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POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS ANÁLISIS DE LA DISTRIBUCIÓN DE LA SUBFAMILIA BIBLIDINAE (LEPIDOPTERA: NYMPHALIDAE) EN MÉXICO MEDIANTE EL USO DE UN MODELO PREDICTIVO T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE M A E S T R A E N C I E N C I A S B I O L Ó G I C A S ( S I S T E M Á T I C A ) P R E S E N T A MARYSOL TRUJANO ORTEGA TUTOR PRINCIPAL DE TESIS: M. EN C. MOISÉS ARMANDO LUIS MARTÍNEZ, FACULTAD DE CIENCIAS, UNAM COMITÉ TUTORAL: DR. ENRIQUE MARTÍNEZ MEYER, INSTITUTO DE BIOLOGÍA UNAM. DR. JORGE SOBERÓN MAINERO, BIODIVERSITY INSTITUTE, THE UNIVERSITY OF KANSAS MÉXICO, D. F. OCTUBRE, 2012 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Agradecimientos Académicos Agradezco a la Dirección General de Estudios de Posgrado (DGEP) y al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) por otorgarme la beca de posgrado de excelencia durante mis estudios de maestría. También agradezco al programa Theodore Roosevelt Memorial Fund (American Museum of Natural History) por que mediante su apoyo, pude iniciarme en la ciencia independiente. Muhas gracias a mi comité tutoral: el M. en C. Moisés Armando Luis Martínez, el Dr. Enrique Martínez Meyer y el Dr. Jorge Soberón Mainero; por sus comentarios durante el desarrollo del trabajo, por acceder a evaluarme y con ello tener un comité de calidad. Gratitud enorme a los miembros de mi jurado, el Dr. Jorge Enrique Llorente Bousquets, la Dra. Tania Escalante Espinosa y el Dr. Alejandro Zaldívar Riverón; sus comentarios fueron de gran valor para la culminación y mejora de esta aportación. Gracias… Armando Luis, por aceptar el reto de ser mi tutor durante tanto tiempo y orientarme cuando fue necesario. Sobre todo te agradezco la libertad que me has otorgado hasta hoy y los valores que logré desarrollar al observarte continuamente. Por las lecciones académicas y administrativas, pero más aún por las enseñanzas de vida que son invaluables. Y más que nada, por comprender que el crecimiento tiene más de una dirección y el ritmo es diferente en cada alumno. Gracias por dejarme volar y caer y ayudarme a volar de nuevo y más alto. Para ti, mi amistad incondicional. Dr. Jorge Llorente, por considerarme parte del equipo y por tus pláticas de interés académico y de culminación de ciclos, que espero haber entendido. Te agradezco tu preocupación para que concluyera mi sueño cada vez que hablabas conmigo, así como por los empujones cuando me detenía. Tania Escalante, por darme un camino alternativo cuando sentía que no había más oportunidades, eso fue esperanzador. Reconozco tu amistad, disposición y apoyo incondicional. Agradezco tu paciencia y la guía que me brindas cuando estoy perdida. Te admiro. Alejandro Zaldívar, por esta aventura de trabajo en equipo, por confiar en mí sin tener antecedentes y por la colaboración. Por considerarme en los planes futuros. Dr. Juan José Morrone, por tu interés, tu tiempo y tus consejos siempre útiles y oportunos. Dr. Adrián Nieto, el M. en C. Enrique González Soriano y la Dra. Valeria Souza por su confianza, amistad y colaboración, y ser parte de esta nueva forma de hacer ciencia en equipo. M en C. Isabel Vargas y Dra. Roxana Acosta, por su disposición en resolver mis dudas técnicas y facilitarme literatura. A los que llevan gran parte de la responsabilidad de como soy, mis padres Juana Ortega y Luis Alfredo Trujano y hermanos Rosalia, César y Karla; quienes caminan o caminaron delante y al lado. Les agradezco su fortaleza, entereza y responsabilidad. A mi otra familia, Rox, Luis, Pepe quienes me enseñan que al final la vida puede dar un giro total y volver a tomar el curso. A mis sobrinos por ser tan inteligentes. A mis otros hijos Mariana, Micky, Palomita y mi hijo perrito Goyis, quienes son toda una aventura y con los que paso los mejores momentos de mi vida, aunque me vuelvan loca. A mis viejos, Rafael Ortega y Herminio Mendoza, a quienes me hubiera gustado enseñarles esto y tratar de explicárselos aunque no me entendieran nada. Alex, por ser compañero de vida, por tu disposición y por ser un padre excelente sin el cual yo no podría hacer lo que me gusta. Por soportarme. Kin, mi favorito por que es el único, quien llegó para quedarse y desafiar mi paciencia, inteligencia, responsabilidad, destreza y fortaleza. Gracias por tus comentarios siempre atinados y tus consejos sencillos (y por eso sabios) cuando a mi vida llega el caos. Por tus chistes malos y tu poca paciencia en este proceso, lo que me ayudó a acelerar el proceso. Caminar la vida junto a ti es lo más genial que conozco. A mis brujas queridas, amigos cercanos e imaginarios: Jose Luis, Alejandra, César Ríos, Germán, Rick, Charly (por ser un torbellino refrescante), Arturo Contreras, Maricela Nieto, Arturo Misantla, Jafet y los que se me pasaron. Por los (re) encuentros, y viva el internet que siempre nos mantendrá comunicados. A las amsterdarianas, que siempre me apoyan: Bety, Alma, Pili, Claudia, Maluz, Male, Cristi, Adri y Claudia Burguete. A la comunidad Nexhie, sobre todo a Paty Camargo por el apoyo. A mi grupo de herpetólogos favorito, Luis Canseco, Rubí Meza, Itzúe Caviedes, Israel, Manuel Feria, Alberto, Manuel artista, Carlos, Marielena y Norma Manríquez. Quizá pronto este de acuerdo en la existencia de las especies parafiléticas. Uri, el más reciente de mis amigos, con quién he podido ver un mundo académico y laboral lleno de posibilidades que va de la mano con los sueños e intereses personales. Larga vida a la colaboración. Por toda la ayuda técnica y personal que me brindaste y que me ayudarón a elaborar y culminar este trabajo y esta etapa. ¡Gracias yuris! Arturo, Jessica y Nayeli (si aún existe), mis alumnos y amigos, por su tiempo y paciencia. Espero guiarlos de la manera más ética, crítica y gozosa. Dicen que echando a perder se aprende. Les prometo que con los subsecuentes lo haré mejor. A Héctor, a quién lo eché a perder indirectamente, pero cuenta. Finalmente, mi gratitud más grande para Omar, quien ha vivido conmigo todo el proceso. ¡Gracias por todo! Sin ti no hubiera podido llegar. Gracias por curarme los rasguños, por la diversión, el aprendizaje y las discusiones. Crecer duele, pero ahí la llevamos. ¡Este camino ha sido tan largo! Pero, por fin termina y deja posibilidades infinitas. "Todo dura siempre un poco más de lo que debería" Julio Cortázar Al sol de todos mis días, Kin. No importa la perfección, y el tiempo es relativo. Lo relevante es seguir creando el camino. El crecimiento viene de todos lados y a cada instante. He tenido la fortuna de crecer en muchos aspectos y ver un mundo diferente. Índice Resumen 1 Abstract 3 Introducción 5 Capitulo I Estado del conocimiento y análisis histórico de datosde la subfamilia Biblidinae (Papilionoidea:Nymphalidae) en México. 9 Capitulo II El papel de las colecciones científicas en los análisis de la biodiversidad: el caso de la megabase Mariposa. 26 Capitulo III Patrones de riqueza de especies de Biblidinae en México. 54 Apéndice I. Lista de especies de la subfamilia Biblidinae (Rhopalocera: Papilionoidea). 122 Apéndice II. Mapas de distribución geográfica de las especies de la Subfamilia Biblidinae (Rhopalocera: Papilionoidea) en México. 125 Apéndice III. Estimación de riqueza y nivel de muestreo de Biblidinae en México. 148 Apéndice IV. Diferencias en las posiciones de los cuadrantes según la riqueza observada y estimada. 