantidad de polen indica las variaciones en la abundancia de fuentes, y estas variaciones se utilizan para evaluar los cambios en la vegetación y las condiciones ambientales. El índice de polen puede proporcionar una medida sesgada del rendimiento reproductivo del polen, en el que influyen factores tales como el transporte atmosférico, el depósito de polen y los factores climáticos que afectan los procesos de emisión. En los árboles y otras plantas perennes, los esfuerzos reproductivos varían de forma común entre los años. En un año, muchas flores y frutos se pueden producir dentro de una población local, o en toda una región, mientras que, en otros años, la reproducción puede ser moderada o escasa. Muchas especies tienen un ritmo de floración innato, donde los años reproductivos se repiten cada 2 o 3 años según las características y los procesos específicos dentro del árbol. Un ciclo a dos años se describió para árboles como Betula, Olea europea, Alnus glutinosa y Quercus ilex. Aunque para Fraxinus se observó una tendencia de ciclo cada 3 años, y se corresponde con el número de estaciones entre el inicio de la floración y la emisión del polen.
El Fraxinus fue el tipo de polen más común en la atmósfera durante la estación seca (invierno), y en el Valle de México, este género ocurre en las poblaciones naturales como una sola especie (F. uhdei) y en asociación con el roble, pino y bosques de pino-roble, así como poblaciones de Alnus, Juniperus, Abies, Salix, Schinus y Buddleia. El segundo tipo de polen más abundante fue el de la familia Cupressaceae; en el Valle de México las poblaciones naturales de Cupressus lusitanica, Juniperus flaccida y Juniperus montícola ocurren en asociación con roble, pino-roble, pino, bosque mesófilo de montaña y caducifolio tropical, así como poblaciones de Fraxinus uhdei, Liquidambar styraciflua, Cornus, Alnus y Abies. Las especies introducidas, tales como Cupressus macrocarpa, Cupressus sempervirens y Thuja orientalis, también se utilizan en programas de reforestación en el área urbana por la Secretaría del Medio Ambiente del Distrito Federal. El polen de las especies de Alnus fue el tercer tipo de polen más abundante en la atmósfera de la ciudad, y las principales especies son A. acuminata y A. jorullensis, que se asociaron con roble, roble-pino y bosques caducifolios tropicales, así como poblaciones de Abies, Fraxinus, Salix, Prosopis, Tilia, Cornus y Liquidambar styraciflua. La presencia de altas concentraciones de polen durante los meses de enero y febrero son dependientes de procesos de floración que son controlados por el reloj circadiano (oscilador endógeno) de las plantas, en el que influyen factores ambientales, como la luz (fotoperiodo), la temperatura y la humedad relativa. De acuerdo a la duración de los ciclos de luz-oscuridad, la regulación fotoperiódica de la floración asegura que la planta crezca en la estación más apropiada para facilitar la mayor reproducción sexual. Además, la temperatura actúa en conjunto con la vía de transmisión de señales fotoperiódicas, y su incremento modifica la transcripción de represores de la cascada genética para la inducción de las flores y promueve la expresión de genes involucrados en la generación de estímulos florales. Para las plantas que requieren un período de temperaturas bajas para estimular la floración (vernalización), la expresión de genes para la inducción de la flor se bloquea por un gen represor que se expresa durante períodos de días largos durante la primavera-verano e se inhibe cuando hay una disminución en la temperatura durante los días cortos en otoño-invierno.
En el Valle de México, la elevación, la ubicación geográfica y el clima tropical no proporcionan estaciones termales bien definidas; sin embargo, existen temporadas lluviosa y seca, donde esta última proporciona condiciones ambientales que precondicionan a las plantas y promueven su floración posterior.
El aumento de los granos de polen de Fraxinus, Alnus y Cupressaceae registrado en el aire del Valle de México mostró que su floración ocurrió principalmente de diciembre a febrero. Los rangos de las temperaturas mínimas entre octubre y noviembre fluctuaron en promedio entre 10.9 y 6.9°C, de manera respectiva, con un máximo de 21.9°C. La temperatura entonces aumentó de 22.6 a 25.5°C de diciembre a marzo, el período que correspondió a concentraciones altas de polen en el aire. Las correlaciones entre la temperatura y las concentraciones de polen de Fraxinus, Alnus y Cupressaceae durante la TPP, los períodos prepico y postpico fueron por lo general significativos (p < 0.05) y negativos. Por lo tanto, la temperatura influyó en la presencia de estos tipos de polen en el aire antes de la floración (octubre-noviembre), lo cual creó las condiciones necesarias para salir del estado metabólico en reposo e iniciar la especialización y el desarrollo de los meristemos florales (floración) y la producción de polen. De forma subsecuente, los aumentos en el fotoperiodo a finales de diciembre y la elevación de la temperatura produjeron un incremento de la presencia y la abundancia de polen en el aire que coincide con los reportes de los estudios aerobiológicos llevados a cabo en Monterrey y la Ciudad de México, que indican que el período de floración de Fraxinus, Cupressaceae y Alnus ocurrió durante los meses fríos de la temporada seca de diciembre a marzo.
