Programa de Apoyo a la Realización de Proyectos de Investigación para

Estudiantes Universitarios en la Facultad de Ciencias

Evaluación de tratamientos

pre-germinativos en especies

de matorral costero

Responsables del proyecto: Andrea Garay, Anaclara Guido, Verónica

Piñeiro y Matías Zarucki.

Colaboradores: Patricia Mai, Dominique Mourelle, Mariana Vianna.

Marzo 2010

Resumen

La zona costera uruguaya presenta gran diversidad de ambientes y

especies (38 % de las reportadas para Uruguay), donde una de las principales

asociaciones es el matorral costero. Actualmente, la costa uruguaya se

encuentra amenazada por actividades humanas, lo que podría generar la

extinción de especies características y la desaparición de los matorrales, que

constituyen una etapa leñosa pionera en la colonización de las dunas. La

preservación de éstas depende de la adopción de medidas de conservación y

restauración. Un hecho determinante para la conservación de estas áreas es el

aporte de información para la generación de pautas de restauración ecológica,

que permitan recuperar zonas costeras altamente impactadas. En este sentido,

es fundamental contar con conocimientos sobre la ecología y los mecanismos

de germinación de las especies. Por este motivo, esta investigación busca

evaluar las respuestas de germinación frente a distintos tratamientos pre-

germinativos en Dodonaea viscosa (chirca de monte) y Schinus engleri (molle

rastrero). La colecta de frutos se realizó en Punta Espinillo (Montevideo) y

Punta Ballena (Maldonado). Se realizó un diseño experimental factorial que

consistió en cuatro tratamientos pre-germinativos: escarificación mecánica,

exposición a ácido sulfúrico, maceración con agua a 80 ºC y situación control.

Cada tratamiento consistió en cuatro réplicas con 10 semillas cada una. En

almácigos se colocó una única semilla por pocillo a profundidad estándar. La

experiencia se instaló en el invernáculo del Museo y Jardín Botánico “Prof.

Atilio Lombardo” de Montevideo, a temperatura controlada (20 ºC) y con riego

estandarizado por aspersión. Para cada especie, se determinó el porcentaje de

germinación semanal de cada tratamiento. Como resultado, se observó que

para ambas especies, la escarificación mecánica fue el tratamiento pre-

germinativo más efectivo. Esto podría estar asociado al ambiente costero

donde comúnmente se encuentran D. viscosa y S. engleri, ya que en los

matorrales costeros, la arena podría un importante agente abrasivo que

produce la escarificación mecánica de las semillas.

Antecedentes

Uruguay posee una línea de costa de aproximadamente 450 km sobre el

Río de la Plata y 220 km sobre la costa atlántica (Chebataroff, 1973). A lo largo

de ésta se constituyen un conjunto de formaciones vegetales estrechamente

relacionadas con las características geomorfológicas y topográficas costeras

(Fagúndez & Lezama, 2005; Delfino & Masciadri, 2005). Las diferencias en las

características edáficas, tales como, contenido de nutrientes, disponibilidad de

agua, posición topográfica, material madre y el tiempo de evolución, determina

un mosaico de ambientes xerófilos, hidrófilos y mesófilos (Fagúndez & Lezama,

2005; Alonso-Paz & Bassagoda, 2006). Fagúndez & Lezama (2005) definen a

los bosques, matorrales y herbazales como formaciones vegetales costeras.

Los matorrales psamófilos, junto con los bosques psamófilos,

caracterizan los campos de dunas del litoral platense y atlántico del Uruguay, y

constituyen formaciones únicas en la región debido a la particular asociación de

especies vegetales y a su localización (Alonzo-Paz & Bassagoda, 1999). Estos

matorrales xerófilos se encuentran asociados a las dunas fijas y se clasifican

en dos tipos: matorrales de arena (o de Candela) y matorrales espinosos.

Los matorrales de Candela presentan un estrato arbustivo de Dodonaea

viscosa (Candela), de uno a dos metros de altura y un estrato herbáceo

dominado por gramíneas. Se distribuye a lo largo del litoral platense desde

Colonia hasta Canelones (Fagúndez & Lezama, 2005).