153 1 Resumen La riqueza de especies es uno de los parámetros más usado para describir y comparar faunas, comunidades ecológicas y áreas geográficas. También es uno de los principales factores de evaluación en la toma de decisiones sobre aprovechamiento o conservación de recursos. El conocimiento sobre la riqueza de especies, a menudo se basa en los ejemplares alojados en las colecciones científicas. Los datos de distribución de las especies frecuentemente se asumen como confiables y se obtienen patrones a partir de ellos, sin cuestionar que tan fiables o reales son estos patrones. Este trabajo pone a prueba la veracidad de los patrones de riqueza de Biblidinae (Lepidoptera: Nymphalidae) de México, por medio de la depuración de datos y el uso de métodos predictivos. La subfamilia Biblidinae tiene 90 especies con distribución en México y un alto grado de endemismo. Esta subfamilia de mariposas está bien conocida a nivel de país, por lo que pueden ser un buen modelo para hacer estudios sobre patrones de diversidad. En primer lugar se hizo una revisión histórica bibliográfica de la información sobre la subfamilia y se presenta el estado actual del conocimiento sobre ésta. A partir de la megabase Mariposa del grupo de Lepidoptera de la Facultad de Ciencias, UNAM, se detectaron los errores más frecuentes en las bases de datos y en colecciones científicas, se corrigieron los errores espaciales y taxonómicos; con ello se alcanzó una base depurada para tres familias de mariposas de México. Se proponen categorías de fiabilidad de los datos. Se analizó la aportación de cada género a la riqueza y al endemismo de la subfamilia. El género Hamadryas es el más diverso con 14 especies y junto con Myscelia aportan el 32% de las especies endémicas de esta subfamilia. En las mariposas, al igual que para otros grupos, los estados de Chiapas, Oaxaca y Veracruz son los más diversos, pero Michoacán es el que presenta más registros. Por último, se usan métodos de estimación para predecir la riqueza en zonas poco muestreadas. En una cuadrícula de 1°x1°, se compararon los patrones generados con las estimaciones y los datos observados. Se encontraron diferencias 2 importantes entre los patrones, lo que indicó un sesgo en el muestreo y que los datos observados no deben ser extrapolados directamente a los patrones espaciales. La subfamilia presenta un patrón de riqueza que aumenta del norte hacia el sur y de oeste a este. Las zonas más diversas siguen siendo Chiapas, el norte de Oaxaca y el centro de Veracruz. Sin embargo, las áreas más ricas en especies (´hotspots‟) se modificaron, ya sea que se ampliaron o movieron entre un patrón y otro. Se establecieron criterios para priorizar el esfuerzo de muestreo, las áreas más importantes son cuadrantes de la Península de Yucatán y del centro del país que no tienen registros para esta subfamilia, aun cuando están rodeados de cuadrantes con registros. Además, se proponen otras zonas en Guerrero, Oaxaca y Sinaloa, por presentarse constantemente bajo los diferentes criterios de selección de áreas. Se encontró que los datos observados generan patrones sesgados, no confiables aún para la toma de decisiones y es necesario emplear métodos predictivos para corregir estos datos y tener patrones más fidedignos. 3 Abstract Species richness is frequently used to describe and compare ecological communities and geographic areas. It is also one of the main factors in decision making for resource use or resource conservation. The information about species richness is based on the specimens deposited in scientific collections. Distribution data of species frequently are assumed as trustworthy and patterns are obtained from these data, without questioning the reliability of the patterns. This study put to the test the veracity of the species richness pattern of Biblidinae (Lepidoptera: Nymphalidae) by means of data depuration and application of predictive models. The subfamily Biblidinae has 90 species distributed in Mexico and a high degree of endemism. This subfamily is well known in a national scale, so is a good model for diversity pattern studies. First a historical revision of bibliography about the subfamily was made. The actual state of knowledge about the subfamily is presented. Using data from the megabase „Mariposa‟ from the collection of Facultad de Ciencias, UNAM most frequent errors in scientific data bases were detected. Spatial and taxonomic errors were corrected and a debugged database for three butterfly families present in México was obtained. Data reliability categories are proposed. Contribution of each genus to subfamily richness and endemism was analyzed. Hamadryas is the most diverse genus with 14 species, while Myscelia contributes with 32% of the endemic species of this subfamily. In butterflies as in other groups, Chiapas, Oaxaca and Veracruz are the most diverse states, although Michoacan is the state with most records. Finally, estimation methods are used to predict species richness in poorly sampled zones. Patterns generated with estimated data and observed data were compared on a 1°x1° grid. Important differences were found between patterns, which indicates a bias in sampling and that observed data shouldn‟t be extrapolated directly to spatial patterns. The subfamily presents a richness pattern that increases from north to south and from west to east. The most diverse areas still are Chiapas, the north of Oaxaca and center of Veracruz. But the most species rich areas (´hotspots‟) increased in size or change position comparing one pattern with the other. Criteria for the recognition of priority areas for which sampling effort must be increased were established. Most important areas are squares in Yucatan Peninsula and squares at 4 the center of the country which have no records although are surrounded by squares with records. Other areas in Guerrero, Oaxaca and Sinaloa are also proposed because they fulfill different criteria used in the selection. Observed data generates biased patterns, unreliable for decision making and it is necessary to use predictive methods to correct these data and to obtain more real patterns. 5 Introducción Los patrones espaciales de riqueza de especies han sido ampliamente estudiados. Desde el siglo XIX Humboldt reconoció patrones latitudinales y altitudinales de riqueza de especies (Rahbek, 1995; Gaston, 2000; Willig et al., 2003; Hawkins, 2004), sin embargo se reconocen aun más patrones de riqueza, como son los longitudinales (Koleff & Soberón, 2008). Con base en los patrones se hacen predicciones y se toman decisiones de manejo de recursos (Margules & Usher, 1981; Prendergast et al., 1993a; Kay et al., 1997; Kerr, 1997; Van Jaarsveld et al., 1998; Maes et al., 2005; Razola et al., 2006). Se asume que los datos de riqueza de especies son confiables, sin cuestionar su fiabilidado procedencia. Pero algunos estudios han puesto en duda si los patrones observados son reales y constantes para todas las escalas, áreas y grupos taxonómicos (Prendergast et al., 1993a; Conroy & Noon, 1996; Fagan & Kareiva, 1997; Kerr, 1997; Maes et al., 2005; Fleishman et al., 2006; Hurlbert & Jets, 2007). Al considerar la importancia que se le da a la riqueza de especies en conservación, vale la pena preguntarse: ¿Qué tan completos están los datos de riqueza de especies? ¿Está sesgada la información hacia determinadas áreas, grupos taxonómicos o ambientes? ¿Son suficientes los datos para generar patrones confiables? ¿Cambiarían los patrones, y por lo tanto las decisiones, si se aumenta el conocimiento sobre la riqueza de especies de una región?, y ¿Qué tanto podemos confiar en los datos observados para plantear programas de manejo? El conocimiento sobre la riqueza de especies comienza durante el trabajo de campo. La recolecta de ejemplares y su depósito en una colección son la base para analizar e identificar patrones temporales y espaciales (Llorente-Bousquets & Castro- Gerardino, 2002). Este trabajo implica la inversión de recursos materiales y humanos (Prendergast et al., 1993a; Llorente-Bousquets & Castro-Gerardino, 2002). Sí se asume que aún faltan muchas áreas geográficas por inventariar y que hay pocos recursos disponibles, sería útil saber cuánto y hacia donde dirigir el esfuerzo de muestreo. O mejor aún predecir las especies de un área sin tener que recolectar. Los modelos predictivos como el modelaje de áreas potenciales de distribución o la estimación de la riqueza de especies resuelven ambos aspectos (Conroy & Noon, 1996; Fagan & Kareiva, 1997; Maes et al., 2005). Dan información más o menos 6 confiable sobre las especies no observadas, pero presentes en un área determinada. Ya sea por recolectas o por modelos predictivos, al aumentar el conocimiento de la riqueza de especies aumenta la confiabilidad de los patrones y quizá la robustez de los patrones mismos. Si se habla sobre riqueza de especies es necesario mencionar a los insectos. Este grupo comprende a los seres vivos más diversos del planeta. Los órdenes