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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