El matorral espinoso costero presenta fisonomía achaparrada y está

constituido por arbustos y árboles de porte arbustivo, la mayoría espinosos, de

no más de 3 m de altura (Alonso-Paz & Bassagoda, 1999). Las especies

dominantes son Colletia paradoxa “Espina de la cruz”, Schinus engleri var

uruguayensis “Molle rastreo”, Celtis iguanaea “Tala trepador”, Scutia buxifolia

“Coronilla”. Es común encontrar la única gimnosperma nativa Ephedra

tweediana y cactáceas como Cereus hildmannianus uruguayanus y Opuntia

arechavaletai. Asimismo, presenta tres especies exclusivas, Senecio

argentinus, Notocactus scopa var marchesii y Opuntia aurantiaca (Alonso-Paz

& Bassagoda, 1999). Se distribuye desde San José hasta Rocha. Esta

formación aparece muy fragmentada, en parches reducidos (Fagúndez &

Lezama, 2005).

El matorral espinoso costero es una etapa leñosa pionera en la

colonización de las dunas que lleva a la fijación natural y a la formación de

suelo en los campos de dunas próximos a la playa (Alonso-Paz & Bassagoda,

1999). El bosque psamófilo es una etapa posterior estable, que se desarrolla

en lugares relativamente protegidos de los vientos dominantes y del rocío

salino (Alonso-Paz & Bassagoda, 1999).

Actualmente, estas formaciones costeras están amenazadas de

extinción a causa de actividades humanas, tales como la forestación, turismo,

urbanización y fraccionamiento de las tierras, incendios, minería y actividades

agropecuarias (Fagúndez & Lezama, 2005). La forestación con especies

exóticas (Pinus sp. y Acacia longifolia) produce impactos negativos directos

sobre la costa y su vegetación característica. Estas y otras especies

introducidas ahora se reproducen espontáneamente y han invadido

prácticamente toda la costa, ocupando así el espacio que le corresponde a este

tipo de formaciones. Las modificaciones más importantes se relacionan con el

desarrollo turístico, lo que implicó el fraccionamiento de las tierras, la

construcción de carreteras, ramblas, calles y viviendas (Guayubira, 2008). La

sucesión de modificaciones que ha sufrido el paisaje costero ha fragmentado y

reducido la extensión del mismo (Campo et al., 1999), limitando así la

vegetación original a áreas relictuales y generando la fijación de dunas móviles

(Carrere, 1990; Delfino et al., 2005).

Justificación

La zona costera platense y atlántica uruguaya se caracteriza por

concentrar una gran diversidad de ambientes y especies en una estrecha franja

de forma irregular. Allí, se han identificado 848 especies vegetales indígenas, lo

que representa el 37,63% del total de especies reportadas para el Uruguay

(Fagúndez & Lezama, 2005), constituyendo el bosque y el matorral espinoso

psamófilo las asociaciones principales (Alonso-Paz & Bassagoda, 2002).

La región platense de Montevideo, Canelones y Maldonado tiene el

mayor índice de crecimiento de población del país de los últimos 10 años, lo

que tiene como principal consecuencia la destrucción de estos ambientes

intermedanos debido a la urbanización y forestación (Alonso-Paz & Bassagoda,

2002). Según Alonso-Paz (2005), las probabilidades de supervivencia del

bosque y el matorral psamófilo dependen de la adopción de medidas urgentes

de protección.

La desaparición de los últimos parches de bosque y matorral espinoso

psamófilo existentes implicaría, no solo la pérdida de formaciones vegetales

costeras únicas en la región, sino también la consecuente extinción de

especies endémicas como Porophyllum brevifolium, Notocactus tabularis,

Acicarpha obtusisepala y Senecio matfeldianus (Alonzo-Paz & Bassagoda,

1999; Fagúndez & Lezama, 2005).

Por otro lado, estas formaciones vegetales contribuyen al mantenimiento

de la dinámica geomorfológica de la costa, a través de la fijación de dunas,

formación de suelo, transporte de arena, entre otros procesos (Panario &

Gutiérrez, 2005).

Un hecho determinante para la conservación de estas áreas es el aporte

de información para la generación de pautas de restauración ecológica, que

permitan recuperar zonas altamente impactadas de bosque y matorral espinoso

psamófilo. En este sentido, es fundamental contar con material biológico

(germoplasma) de especies nativas características de estas asociaciones

vegetales, fundamentalmente de las constituyentes de los matorrales costeros

que, como se ha dicho anteriormente, es la etapa leñosa pionera en la

colonización de las dunas que lleva a la fijación natural y a la formación de

suelo en los campos de dunas próximos a la playa (Alonso-Paz & Bassagoda,

1999). Esta información es necesaria entonces para implementar adecuadas

medidas de restauración del paisaje.