Coleoptera, Lepidoptera, Hymenoptera y Diptera contienen más de la tercera parte de las especies conocidas de todos los seres vivos (Chapman, 2009). En esto radica la importancia de este grupo taxonómico como modelo de estudio para el análisis de patrones de riqueza. Este trabajo presenta los patrones espaciales de la riqueza de especies de las mariposas de la subfamilia Biblidinae en México. Sus patrones se obtuvieron a partir de datos depurados de la Colección del Museo de Zoología de la Facultad de Ciencias, UNAM, que tal vez es la más importante a nivel mundial para mariposas de México. Se aplicó un método de estimación de riqueza de especies para evaluar que tan completo es el conocimiento sobre la distribución de esta subfamilia y con ello plantear estrategias de muestreo. También se analizó si la riqueza modelada genera patrones diferente a los registrados, lo que tendría implicaciones en la toma de decisiones. En el primer capítulo se analiza al taxón Biblidinae desde una perspectiva histórica, el estado de su conocimiento. Con esto se adquiere una idea de la estabilidad de la taxonomía del grupo. También se advierten los sesgos temporales o espaciales en el muestreo de éstos. El análisis es importante para validar el uso de este grupo como modelo de estudio. El capítulo dos es una depuración y categorización de la confianza de los datos de las tres familias de mariposas mejor conocidas en México. A partir de estos datos categorizados se extraen los que pertenecen a la subfamilia Biblidinae. La depuración consiste en detectar errores de diversos tipos en las bases de datos. Esta depuración es fundamental en cualquier trabajo taxonómico o biogeográfico. Permite corregir 7 errores que pueden modificar en gran medida los resultados de estudios posteriores. También en este capítulo se hace un análisis de distribución de los datos ya depurados y una propuesta de criterios de asignación de confiabilidad que pudiera servir para bases de datos de otros grupos taxonómicos. En el capítulo final se usan los datos depurados para obtener estimaciones de riqueza de especies y patrones espaciales de riqueza; tales patrones se comparan con los patrones de riqueza observados y se cuantifica la diferencia entre ambos patrones. Por último se discuten la importancia y las repercusiones del uso de modelos predictivos en el análisis de la riqueza de especies. Referencias Chapman, A. D. 2009. Numbers of Living Species in Australia and the World. 2° edición. Report for the Australian Biological Resources Study Canberra, Australia. 80 p. Conroy, M. J. & B. R. Noon. 1996. Mapping of species richness for conservation of biological diversity: conceptual and methodological issues. Ecological Applications 6: 763–773. Fagan W. F. & P. M. Kareiva. 1997. Using compiled species list to make biodiversity comparisons among regions: A test case using Oregon butterflies. Biological Conservation 80: 249–259. Fleishman, E., R. F. Noss & B. R. Noon. 2006. Utility and limitations of species richness metrics for conservation planning. Ecological Indicators 6: 543–553. Gaston, K. J. 2000. Global patterns in biodiversity. Nature 405: 220–227. Hawkins, B. A. 2004. Latitude and geographic patterns in species richness. Ecography 27: 268–272. Hurlbert A. H. & W. Jetz. 2007. Species richness, hotspots, and the scale dependence of range maps in ecology and conservation. PNAS 104: 13384–13389. Kay, R. F., R. H. Madden, C. Van Schaik & D. Higdon. 1997. Primate species richness is determined by plant productivity: Implications for conservation. Proceedings of the National Academy of Science USA 94: 13023–13027. Kerr, J. T., 1997. Species richness, endemism, and the choice of areas for conservation. Conservation Biology 11: 1094–1100. Koleff, P. & J. Soberón. 2008. Patrones de diversidad espacial en grupos selectos de especies, en Capital natural de México, vol. I: Conocimiento actual de la 8 biodiversidad. Comisión Nacional Para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, México, pp. 323–364. Llorente-Bousquets J. E. & D. J. Castro-Gerardino. 2002. Colecciones entomológicas en instituciones taxonómicas de Iberoamérica: ¿Hacia estrategias para el inventario de la biodiversidad? En: Proyecto de Red Iberoamericana de Biogeografía y Entomología Sistemática. C. Costa, S. A. Vanin, J. M. Lobo & A. Melic. (Eds.). Pp. 307–318. PriBES 2002 Vol.2. Zaragoza, España. Maes, D., D. Bauwens, L. De Bruyn, A. Anselin, G. Vermeersch, W. Van Landuyt, G. De Knijf & Gilbert. 2005. Species richness coincidence: conservation strategies based on predictive modelling. Biodiversity and Conservation 14: 1345–1364. Margules, C. & M. B. Usher. 1981. Criteria used in assessing wildlife conservation potential: a review. Biological Conservation 21: 79–109. Prendergast, J. R., R. M. Quinn, J. H. Lawton, B. C. Eversham & D. W. Gibbons. 1993. Rare species, the coincidence of diversity hotspots and conservation strategies. Nature 365: 335–337. Rahbek, C. 1995. The elevational gradient of species richness: a uniform pattern? Ecography 18: 200–205. Razola, I., J. K. Rey Benayas, E. de la Montaña & L. Cayuela. 2006. Selección de áreas relevantes para la conservación de la biodiversidad. Ecosistemas 15: 34– 41. Van Jaarsveld, A. S., S. Freitag, S. L. Chown, C. Muller, S. Koch, H. Hull, C. Bellamy, M. Krüger, S. Endrödy-Younga, M. W. Mansell & C. H. Sholtz. 1998. Biodiversity assessment and conservation strategies. Science 279: 2106–2108. Willig, M. R., D. M. Kaufman & R. D. Stevens. 2003. Latitudinal Gradients of Biodiversity: Pattern, Process, Scale, and Synthesis. Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics 34: 273–3099 Capítulo I. Estado del conocimiento y análisis histórico de datos de la subfamilia Biblidinae (Papilionoidea: Nymphalidae) en México Introducción El suborden Rhopalocera (mariposas diurnas) se utiliza en todo el mundo como modelo en estudios de biodiversidad, evolución, comportamiento, impacto ambiental y conservación, debido al conocimiento de su taxonomía, sistemática, distribución y ecología. Además, que su recolecta e identificación en los ambientes naturales es relativamente fácil (Llorente & Luis, 1993; Llorente et al., 1996). Los Rhopalocera se integran por dos superfamilias: Hesperioidea y Papilionoidea; cada una de ellas tiene sinapormorfías que sostienen su monofilia (Ackery et al., 1999). Desde el siglo XVIII a la fecha, varios autores han intentado cuantificar el número de especies de Papilionoidea a nivel mundial sin llegar a un número consensuado. Lamas (2008) señala que aún se carece de cifras concretas y confiables a nivel genérico y específico; debido a que los conteos y estimaciones se ven afectados por el concepto de especie que cada autor aplica. En México, el grupo que ha recibido mayor atención entre las mariposas diurnas ha sido Papilionoidea (sensu stricto) que contiene cinco familias monofiléticas: Papilionidae, Pieridae, Lycaenidae, Riodinidae y Nymphalidae (Llorente-Bousquets et al., 2006; Lamas, 2008); sin embargo, las relaciones dentro de cada una de ellas aún deben ser examinadas (Wahlberg et al., 2005a). La familia Nymphalidae es la más rica en especies y endemismos dentro del país y contiene entre otras a la subfamilia Biblidinae, la cual presenta un alto grado de endemismo en México. La subfamilia ha pasado por numerosos cambios taxonómicos a través del tiempo; anteriormente la ubicaban como una tribu dentro de Limenitidinae (Harvey, 1991) o Nymphalinae (Wahlberg et al., 2003) o bien como un grupo parafilético (Brower, 2000). Freitas & Brown (2004) consideran a Biblidinae como un grupo monofilético con base en caracteres morfológicos de estados inmaduros y adultos. En este trabajo se considerará a los Biblidinae como una subfamilia de Nymphalidae de acuerdo con Luis et al. (2003a). 