La variación intra-diurna de polen en el aire se relaciona a la dehiscencia de las anteras, que es un mecanismo en las plantas que incluye los procesos de diferenciación con blancos específicos y de degeneración celular; en combinación con un aumento de la temperatura y disminución de la HR durante el día, este mecanismo determina la apertura de las anteras y la exposición de los granos de polen a las corrientes de aire después del mediodía. En el valle de México, la temperatura aumenta hacia el mediodía junto con la fuerte radiación solar y la caída en la HR genera una diferencia significativa en la cantidad de agua presente en el aire en la mañana y después de mediodía, que está entre 60 y 65% durante la temporada seca y 40% durante la temporada de lluvias. Por lo tanto, la condición de humedad relativa baja en el aire después del mediodía contribuyó a 73, 60 y 55% de polen de Fraxinus, Cupressaceae y Alnus, de manera respectiva, que se observó en las concentraciones más altas a las 13 horas y concentraciones altas mantenidas durante la tarde.
Los patrones diarios de viento favorecen la convergencia de aire en los niveles bajos del Valle de la Ciudad de México, lo que permite la acumulación de polen, y alcanzar su concentración máxima alrededor de mediodía. Este patrón de variación coincidió con los resultados obtenidos por Bronillet-Tarragó para la región del norte de la Ciudad de México y con Salazar-Coria para la región del sur.
Los bosques de coníferas dominan las cadenas montañosas que delimitan el Valle de México hacia el sur, suroeste y sureste, y se asocian con bosques mixtos en las regiones del sur y suroeste de Ciudad de México en las Sierras de las Cruces y Ajusco-Chichinautzin, que están dominadas por árboles de Fraxinus, Alnus, Cupressus, Juniperus y Taxodium. Las especies de Quercus se distribuyen en el Valle de México y se producen de forma natural en bosques de roble, roble-pino y pino, así como en mezclas de Abies, Pinus, Juniperus y bosques mesófilos de montaña situados hacia las regiones del sur y suroeste de la ciudad y bosques de roble hacia el norte. En general, la vegetación predominante dentro y en la periferia del Valle de México está representada por bosques de coníferas al suroeste y sureste; bosques de hoja ancha dentro del área urbana y al oeste; bosques de coníferas-hoja ancha al suroeste y el sur; pastizales primarios al noreste; pastizales introducidos al suroeste, sur y sureste; matorral xerófilo en el norte, noreste y sur; agricultura de riego hacia el sureste; y agricultura de temporada al sureste, sur, suroeste y norte de la ciudad y en la periferia.
Otros tipos de polen producidos por Casuarina, Liquidambar, Myrtaceae (Eucalyptus sp., y Callistemon sp.), Schinus y Morus corresponden a especies introducidas que se utilizan de forma amplia para la reforestación de áreas verdes (parques, jardines y crestas), con algunas especies utilizadas como plantas ornamentales en el Valle de México.
En México, hay 206 géneros en la familia Poaceae, de los cuales 49 son especies introducidas; esta vegetación representa especies que constituyen la comida base de la población (maíz, arroz, trigo, sorgo, avena, centeno, cebada, caña de azúcar), con especies silvestres y cultivadas utilizadas como forraje, tales como Avena sp., Hordeum sp., Dactylis sp. y Festuca sp., y otros géneros utilizados como gramíneas formadoras de césped en zonas urbanas verdes de la Ciudad de México, como Lolium sp., Pennisteum sp. y Cynodon sp.
El ciclo de vida anual o perenne de las distintas especies de la familia Poaceae se controla principalmente por factores ambientales, como la lluvia, la temperatura, y el fotoperiodo, que influyen en el crecimiento y el desarrollo de las plantas y producen diferentes comportamientos fenológicos. En México, los estudios aerobiológicos reportaron la presencia de Poaceae durante todo el año, con un aumento durante la época de lluvias (junio-octubre). Estos resultados coinciden con los reportados en este estudio con respecto a la presencia ininterrumpida de polen de gramíneas durante el año, lo que puede atribuirse a la variabilidad de los tiempos de floración de los 76 géneros de gramíneas del Valle de México; sin embargo, los resultados de este estudio son inconsistentes con los estudios de Rosales-Lomeli y Rocha-Estrada et al, quienes encontraron que la temporada de lluvias coincidió con el período de incremento del polen para la delegación de Coyoacán. En el presente estudio, las concentraciones más altas ocurrieron principalmente en diciembre (temporada seca), y al correlacionar la cantidad de polen con los factores meteorológicos, se encontró que coinciden un aumento de la temperatura y la magnitud del viento, y la disminución de las precipitaciones y la humedad relativa con la ocurrencia incrementada de estos pólenes en la atmósfera, lo que es consistente con la mayoría de los datos sobre Poaceae, según lo reportado por Bronillet-Tarragó, Salazar-Coria y Torres-Valdos.