En los proyectos de restauración, a menudo se utilizan semillas de

especies que requieren de un previo tratamiento para su exitosa germinación.

Entre éstos se destaca la escarificación, que consiste en el ablandamiento de

las capas más externas de la semilla, puede ser mecánica, imbibición en agua,

ácidos, remojo en aguas a altas temperaturas, entre otras (Faría et al., 1996).

Sin embargo, en ocasiones se desconoce cuáles son los tratamientos

adecuados para su germinación, e incluso muchas veces los datos sobre la

ecología de estas especies son escasos. Los ensayos y protocolos de

germinación permiten conocer la capacidad germinativa del banco de

germoplasma, lo que a su vez permite evaluar la metodología de conservación

en ese banco y su adecuación para cada especie en particular. Por otro lado,

permiten conocer si las semillas presentan dormancia, de qué tipo y cómo

interrumpirla. De esta manera, se podría conocer el mejor procedimiento para

hacerlas germinar cuando sea necesario. Asimismo, permiten conocer mejor la

fenología y ecología de una especie. A partir de éstos, podemos inferir cuál es

el período y las condiciones más favorables para la germinación y el

establecimiento de plántulas en la naturaleza (URL).

En plantas endémicas, raras o amenazadas es muy importante hacer

estos estudios cuando todavía se dispone de suficientes semillas en el campo y

su recolección no supone una amenaza para la población (URL). En este

sentido, es que se hace imperativa la necesidad de conocer los mecanismos de

germinación de dos especies características de los matorrales costeros

uruguayos: Dodonaea viscosa y Schinus engleri, constituyentes de esa etapa

leñosa pionera en la colonización de las dunas.

Objetivos

- Evaluar la respuesta de la germinación en D.viscosa y S. engleri frente

a diferentes tratamientos pre-germinativos.

Materiales y Métodos

Selección de la zona de estudio

Los sitios de estudio fueron Punta Espinillo en el departamento de

Montevideo (34º50'S y 56º24'O) y Punta Ballena en Maldonado (34°54'S y

55°02'O), áreas propuestas por Fagúndez & Lezama (2005) para su

conservación (Figura 1). En Punta Espinillo existe una zona representada por

matorrales de Candela, siendo Dodonaea viscosa una especie representativa

de este sitio. En Punta Ballena dominan matorrales espinosos psamófilos,

siendo Schinus engleri una especie de gran relevancia en esta zona (Alonso &

Bassagoda, 1999). Estos sitios fueron elegidos en función de su fácil acceso,

relativamente baja perturbación, la distancia que existe entre ellos, y

fundamentalmente debido a que pertenecen a la costa platense.

Figura 1. Sitios de colecta: Punta Espinillo, Departamento de Montevideo, y Punta Ballena,

Departamento de Maldonado, Uruguay.

Selección de individuos

Se seleccionaron en el campo individuos de D. viscosa y S. engleri que

fuesen jóvenes, con frutos sanos y maduros, no parasitados, con un buen porte

y accesibles a la colecta. No se colectaron frutos del suelo, para poder

asegurar la procedencia de los mismos.

En el mes de diciembre de 2008, en Punta Espinillo fueron muestreados

7 individuos de D. viscosa, mientras que en Punta Ballena se colectaron frutos

de 11 ejemplares de S. engleri en agosto del año siguiente. Todos los

individuos cosechados fueron geo-referenciado con un GPS Garmin Venture

HC, al tiempo que se le colocaba una marca con un código de identificación.

Dodonaea viscosa Jacq.

Familia: Sapindaceae. Nombre común:

Candela, Chirca de monte. Arbusto de

hojas simples, alternas, de margen

entero y lustrosas. Frutos vistosos,

rojos bi-trialados. Se encuentra

principalmente en ambientes secos,

matorrales en serranías y arenales

costeros. Foto: A. Guido. Brussa &

Grela, 2008.

Schinus engleri F.A. Barkley

Familia: Anacardiaceae. Nombre

común: molle rastrero. Arbusto o árbol

pequeño con ramas agudo espinosas.

Hojas dispuestas en braquiblastos,

simples, alternas y glabras. Fruto

drupa violáceo negruzca. Se

encuentra principalmente en bosques

serranos y marítimos. Foto: D.

Mourelle. Brussa & Grela, 2008.