10 Este capítulo presenta una aproximación al estado de conocimiento de Biblidinae de México, a partir de la información existente en la base de datos Mariposa y en la literatura. Se señala su estatus taxonómico, diversidad y endemismos conocidos hasta el momento, así como los autores que más aportaron al conocimiento de la subfamilia, las colecciones donde se concentra la información y el comportamiento de los datos en el tiempo. Los Papilionoidea, Nymphalidae y Biblidinae de México. Riqueza y endemismo Durante el siglo XIX algunos autores intentaron sistematizar el conocimiento existente de las mariposas diurnas (v. gr. Doubleday & Westwood, 1846-1852; Kirby, 1871; 1872). En el siglo XX destaca la obra enciclopédica „Die Gross-Schmetterlinge der Erde‟ editada por Seitz (1906-1954), donde se describe el número de géneros y especies de Lepidoptera a nivel mundial. Más recientemente otros autores intentaron conocer el número de especies descritas de Papilionoidea (sensu stricto) a nivel mundial, como Shields (1989) con 13,688 spp. y Heppner (1991; 1998) quien menciona 15,580 especies (10.6% del total de Lepidoptera). Otros autores ya en el siglo XXI indican que Papilionoidea representa alrededor del 10 u 11% de la fauna mundial de Lepidoptera (entre 15,580 y 17,069 spp.; Luis et al., 2003b y Trujano- Ortega & Luis-Martínez, en prensa; respectivamente); y las revisiones más recientes citan entre 14,200 y 14,619 especies (alrededor del 9%) (Heppner, 2002; Kristensen et al., 2007; Llorente-Bousquets & Ocegueda, 2008; Llorente-Bousquets et al., en prensa). En México, Papilionoidea (sensu estricto) es el grupo de mariposas más estudiado en aspectos taxonómicos, sistemáticos y geográficos. Los conteos al 2011 indican que este grupo contiene alrededor de 1200 especies, que representan el 7.7% del total mundial de la superfamilia (Llorente & Luis, 1993; 1998; Llorente et al., 1993; 1996; 2006; Luis et al., 2000; 2003b; 2005; Llorente-Bousquets et al., en prensa). La riqueza de México se debe a que se ubica en la zona de transición entre las regiones Neártica y Neotropical, además de la gran cantidad de formaciones orográficas con una historia geológica compleja, que promueven una variedad enorme de climas 11 (desde los desérticos hasta los más húmedos); así como numerosos tipos de vegetación que van del matorral xerófilo al bosque tropical perennifolio. México en su porción Neotropical, tiene una lepidopterofauna superior a la de toda la región Neártica (Heppner, 1998; Luis et al., 2003b; Lamas, 2008; Llorente-Bousquets & Ocegueda, 2008). Las familias contenidas en Papilionoidea son Papilionidae, Pieridae, Lycaenidae, Riodinidae y Nymphalidae (Lamas, 2008; Llorente- Bousquets et al., enviado). La familia más diversificada y rica en especies a nivel mundial es Nymphalidae con 6000 especies contenidas en 12 subfamilias y 550 géneros (Lamas, 2008; Llorente-Bousquets et al., en prensa; http://nymphalidae.utu.fi/Nymphalidae.htm, mayo 2012). En México también es la familia más rica con 440 especies/subespecies y 169 taxones endémicos (Luis et al., 2003b; Llorente et al., 2006; Llorente-Bousquets et al., en prensa). A nivel mundial, Lamas (2008) cita 12 subfamilias dentro de Nymphalidae de las cuales 10 se encuentran en México; entre ellas Biblidinae. De acuerdo con Luis et al. (2003a), Biblidinae en México contiene 90 subespecies en 61 especies y 19 géneros (excluyendo Adelpha); de los que 31 taxones son endémicos al país, y cuatro más cuasiendémicos pues alcanzan parcialmente Guatemala (Apéndice I) (Salinas-Gutiérrez et al., 2009; Llorente-Bousquets et al., en prensa). Tratamiento taxonómico Publicaciones. Godman & Salvin (1869-1901) reconocieron siete subfamilias de Nymphalidae; ellos mismos describieron seis taxones subespecíficos de biblidinos que colocaron en Nymphalinae. Durante la década de los 80‟s, Jenkins (1983, 1984, 1985 a, b, 1986, 1989, 1990) trabajó ampliamente con la subfamilia y publicó gran cantidad de descripciones de taxones que se centran principalmente en los géneros Hamadryas, Myscelia, Catonephele, Ectima, Epiphile, Nessaea y Eunica. Además estudió estados juveniles y presentó datos de distribución provenientes de colecciones y de publicaciones (Luis et al., 2003a). 12 Clasificación. A pesar que Nymphalidae es una de las familias más estudiadas dentro de las mariposas diurnas, también es la que presenta mayores problemas de clasificación e incógnitas filogenéticas (Lamas, 2008). La clasificación de los Nymphalidae ha sido discutida por autores como Ehrlich (1958), Ackery (1984) y De Vries et al. (1985); quienes cuestionaron el estatus taxonómico de ciertas subfamilias. En estas clasificaciones los biblidinos fueron reconocidos generalmente como una tribu. Harvey (1991) presentó una revisión de los niveles supragenéricos de Nymphalidae y reconoció 13 subfamilias, 40 subtribus y más de 400 géneros a nivel mundial. Él coloca a los biblidinos como una tribu que contiene siete subtribus dentro de la subfamilia Limenitidinae. Algunos autores como Brower (2000), Wahlberg et al. (2003) y Freitas & Brown (2004), mediante análisis moleculares y morfológicos, muestran que algunas tribus, subtribus y géneros dentro de Nymphalidae no forman grupos monofiléticos. Brower (2000) utilizó secuencias de 378 pares de bases (pb) de un gen nuclear (wingless) de 103 especies de Nymphalidae, y encontró que los Biblidinae forman un grupo parafilético por que no incluyen a los géneros Doxocopa, Asterocampa y Eulaceura que se consideran dentro de la subfamilia Apaturinae. De igual modo, Wahlberg et al. (2003) utilizaron tanto genesnucleares como mitocondriales (400 pb de un gen alar, 1450 pb del gen COI y 1064 pb de EF-1alfa) de 54 especies de Nymphalidae; y descubrieron cuatro grandes grupos en los que los biblidinos están incluidos dentro de Nymphalinae. Ambos estudios son congruentes, pero no necesariamente independientes pues en los dos se utiliza evidencia de genes nucleares (wingless y EF-1alfa), los cuales son recombinantes y pueden estar sujetos a selección. Por otra parte, Campbell et al. (2000) evaluaron la utilidad del gen nuclear wingless en las inferencias filogenéticas de Riodinidae, Lycaenidae y Nymphalidae, y encontraron que provee buenos soportes entre y dentro de las dos primeras familias aun cuando varía, pero que en el caso de Nymphalidae es menos informativo, ya que muestra valores de soporte bajos y no recupera la monofília de la familia ni de las subfamilias tradicionales. Por último, Freitas & Brown (2004) obtuvieron una filogenia de los géneros de Nymphalidae para recuperar la monofília de las subfamilias. Este estudio fue netamente morfológico con 234 caracteres de estados juveniles y adultos de 95 especies. Los resultados son en gran medida congruentes con los moleculares pero 13 algunas diferencias son cruciales, como que los Biblidinae son reconocidos como un grupo monofilético y los géneros Marpesia y Adelpha son considerados dentro de Limenitidinae (Fig. 1). El trabajo de Freitas & Brown (2004) incluye a más taxones de Nymphalidae hasta el momento y apoya la monofília y las relaciones de los subgrupos reconocidos en la actualidad. A pesar de los esfuerzos que se han hecho para conocer las relaciones de la familia Nymphalidae y algunas subfamilias que contiene, como Nymphalinae, Satyrinae o Ithomiinae (Wahlberg et al., 2005 a, b; Peña et al., 2006; Willmott & Freitas, 2006), el conocimiento con que se cuenta debe entenderse como provisional y no será sorprendente que se modifiquen en el futuro. Particularmente la subfamilia Biblidinae aparece en los diversos estudios como el grupo hermano de Apaturinae, Limenitidinae o Nymphalinae, por lo que deben investigarse más las relaciones entre y dentro de este taxón. Sin embargo, claramente es una subfamilia monofilética que excluye el género Adelpha. En el presente estudio se sigue la nomenclatura de Lamas (2004) y el arreglo taxonómico con modificaciones de Luis et al. (2003a) y Llorente et al. (2006). Figura 1. Propuesta filogenética de la familia Nymphalidae donde se muestra la monofília de Biblidinae (Fuente: http://nymphalidae.utu.fi/Nymphalidae.htm, mayo 2012) 14 Distribución geográfica conocida de Biblidinae en México Los especialistas de las mariposas diurnas en México concuerdan que los estudios del suborden en el país comenzaron a finales del siglo XVIII y principios del XIX con la Real Expedición Científica de la Nueva España, al término de la época colonial de América (Llorente et al., 1993; 1996; Luis et al., 2000; 2003b). Aún en la primera mitad del siglo XX, las recolectas del grupo eran desordenadas, discontinuas y no contaban con ningún método que