Los resultados aquí presentados pueden ser causados por la adaptación fisiológica (vernalización) de ciertas especies (pastos de invierno), y el período de incidencia incrementada de polen (diciembre-enero) puede ser también influenciado por la floración de pastos invernales no nativos (tales como Poa sp., Lolium sp., y Festuca sp.), que se utilizan en el Valle de México para la producción de forraje. En general, el desarrollo y el crecimiento de estas especies se favorecen por los cambios ambientales (clima y suelo) en el área, con las plantas que utilizan los recursos abióticos de manera más eficiente que las especies nativas.
La familia Urticaceae en el Valle de México es representada por tres géneros: Parietaria sp. con una especie (P. Pensylvanica Muhl.); Urtica sp. con cinco especies (U. chamaedryoides Pursh., U. dioica L., U. mexicana Liebm., U. subincisa Benth. y U. urens L.) y Soleirolia sp. con una especie (S. soleirolii). En este estudio, el polen de esta familia se registró durante todo el año.
Con respecto a la dispersión del polen en el aire, es importante señalar que casi toda la región urbana del Valle de México se encuentra en una zona de convergencia de vientos, que se mueve casi al unísono de acuerdo a los vientos dominantes. Por lo tanto, el material aerotransportado tendrá un cierto tiempo de residencia antes de que se deposite; sin embargo, el transporte de polen fuera del área urbana es difícil, lo que implica que deben ocurrir vientos superficiales extremos o transporte vertical más grande para facilitar su expulsión en niveles más altos. Determinar la contribución de estos mecanismos está más allá de los objetivos del presente estudio.
Los vientos del SE y SO transportan principalmente granos de polen de los árboles, lo cual favorece el aumento de este tipo de polen en el aire de la ciudad, junto con el polen de fuentes locales, tales como parques y jardines. Más de 8000 árboles Fraxinus se registraron en la Ciudad Universitaria y el Bosque de Chapultepec por sí solos. Además, los vientos del noreste y noroeste de la ciudad favorecen el aumento del polen de las plantas herbáceas en el aire.
5. Conclusión
En este estudio, se desarrolló el primer calendario polínico para el Ciudad de México, que incluye una gran variedad de taxones, muchos de los cuales muestran una larga TPP (con colas largas) y pueden permanecer durante todo el año. El análisis y la comparación de los valores diarios, mensuales y anuales mostraron que la presencia y la abundancia de los principales tipos de polen aeroalergénico en la atmósfera fueron especies de Fraxinus, Cupressaceae y Alnus, que se producen durante los períodos de diciembre a marzo, mientras que el polen aerotransportado de varias especies de Poaceae y Urticaceae se produjo durante todo el año. La variación en la concentración de polen mostró que las más grandes variaciones intra-diurnas se produjeron durante la segunda mitad del día.
El aumento de la temperatura se asoció con la presencia de polen en el aire, mientras que el aumento de la precipitación pluvial y la HR se asoció con una disminución de polen en el aire.
Grandes extensiones del Valle de México tienen condiciones atmosféricas que podrían ser propicias para la acumulación de partículas en el aire, como el polen. Los vientos anómalos desde el sureste dominaron la variabilidad del viento en la superficie durante los primeros meses de 2010. Estos patrones indujeron valores extremos en la convergencia del viento en los niveles más bajos de la atmósfera, que fueron propicios para la acumulación de polen en el sitio de muestreo. Los autores sugieren que estas condiciones se relacionan con la fase de calentamiento del fenómeno de Oscilación Meridional El Niño (2009-2010); sin embargo, se requieren más investigaciones. Por ejemplo, las investigaciones de los vientos en la fase fría y las condiciones atmosféricas asociadas proporcionarían información importante sobre la cantidad de polen disponible.



Centro Regional de Alergia e Inmunología Clínica CRAIC, Hospital Universitario “Dr. José Eleuterio González” UANL, Monterrey, México

Dra. med. Sandra Nora González Díaz          Jefe y Profesor
Dra. Marisela Hernández Robles                   Profesor
Dra. Alma Belén Partida Ortega                    Residente 2° Año
Dra. Alejandra Macías Weinmann                 Profesor


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