Procesamiento de los frutos

Una vez colectados los frutos, éstos fueron llevados al Laboratorio de

Ecología Terrestre de Facultad de Ciencias - UDELAR, donde se realizó el

procesamiento de los mismos.

En una primera instancia, se contabilizó y pesó la totalidad de los frutos,

y se clasificaron en sanos y atrofiados, estos últimos fueron descartados.

Posteriormente, del grupo de frutos sanos, se extrajeron las semillas y se

discriminaron las aparentemente viables de aquellas que poseían algún tipo de

daño (mecánico, por hongos o insectos).

Tratamientos pregerminativos

Las semillas fueron sometidas a cuatro tratamientos pregerminativos

diferentes: escarificación mecánica, exposición a ácido sulfúrico, maceración

con agua caliente y situación control. Esta etapa del experimento se realizó en

el Laboratorio del Museo y Jardín Botánico “Prof. Atilio Lombardo” de

Montevideo.

La escarificación mecánica fue realizada utilizando una lija N°120 hasta

exponer el embrión. Este mecanismo corrosivo es análogo a los daños que

pueden sufrir las semillas por el transporte que se genera en los ambientes

costeros arenosos de nuestro país.

Otras semillas fueron sumergidas en un recipiente con ácido sulfúrico al

5% durante 2 minutos, seguido de un lavado con agua corriente. Esto simula la

exposición a ácidos que sufre la semilla en el tracto intestinal de los animales,

debilitando químicamente la testa.

La maceración se realizó sumergiendo las semillas en agua a 80°C por

10 minutos. Luego, las mismas fueron sumergidas por 12 horas en agua a

temperatura ambiente. Este proceso hidrata las semillas.

Por último, algunas semillas no fueron expuestas a ningún tratamiento,

sino que fueron mantenidas tal como se obtienen de los frutos. Ésta es la

situación control del experimento.

Diseño experimental

Para cada especie se generó un pool o bulk homogéneo de semillas, del

cual las semillas fueron tomadas al azar. El diseño experimental factorial

estuvo constituido por los cuatro tratamientos pregerminativos descriptos

anteriormente (escarificación mecánica, exposición a ácido sulfúrico,

maceración con agua caliente y situación control), cuatro réplicas y 10 semillas

por tratamiento, para cada especie seleccionada. Se realizaron evaluaciones

cada siete días, donde se registró el porcentaje de germinación para cada

réplica de cada tratamiento. Se definió como “semilla germinada” cuando la

radícula del embrión fue visible a simple vista.

Montaje del experimento

La siembra se realizó en almacigueras convencionales, en donde se

colocó una única semilla por pocillo mediante la utilización de una pinza a

profundidad estándar (profundidad equivalente a una vez y media el diámetro

de la semilla). El sustrato utilizado fue el mismo en todos los casos, constituido

por compost y arena (1:2).

Las almacigueras fueron instaladas en el invernáculo del Museo y Jardín

Botánico “Prof. Atilio Lombardo” de Montevideo, a temperatura controlada (20

ºC) y con riego estandarizado (tres veces por semana) por aspersión.

Resultados

En ambas especies, los resultados obtenidos muestran que existen

diferencias entre los porcentajes de germinación de los tratamientos pre-

germinativos.

En lo que refiere a D. viscosa, las semillas sometidas al tratamiento de

escarificación mecánica fueron las más exitosas en cuanto a la velocidad de

germinación, ya que fueron las únicas en germinar la primera semana de

experimento (7.52%), y alcanzaron valores superiores al 70% al cabo de 14

días (Figura 2). Para ese entonces, las semillas sometidas a los otros

tratamientos recién comenzaron a germinar, con porcentajes menores al 20%

(Figura 2). A partir de la cuarta semana, se observó que los porcentajes de

germinación se mantuvieron prácticamente constantes. Por otro lado, al final

del experimento D. viscosa registró su máximo porcentaje de germinación en

aquellas semillas que fueron sometidas a la escarificación mecánica,

alcanzaron un valor promedio 78.27 %. Además, las que fueron previamente

maceradas con agua caliente registraron un valor promedio de 67.17 %. Sin

embargo, para las semillas expuestas a ácido sulfúrico se observó un valor de

9.35 %. El tratamiento pre-germinativo que registró menor porcentaje de

germinación fue el control, con valores de 2.5% (Figura 2).