las sistematizara. Durante la década de 1970 las recolectas adquirieron un método y a finales de 1980 éstas se alojaron en colecciones científicas y se formaron las primeras bases de datos (Luis et al., 2003b). Algunos trabajos relevantes acerca de la distribución de los Biblidinae son la Biologia Centrali Americana (Godman & Salvin, 1869-1901), donde se mencionan recolectas en el territorio nacional que actualmente constituyen sitios clásicos y van desde los puertos de Veracruz y Acapulco hasta la ciudad de México. La obra Mariposas Mexicanas (De la Maza, 1987) presenta datos de mariposas del país y su distribución. Finalmente, en la obra de Luis et al. (2003a), quizá la más significativa para la subfamilia Biblidinae, se compilan cerca de 50 trabajos que contienen listas regionales y estatales, así como los datos alojados en la mayoría de las colecciones relevantes. De las mariposas mexicanas, en especial de Papilionoidea, se creó la megabase de datos Mariposa en el Museo de Zoología "Alfonso L. Herrera" de la Facultad de Ciencias, UNAM, la cual cuenta con aproximadamente 500,000 registros de mariposas mexicanas; a partir de los que se han realizado diversas síntesis taxonómicas y biogeográficas del grupo en la última década (Luis et al., 2003 a, b; 2005; Llorente et al., 2006; Llorente-Bousquets et al., en prensa). Por otro lado, los mismos autores muestran en análisis recientes, que los datos contenidos en ésta base reflejan la heterogeneidad entre los muestreos de cada sitio (Soberón et al., 2000; Luis et al., 2005), aún cuando el grupo cuenta con una historia de más de 180 años de recolecta en México (Fig. 2). Dicha heterogeneidad parte de las recolectas ocasionales de unas cuantas horas hasta las listas faunísticas exhaustivas o formales en un área específica. También se observa que muchas de las localidades están asociadas a 15 sitios clásicos de recolecta como ocurre en las rutas de los puertos a las ciudades, o bien se encuentran concentradas en puntos de riqueza específica alta (Llorente et al., 1986; Luis et al., 1991; 2000; Raguso & Llorente, 1991, 1997; Vargas et al., 1994; Soberón et al., 2000). Llorente et al. (2006) muestran, a partir de los datos de la megabase Mariposa, un apéndice general de Papilionoidea que contiene la lista sistemática, la distribución estatal y por provincias biogeográficas, que son resultado de la recopilación de datos de diversas fuentes bibliográficas, de las principales colecciones científicas internacionales y nacionales y el trabajo de campo de los últimos 35 años que ha realizado el equipo de Lepidoptera del Museo de Zoología. Figura 2. Muestreo heterogéneo de Papilionoidea, a partir de los datos de la megabase Mariposa. El color rojo oscuro señala los cuadrantes con mayor riqueza específica. (Tomada de Luis et al., 2005). Material y Métodos Con base en los trabajos de Luis et al. (2003a) y Llorente et al. (2006), así como la megabase Mariposa de la Colección Lepidopterológica del Museo de Zoología “Alfonso L. Herrera” de la Facultad de Ciencias (MZFC) de la UNAM (Luis et al., 2005), se obtuvieron los datos taxonómicos, curatoriales y de distribución geográfica de 16 Biblidinae de México. Los datos taxonómicos permitieron integrar la lista sistemática de los taxones para la subfamilia. A partir de los datos curatoriales se analizó la tendencia de descripción y el número de taxones descritos por autor en el tiempo, así como el número de registros alojados en cada una de las colecciones científicas, tanto nacionales como internacionales. Con el fin de apreciar mejor los resultados se presentan curvas de acumulación de descripciones, histogramas de frecuencias por autores y un cuadro de la proporción de registros y especies por colecciones. Resultados Las fuentes de información mencionadas alcanzan la cifra de 35,132 registros para la subfamilia. En este estudio se reconocieron 61 especies y 90 taxones subespecíficos que se integran en 19 géneros, se incluye a Marpesia (Luis et al., 2003a). Se aceptan subespecies innominadas en Ectima, Nica, Dynamine y Marpesia. La lista de los taxones utilizados se ofrece en el Apéndice I; en el que se ha conservado la nomenclatura con los cambios mínimos en Nymphalidae de acuerdo con Lamas (2004) y lo propuesto por Llorente et al. (2006). Además se señalan los taxones endémicos (30) y cuasiendémicos (4) a México. Para una definición de cuasiendémicos (quasiendemics) ver Llorente & Luis (1993, 1998). Durante el siglo XVIII solamente dos taxones de biblidinos fueron descritos por Cramer y Stoll. El 52% de los taxones de biblidinos a nivel específico (47 especies- subespecies) fueron descritos durante el siglo XIX; principalmente en las décadas de1840 y 1860 (Fig. 3). Ya en el siglo XX se concentra el 41% de la descripción de las especies de la subfamilia, y destacan las décadas de 1910 y 1980 con seis y 15 taxones, respectivamente. 17 Figura 3. Registro acumulativo de las especies descritas de Biblidinae. De los 35 autores que describieron biblidinos de México, el 63% solo contribuyó con la descripción de un taxón, el 20% entre dos y tres taxones; mientras que el 14.2% aportaron entre seis y ocho taxones; solo un autor describió 13 taxones (2.85%). En la década de 1840 comenzó una gran labor de descripción con Doubleday, quien describió siete especies y subespecies de Biblidinae. En 1850 se incrementó poco la descripción de especies nuevas (5) con autores como Menétriés, Henrrich-Schäffer, Lucas y Hewitson. Desde la década de 1860 se destacan algunos autores por la gran cantidad de descripciones que aportaron: H. W. Bates describió ocho especies- subespecies; Godman & Salvin seis y Frühstorfer describió ocho especies en la década de 1910. Los miembros de la familia De la Maza y Jenkins describieron 13 y seis especies respectivamente durante la década de 1980 (Fig. 4). A pesar que las descripciones comenzaron en el siglo XVIII y su aumento a mediados del siglo XIX, el incremento sustancial en el número de ejemplares sucedió hasta el siglo XX. A finales de 1970 el trabajo de campo se practicó mediante un método sistemático. Además, surgieron diversos apoyos financieros para conocer la diversidad y acrecentar las colecciones científicas, lo que se refleja en el número de ejemplares en las diferentes colecciones durante las décadas de 1980 y 1990 (Fig. 5). 0 20 40 60 80 100 120 140 1 7 5 0 1 7 6 0 1 7 7 0 1 7 8 0 1 7 9 0 1 8 0 0 1 8 1 0 1 8 2 0 1 8 3 0 1 8 4 0 1 8 5 0 1 8 6 0 1 8 7 0 1 8 8 0 1 8 9 0 1 9 0 0 1 9 1 0 1 9 2 0 1 9 3 0 1 9 4 0 1 9 5 0 1 9 6 0 1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0 DÉCADAS E S P E C IE S -S U B E S P E C IE S 18 Figura 4. Número de especies/subespecies de Biblidinae descritas por autor (es). Figura 5. Número de ejemplares recolectados en función del tiempo. Finalmente, al asociar los 35,132 registros a sus fuentes de origen se puede observar que la mayor cantidad de registros se alojan en la colección del Museo de Zoología de la Facultad de Ciencias, que comprende el 67% del total de los datos y el 90% de los taxones tratados aquí. El mayor número de especies se concentra en la Colección del Instituto de Biología, la cual comprende el 96% de los taxones, pero solo el 16% de los ejemplares. Por lo que las fuentes de datos mexicanas contienen el 83% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 B a te s B e u te ls p a c h e r B o is d u v a l C h e rm o c k C ra m e r D 'A lm e id a D ra u d t D e s c im o n t & M a s t D o u b le d a y D o y è re D ru c e E d w a rs F e ld e r & F e ld e r F e ld e r, R F ra n z & S c h rô d e r F rü h s to rf e r G e y e r G o d a rt G o d m a n G o d m a n & S a lv in G u é ri n -M é n é v ill e H a ll H e rr ic h S h la fe H e w it s o n J e n k in s J e n k in s & M a z a K lu g L a tr e ill e L in n a e u s L u c a s M a z a , J . M a z a , R . G . & J . M a z a , R . G . & D ia z M a z a & T u rr e n t M é n é tr ie s M e n g e l S a lv in S k in n e r S to ll V a rg a s , L lo re n te W e s tw o o d E S P E C IE S -S U B E S P E C IE S AUTORES 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 Décadas N ú m e ro d e e je m p la re s 19 de los registros, en comparación con las fuentes extranjeras que en su mayoría se encuentran en Estados Unidos de América y que en conjunto presentan el 16.7% de los ejemplares. Los datos sin información de la fuente de la que provienen se expresan como ND y constituyen solo el 0.18 % de los datos (Cuadro 1). Cuadro 1. Número de ejemplares y de especies/subespecies de Biblidinae en las colecciones más importantes (nacionales y extranjeras). En negritas se muestra la mayor riqueza de especies y el mayor número de ejemplares. Acrónimo Fuente Ejemplares Taxones MZFC Museo de Zoología de la Facultad de Ciencias (Cd. México) 23537 81 CNIN Colección Nacional de Insectos (Cd. México) 5639 87 LACM Los Ángeles County Museum (California) 1217 56 AMNH American Museum of Natural History (Nueva York) 922 57 AME Allyn Museum of Entomology (Sarasota, Florida) 772 32 USNM Smithsonian Institution (Washington, D.C.) 718 63 CMNH Carnegie Museum of Natural History (Pennsylvania) 562 45 SDNHM San Diego Natural History Museum (California) 533 54 CAS California Academy of Sciences (California) 474 49 NSMC Nevada State Museum, Las Vegas, Nevada 436 76 UCB Colección “Essig” del Depto. De Ciencias Entomológicas, Univ. California, Berkeley (California) 214 34 RH Catálogo de la Colección Richard Holland (Nuevo México) 43 17 ND Sin fuente de origen 65 12 Discusión La familia Nymphalidae y las subfamilias que contiene han pasado por varias revisiones taxonómicas en distintos niveles jerárquicos para probar su monofília (Ehrlich, 1958; Ackery, 1984; De Vries et al., 1985; Harvey, 1991; Brower, 2000; Freitas & Brown, 2004; Wahlberg et al., 2003; 2005 a, b). El hecho de que los caracteres moleculares y morfológicos (estados juveniles y adultos), así como genes mitocondriales y nucleares sustenten hipótesis filogenéticas diferentes, es un problema que algunos autores han tratado de salvar con análisis de evidencia total (Freitas & Brown, 2004; Wahlberg et al., 2005a). De igual modo, al ser las mariposas insectos con metamorfosis completa, es necesario obtener más caracteres de los diferentes estadios para poder resolver las relaciones dentro de las subfamilias, pues esa información aún es incompleta. 20 En el caso de Biblidinae, aunque es un grupo monofilético (Freitas & Brown, 2004), su posición con respecto a su grupo hermano aun no está clara, ya que aparece como hermana de tres subfamilias en trabajos distintos (Freitas & Brown, 2004; Wahlberg et al., 2005b; NSG, http://nymphalidae.utu.fi/Nymphalidae.htm, mayo 2012); además que las relaciones internas requieren una exploración mayor. Por esta razón el conocimiento que se tiene de Nymphalidae en general y en particular de Biblidinae, debe entenderse como provisional; conforme se incremente la cantidad y calidad de los caracteres en los cuatro estadios de vida, así como el muestreo de secuencias; las relaciones dentro del taxón seguramente alcanzarán mayor precisión. La investigación taxonómica del grupo se encuentra activa, ya que diversos autores que colaboran con „El Grupo de Sistemática de Nymphalidae‟ (NSG, por sus siglas en inglés) de Finlandia, se encuentran analizando las relaciones filogenéticas internas de las subfamilias de Nymphalidae a nivel mundial (Wahlberg et al., 2005b; Peña et al., 2006; Willmott & Freitas, 2006; NSG, http://nymphalidae.utu.fi/Nymphalidae.htm, mayo 2012). En el caso de Biblidinae, Freitas es uno de los colaboradores que analizará tanto la evidencia molecular como la morfológica. En este momento se encuentran en proceso de secuenciación de muestras (NSG, http://nymphalidae.utu.fi/Nymphalidae.htm, mayo 2012). Por lo tanto, la tendencia en esta línea de investigación es generar conocimiento de diversos caracteres, de ciclos de vida, obtención de tejidos, y el examen de hipótesis sobre reconstrucciones filogenéticas. Es evidente que el estudio taxonómico (descripción de especies) comenzó casi un siglo antes del trabajo biogeográfico sistemático. La distribución de los datos en forma de „J‟ invertida de la figura 4, indica que a pesar que son varios los autores que se encargaronde la descripción de Biblidinae, solo algunos como Bates, Doubleday, Godman, Salvin, la familia de la Maza, Frühstorfer y Jenkins, contribuyeron en mayor grado a la descripción de especies y subespecies de manera constante y en décadas específicas. La velocidad de la descripción en este grupo ha variado en el tiempo. Existen períodos intermitentes de descripción tales como las décadas 1840, 1860, 1910 y 1980, donde se concentra el mayor trabajo descriptivo (Fig. 3). Aunque los datos con los que se hizo el análisis solo reflejan información hasta el siglo XX; una 21 consulta de la lista interactiva de las mariposas americanas (Warren et al., 2012) revela que no hay descripciones recientes para la subfamilia. Sin embargo, en el presente estudio se aceptaron cuatro subespecies no descritas incluidas en cuatro géneros distintos, que en el futuro deberán ser nombradas incrementando la lista (Nica flavilla ssp. n., Ectima erycinoides ssp. n., Dynamine artemisia ssp. n. y Marpesia petreus ssp n.) (ver Luis et al., 2003 y Lamas, 2004). Aun así, Lamas (2000) y Llorente- Bousquets et al. (en prensa) coinciden en que la descripción de especies nuevas en los últimos años ha disminuido. Ellos sugieren que posiblemente se deba a la carencia de recursos humanos y materiales, por lo que vale la pena impulsar la formación de especialistas en este grupo taxonómico. Pero también se debe al estado de inseguridad para efectuar recolecciones científicas en nuestro país; además de tener casi la lista sistemática, que hace más difícil los descubrimientos. Los datos alojados en las colecciones extranjeras representan un aporte importante en el conocimiento de la distribución de algunas especies, sobre todo en el siglo XIX y la primera mitad del siglo XX, cuando las recolectas en el país eran ocasionales y superficiales. La mayor cantidad de registros y de especies de Biblidinae para el país está resguardada en las colecciones nacionales con una excelente representación del grupo. Además, resulta relevante que se presenten en colecciones científicas nacionales pues se cuenta con el acceso in situ a los ejemplares. Conclusiones La presente revisión de la subfamilia, a partir de la literatura y de la megabase Mariposa (Luis et al., 2005) constituye un gran avance en el conocimiento del grupo. En este estudio fue posible visualizar el comportamiento de los datos a través del tiempo así como tener un primer panorama de la confiabilidad de los datos que en ella se alojan. Esto brinda la posibilidad de hacer inferencias, aportaciones e interpretaciones acerca del conocimiento de su taxonomía y distribución geográfica mediante la aplicación de las herramientas predictivas que van surgiendo. Sin embargo, es necesario hacer un examen mayor por cada una de las especies que se desee analizar bajo estos instrumentos. 22 Referencias Ackery, P. R. 1984. Systematics and faunistic studies on butterflies. En: The biology of butterflies. Vane-Wright, R. I. & Ackery, P. R. (Eds.). Pp. 9–21. Academic Press, London. Ackery, P. R., de Jong, R. & Vane-Wright, R. I. 1999 The butterflies: Hedyloidea, Hesperoidea and Papilionoidea. En: Lepidoptera, moths and butterflies. 1. Evolution, systematic and biogeography. Handbook of zoology 4 (35), Lepidoptera. N. P. Kristensen (Ed.). Pp. 263–300. Berlin: de Gruyter. Brower, A. V. Z. 2000. Phylogenetic relationships among the Nymphalidae (Lepidoptera), inferred from partial sequences of the wingless gene. 