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5 6

Tiempo (semanas)

Porc

enta

je d

e ge

rmin

ació

n ac

umul

ado

(%)

ControlÁcido sulfúricoMaceración con agua Escarificación mecánica

Figura 2. Porcentaje de germinación de cada tratamiento pre-germinativo a lo largo del

experimento para Dodonaea viscosa. En barras se representa el error estándar.

La germinación de S. engleri se observó a partir de la segunda semana

de experimento, en los tratamientos escarificación mecánica y control, con

porcentajes de 22.5% y 2.5%, respectivamente (Figura 3). Por otro lado, se

observó que a partir de la cuarta semana los porcentajes de germinación se

mantuvieron prácticamente constantes (Figura 3). Al concluir el experimento, el

máximo porcentaje registrado fue de 30%, en el tratamiento de escarificación

mecánica (Figura 3). En la situación control se observó un 15%, mientras que

las semillas previamente expuestas a ácido sulfúrico registraron un promedio

de 5% (Figura 3). El tratamiento pre-germinativo que registró menor porcentaje

de germinación fue la maceración con agua caliente, con un promedio de 2,5%

(Figura 3).

0

20

40

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Tiempo (semanas)

Porc

enta

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rmin

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n ac

umul

ado

(%)

ControlÁcido sulfúricoMaceración con aguaEscarificación mecánica

Figura 3. Porcentaje de germinación de cada tratamiento pre-germinativo a lo largo del

experimento para Schinus engleri. En barras se representa el error estándar.

Discusión

A partir de los resultados obtenidos, es posible concluir que para ambas

especies la escarificación mecánica de las semillas es el tratamiento pre-

germinativo más efectivo para su germinación. Esto podría estar asociado al

ambiente costero donde comúnmente se encuentra D. viscosa y S. engleri. En

los matorrales costeros, la arena podría ser un importante agente abrasivo que

produce la escarificación mecánica de las semillas.

En lo que refiere a D. Viscosa, la aplicación de la escarificación

mecánica así como la maceración con agua, fueron los dos tratamientos

pregerminativos más exitosos. Debido a la mejor respuesta a la germinación

con la aplicación de estos tratamientos frente al control, es posible plantear que

esta especie presenta algún tipo de dormancia, en este sentido nuestros

resultados concuerdan con Baskin & Baskin (2004), quienes la clasifican como

una especie con latencia física.

En relación al éxito de los diferentes tratamientos, nuestros resultados

coinciden con el trabajo de Phartyal et al. (2005), ya que estos autores señalan

que para D. viscosa la escarificación mecánica es más eficiente que la

sumersión en agua caliente. Sin embargo, en el trabajo Martínez-Pérez et al.

(2006) la inmersión en agua caliente fue el tratamiento más efectivo para las

semillas de esta especie. Esta diferencia podría deberse a variaciones que

existen entre las poblaciones, ya que se observó que en distintas regiones del

mundo D. viscosa tiene diferentes requisitos para su efectiva germinación. Esto

podría sugerir que existe variación geográfica en los mecanismos que

determinan su latencia.

En lo que refiere a S. engleri, la escarificación mecánica también fue el

tratamiento más exitoso, ya que fue en el que se registró el mayor porcentaje

de germinación. Sin embargo, los porcentajes fueron relativamente bajos ya

que ningún tratamiento alcanzó el 50% de germinación. Esto podría deberse a

que quizá ningún tratamiento pre-germinativo de los seleccionados para este

experimento es el adecuado para S. engleri. Por otra parte, la aplicación del

tratamiento maceración con agua caliente y la exposición a ácido sulfúrico

tuvieron un efecto inhibitorio en la germinación de esta especie, ya que fueron

menores que la situación control.

A modo de perspectiva, se propone ampliar la selección de especies y

tratamientos de forma tal de poder contribuir en mayor medida a la generación

de conocimiento sobre la germinación de especies características de

matorrales costeros del Uruguay.

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Agradecimientos

Agradecemos a Alejandro Brazeiro, Carlos Brussa, Julián Gago y Liliana

Delfino, por la disposición del uso de las instalaciones en las instituciones y

laboratorios en que se realizaron diferentes etapas de este proyecto. Así como

a los compañeros Gerardo Parodi, Verónica Pinelli, Mercedes Souza, Bettina

Porta, Natalia Zaldúa, César Fagúndez, Luciano Liguori y Luis López; quienes

nos brindaron su apoyo y colaboración en las actividades de colecta de frutos,

análisis en el laboratorio, montaje del experimento y seguimiento del mismo en

el vivero.