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El papel de las colecciones científicas en los análisis de la biodiversidad: el caso de la megabase Mariposa Introducción La Biodiversidad es un concepto relativamente nuevo (Wilson, 1992) que denota la variabilidad de todo lo vivo como resultado de su evolución y posición geográfica. Abarca tres niveles de expresión: biotas-ecosistemas, especies y genes, en los cuales se integran fenómenos tales como los diferentes tipos de hábitats, la riqueza de especies, los endemismos y la variabilidad genética de las poblaciones (CBD, 1992; Llorente & Michán, 2010). Estos tres niveles se desarrollan en una dimensión espacial y una temporal, cuyo análisis refleja los procesos evolutivos a los cuales se han visto sometidas las especies, lo que aporta una idea de la historia de la vida sobre la Tierra (Craw et al., 1999; Morrone, 2000) Existen 17 países megadiversos que contienen la mayor biodiversidad del planeta y se caracterizan por su riqueza y endemismo. Seis de estos países se ubican en América Latina, entre ellos México (Myers et al., 2000; Llorente & Michán, 2010). En las últimas décadas la composición de los ecosistemas se ha modificado y deteriorado, lo que trae como consecuencia alteraciones en la biota y en algunos casos, la extinción de un número importante de especies (Manne et al., 1999; Martínez-Meyer & Sánchez-Cordero, 2006). Para entender esta pérdida de especies es necesario estudiar la diversidad biológica, lo que requiere un esfuerzo conjunto de diferentes disciplinas. Hasta el momento, el conocimiento de la distribución geográfica es resultado de la información contenida en lascolecciones biológicas, museos, la literatura especializada y los inventarios biológicos recientes (Barrera, 1974; Escalante et al., 2000; Krishtalka & Humphrey, 2000; Soberón & Peterson, 2004). Estos datos han permitido entender patrones geográficos y ecológicos; así como, postular hipótesis acerca de las causas que los producen (Navarro & Sánchez-González, 2003). Sin embargo, para la mayor parte de las especies, sobre todo los invertebrados, el 27 conocimiento de su biología, procesos ecológicos y evolutivos es escaso. Aun con este desconocimiento no es factible posponer las decisiones de conservación hasta completar la información para tomar mejores decisiones (Baker, 1998; Llorente- Bousquets & Michán, 2008). El propósito primordial de los museos de historia natural y sus colecciones es documentar sistemáticamente y preservar los registros materiales de la biodiversidad (Llorente-Bousquets et al., 2008), con la finalidad de servir a la sociedad con educación progresiva e iniciativas de investigación (Llorente-Bousquets & Castro- Gerardino, 2002; Canhos et al., 2004; Rojas-Soto & Oliveras de Ita, 2005; Rodríguez- Tapia & Escalante, 2006). En este contexto, la información contenida en las colecciones científicas y dispuesta en bases de datos, tiene un gran valor para generar información relevante en diferentes áreas del conocimiento, sobre todo cuando se usa en combinación con otras fuentes de información y con enfoques analíticos emergentes (Soberón et al., 1996, 2000; Graham et al., 2004a; Soberón. & Peterson, 2004; Rodríguez-Tapia & Escalante, 2006). Los resultados del análisis de esta información depende en su totalidad de la calidad que ésta presenta, por lo que es necesario que la información de los ejemplares en las colecciones científicas se encuentre debidamente determinada, organizada y actualizada, además de contar con acceso libre (Barrera, 1974; Soberón & Peterson, 2004; Luis et al., 2005; Martínez-Meyer & Sánchez- Cordero, 2006). La megabase Mariposa (Luis et al., 2005) constituye un gran logro para el conocimiento de los Papilionoidea de México, ya que sus curadores la mantienen lo más depurada posible. A pesar de esto, el trabajo continuo revela que aún existen diferentes tipos de errores taxonómicos y geográficos que necesitan ser resueltos antes de hacer cualquier análisis de la biodiversidad de las mariposas mexicanas. El presente capítulo es una revisión detallada de los datos alojados en la megabase Mariposa de tres de las familias más conocidas de mariposas diurnas, con el fin de detectar y corregir los errores taxonómicos y geográficos. Además se 28 definieron categorías de confianza de la información contenida en la base, cuyo propósito es diferenciar los datos primarios que puedan ser utilizados en los análisis para encontrar patrones de diversidad. A partir de los datos de mayor grado de confianza, se presentan los mapas de distribución geográfica de cada especie de la subfamilia Biblidinae y se analizan los géneros más diversos y con mayoría de endémicos. Finalmente, se da un panorama a nivel estatal, del alcance de la información contenida en la base, respecto a la densidad de registros y de riqueza de especies. Este capítulo se elaboró con la colaboración de dos especialistas del grupo en México: J. E. Llorente Bousquets y M. A. Luis Martínez. Colecciones científicas El conocimiento de la biodiversidad que existe hasta ahora en México, proviene de las primeras expediciones y recolectas que realizaron investigadores nacionales y extranjeros desde finales del siglo XVIII. A partir de estos datos se formaron las primeras colecciones científicas con ejemplares de nuestro país (Lorenzo et al., 2006). Las colecciones científicas son el acervo de conocimiento más importante que existe de la biodiversidad, ya que contienen registros de poblaciones de organismos que se limitan tanto geográfica como temporalmente e integran biotas históricas. En varios casos, las especies o poblaciones raras o extintas solo se conocen en la actualidad a partir de las muestras biológicas recolectadas, preparadas y preservadas en estos recintos (Alberch, 1993; Krishtalka & Humphrey, 2000; Llorente-Bousquets & Castro-Gerardino, 2002; Canhos et al., 2004; Rojas-Soto & Oliveras de Ita, 2005; Martínez-Meyer & Sánchez-Cordero, 2006). De acuerdo con Llorente-Bousquets & Castro-Gerardino (2002) y Llorente- Bousquets & Michán (2008), las colecciones científicas del mundo en 1992 albergaban cerca de 3000 millones de muestras que representaban 1.6 millones de especies conocidas; mientras que las colecciones mexicanas solo contenían 10 millones de especímenes. Es decir, que si México contiene el 10% de la diversidad mundial (180 mil especies), y la relación entre representación y riqueza fuera lineal, las colecciones nacionales deberían alojar entre 50 y 300 millones de especímenes. La relación entre 29 representación y riqueza evidentemente no es proporcional, por eso estos autores reconocen que la representación de muestras en las instituciones nacionales es insuficiente, sobre todo por la heterogeneidad espacial del muestreo y la ausencia de muestras de muchos taxones, en especial de artrópodos. El problema de la carencia de información sobre la diversidad biológica solo puede resolverse si se incrementan los inventarios que impliquen recolectas masivas y bien organizadas (Llorente-Bousquets & Castro-Gerardino, 2002). Sin embargo esta actividad requiere de grandes inversiones económicas, de infraestructura y de recursos humanos. Por lo que se necesitan soluciones nuevas, rápidas y económicas que involucren herramientas predictivas y técnicas de recolecta, almacenaje, análisis y comunicación innovadoras que permitan que las colecciones funcionen adecuadamente. Sobre todo en los países megadiversos, que en su mayoría, suelen ser los que están en vías de desarrollo y donde la biodiversidad es amenazada de manera importante por la alteración de los ambientes (Wilson, 1992; Llorente & Michán, 2010). Informática de la biodiversidad El acceso a la información alojada en las bases de datos de museos y colecciones científicas es cada vez más rápido gracias al desarrollo de tecnologías y los métodos de almacenamiento, organización y análisis de datos que impulsan los sistemas de consulta y las redes de distribución (Soberón et al., 1996; Edwards et al., 2000; Graham et al., 2004a; Martínez-Meyer & Sánchez-Cordero, 2006; Rodríguez-Tapia & Escalante, 2006). La necesidad de resolver problemas biológicos a nivel de especie ha llevado a combinar la información de las colecciones científicas con otras fuentes tales como información ambiental, geológica o histórica, con lo que se ha promovido el desarrollo de una disciplina llamada Informática de la Biodiversidad. Esta disciplina se basa en la tecnología computacional, los sistemas de información geográfica, percepción remota, algoritmos matemáticos, bases de datos ambientales y estadística (Soberón et al., 30 1996; Bisby, 2000; Canhos et al., 2004; Graham et al., 2004a; Soberón & Peterson, 2004; Martínez-Meyer & Sánchez-Cordero, 2006). Gracias a la conjunción de información, tecnologías y metodologías, ahora se pueden manejar grandes cantidades de datos de las especies y hacer análisis en diferentes escalas y resoluciones espaciales (Soberón & Peterson, 2004). Esto permite plantear y realizar varios estudios e hipótesis acerca del conocimiento de la biodiversidad, tales como describir y denominar especies, predecir sobre diversidad (ecológica y filogenética), calcular los recursos naturales, producir modelos teóricos y descubrir patrones de distribución (Llorente-Bousquets & Castro-Gerardino, 2002; Martínez-Meyer & Sánchez-Cordero, 2006). Esto compromete a los investigadores y curadores a que los datosen las bases de las colecciones sean confiables y precisos (Luis et al., 2005). Errores frecuentes en las bases de datos El empleo de los datos de las colecciones científicas permite vías de análisis innovadoras que generan información que contribuye activamente en el desarrollo de áreas como la biología evolutiva, ecología, biogeografía, conservación, manejo de recursos e incluso, en cuestiones de salud pública (Canhos et al., 2004; Graham et al., 2004 a, b; 2008; Martínez-Meyer & Sánchez-Cordero, 2006). Su uso puede llegar a ser riesgoso o problemático sino se toman en cuenta los errores que contienen las bases de datos, debido a las diversas fuentes de las que provienen o calidades que presentan. El proceso curatorial de una colección es fundamental, ya que de éste depende directamente la calidad de los datos de los ejemplares y su utilidad como datos de entrada en los análisis de biodiversidad (Soberón et al., 1996; Graham et al., 2004a; Soberón & Peterson, 2004). Este proceso implica el mantenimiento adecuado de los ejemplares, la actualización de la nomenclatura taxonómica, la validación de la determinación, la digitalización de la información, las georreferencias precisas de las localidades de recolecta y la actualización constante de la base de datos con el 31 material nuevo que ingresa (Llorente-Bousquets & Castro-Gerardino, 2002; Martínez- Meyer & Sánchez-Cordero, 2006; Rodríguez-Tapia & Escalante, 2006). De acuerdo con Soberón et al. (1996), Graham et al. (2004a, 2008) y Soberón & Peterson (2004), existen tres problemas que son comunes en las bases de datos: 1) identificaciones taxonómicas erradas; 2) taxonomía obsoleta y; 3) ubicación espacial incorrecta. 1) Identificaciones taxonómicas erradas. Este es un error frecuente y difícil de detectar y corregir sin la revisión de los ejemplares y la ayuda de los especialistas del grupo. Una manera de detectar algunos es localizar los datos geográficos atípicos y revisar las determinaciones taxonómicas. Si los datos no son confiables, es mejor no utilizarlos en análisis de biodiversidad. 2) Taxonomía obsoleta. Este error se debe a las sinonimias que se presentan en las bases como resultado de la taxonomía cambiante y la falta de actualización de las mismas. Una forma parcial de resolverlo es revisar los catálogos taxonómicos actualizados y examinar la distribución espacial de tales sinonimias a detalle, con el fin de asignarles el nombre taxonómico correcto a algunos ejemplares. 3) Ubicación espacial incorrecta. Se refiere al sesgo geográfico y a la incertidumbre en las georreferencias, debido a la imprecisión que se da en la descripción de la ubicación de las localidades de los especímenes recolectados antes de la llegada del sistema de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés) e incluso ya con éste a escalas menores. Puede resolverse en parte mediante un análisis de consistencia, en el que se verifica la correspondencia entre el nombre de la localidad y las coordenadas geográficas indicadas. Colecciones de Papilionoidea y megabase Mariposa En México las colecciones científicas durante el siglo XIX y las primeras décadas del siglo XX tuvieron una historia accidentada (Navarro & Llorente, 1994). Desde el 32 comienzo de las recolectas científicas en territorio mexicano a finales del s. XIX y principios del XX, algunos aficionados, coleccionistas y comerciantes, tanto nacionales como extranjeros, formaron las colecciones de Hoffmann, Müller y Escalante, que más tarde fueron absorbidas por museos europeos y americanos, o bien desaparecieron por no contar con el respaldo institucional que garantizará su continuidad. En el caso de la colección Escalante, cerca de 3000 ejemplares fueron donados póstumamente por su heredero, junto con parte de las publicaciones taxonómicas que poseía, al Museo de Zoología de la Facultad de Ciencias (MZFC) de la UNAM (Llorente et al., 1996). La colección Hoffman, se formó a lo largo de las primeras cuatro décadas. Esta se integró por recolectas realizadas por el autor y la adqusición de pequeñas colecciones de la época (parte de la colección Müller y recolectores comerciales o aficionados). A su muerte, fue adquirida por el Museo de Historia Natural de la Ciudad de Nueva York. Las colecciones de Díaz Francés, Jesús Saldaña y González Cota fueron de gran importancia a finales del siglo XX, ya que tienen una representación alta de todos los estados del sur del país, así como de algunas especies endémicas a México. Afortunadamente, las dos primeras fueron adquiridas por el Instituto de Biología (IB), y la tercera por el MZFC, con recursos de la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, lo que asegura su preservación y su uso (Llorente et al., 1996). A finales de la década de 1980 se formó una megabase de datos que contiene la información geográfica de los Papilionoidea de México depositados en las principales colecciones del mundo (Luis et al., 2005). Llorente et al. (1996) enfatiza que la UNAM posee dos de las tres colecciones de lepidópteros más importantes del país, la del Instituto de Biología y la del MZFC. Ambas poseen más de 110,000 ejemplares preparados y alrededor de 500,000 depositados en sobres. La colección del MZFC se encuentra especializada en las áreas montanas húmedas de México y tiene una edad de 35 años. La tercera colección en importancia es privada y es producto del trabajo e investigación de la familia de la Maza, que de acuerdo con Lamas (Llorente y Luis com. pers.), tiene aproximadamente 35,000 ejemplares donde se incluye Heterocera. 33 Hasta hace siete años, la colección del MZFC reunía más de 450,000 registros, de los que 80,000 provienen de museos de historia natural del extranjero, principalmente de Estados Unidos e Inglaterra; 40,000 de la colección del Instituto de Biología de la UNAM; 30,000 de datos obtenidos en la literatura; el resto con base en trabajos faunísticos o recolectas específicas realizadas por miembros del MZFC con el fin de reconocer la distribución de los taxones que conforman la lepidopterofauna mexicana (Luis et al., 2005). Actualmente esta base reúne datos de 1800 especies de Papilionoidea y cerca de 6500 localidades geográficas (Luis com. pers.). A pesar de la información que aloja esta megabase, su potencial aún está por desarrollarse, v. gr. cuando se utilice para predecir áreas de distribución de varias especies y la riqueza de muchas áreas aún inexploradas. Además de análisis que propongan áreas de conservación con riqueza y endemismo altos (Luis et al., 2005). A lo largo de la elaboración de la base, han sucedido dos eventos que determinan que los tipos de errores contenidos en ésta sean más geográficos que taxonómicos: 1) la manipulación de los datos por personas diferentes, y 2) la asignación de la información geográfica y su ubicación en el espacio. En el primero, los errores taxonómicos y geográficos se ven reflejados en las etiquetas de datos, ya sea que se hayan cometido de manera consciente o no, durante el llenado de datos en el campo o durante la incorporación de la información en la base de datos. Cabe mencionar que, varios recolectores clásicos contrataban gente de la región para hacer el trabajo de campo, los cuales con frecuencia falseaban los datos por la facilidad de recolectar en regiones relativamente cercanas a la de interés, ya que no entendían la importancia de generar datos precisos, o bien mezclaban ejemplares de diferentes localidades (Luis et al., 2005). De igual modo, las localidades o áreas son muy variables en fisiografía, clima y vegetación y los ejemplares se uniformizaron bajo ciertos datos de manera imprecisa o errónea. En el segundo, la tarea de asignar las coordenadas geográficas precisas a un sitio, se revolucionó
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