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Abstract This review document includes different topics of academic interest for the beekeeping sector. The state of the art of the effect of climate change on different parameters such as colony mortality, landscape change that directly affects food availability for bees (such as pollen and nectars) was documented, productivity, health relationship, and levels of infestation of major insect parasites. All these aspects, of interest to the national and iregional beekeeping sector, serve as a starting point for the steering of the research agenda of the beekeeping project of the Agrotourism Centre; that in the current period has an ongoing project related to the issues developed in this review. Keywords: weather, pollen avaibility, colonies mortality, productivity, Varroa destructor Miguel A Linares B Investigador Sennova-Laboratório de apicultura,Tecnoparque-Nodo el Socorro-Centro Agroturístico San Gil- Santander. linares2011@misena.edu.co Daniel F Lizarazo Infocenter Tecnoparque nodo-El Socorro Centro Agroturístico. Freddy A Jara M Apoyo Técnico Sennova – Centro Agroturistico Diego F Suárez P Dinamizador Sennova-Centro Agroturístico, San Gil-Santander dfsuarezp@sena.edu.co Resumen Este documento de revisión comprende diferentes tópicos de interés académico para el sector apícola. Se documentó el estado del arte del efecto del cambio climático sobre diferentes parámetros como la mortalidad de las colonias, el cambio del paisaje que afecta directamente la disponibilidad alimenticia para las abejas (como polen y los néctares), la productividad, la relación con la sanidad y niveles de infestación de los principales parásitos de insectos polinizadores. Todos estos aspectos, de interés para el sector apícola nacional y regional, sirven como punto de partida para el direccionamiento de la agenda de investigación del proyecto de apicultura del Centro Agroturístico; que en la actual vigencia tiene un proyecto en ejecución relacionado con los temas desarrollados en esta revisión. Palabras claves: clima, disponibilidad de polen, mortalidad de colonias, productividad, Varroa destructor Efecto de las variables ambientales y variaciones climáticas sobre la mortalidad, productividad, oferta floral y sanidad de insectos polinizadores Effect of environmental variables and climatic variations on mortality, productivity, floral supply and health of pollinating insects 23 Las colonias de abejas son poblaciones de individuos conformadas por obreras, zánganos y una reina; especies sociales como la Apis mellífera y el Bombus atratus se anidan en colmenas que pueden ser naturales (troncos, árboles) o fabricadas por el hombre. La disminución significativa de las poblaciones de abejas Apis mellifera es un problema grave que afecta directamente la seguridad alimentaria global, al estar vinculadas al proceso de polinización de al menos el 70 % de las especies cultivadas e influenciando el 35 % de las cosechas colectadas en cada ciclo de producción (González- Varo et al., 2013). La disminución sostenida de las poblaciones está relacionada directamente con cinco factores: cambio climático, alteración del paisaje, intensificación de la agricultura, ampliación de la frontera agrícola, presencia de especies invasivas y ataque de patógenos (González-Varo et al., 2013). Este documento se enfocará en la revisión del efecto de las variables ambientales sobre la disponibilidad alimenticia para las abejas, los patrones comportamentales y la sanidad de las poblaciones de abejas. Efecto de variables climáticas en el comportamiento de insectos sociales Diferentes estudios reportan el efecto de variables climáticas individuales como precipitación y temperatura ambiente sobre el forrajeo de insectos Introducción De acuerdo a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) y al panel Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (IPCC), este fenómeno está caracterizado por un calentamiento global acelerado acompañado de fenómenos asociados como: incremento del nivel del mar; aumento de temperatura, consecuencia de acciones antropogénicas que en las últimas dos décadas ha mostrado un patrón de crecimiento sostenido (Instituto de Hidrología, 2020). Los registros meteorológicos muestran un aumento en la frecuencia de eventos climáticos extraños en grandes regiones geográficas y eventos climáticos anómalos en regiones específicas, que aparecen y desaparecen de forma aleatoria dificultando aún más los modelos de predictivos. Esos eventos anómalos generan consecuencias a largo plazo modificando a composición y equilibrio de los ecosistemas en diferentes escalas como la fragmentación de zonas de alimentación, caracterizadas por cambios en la distribución de poblaciones de plantas melíferas de regiones específicas; intensidad de secreción de néctar; migración de las poblaciones de polinizadores hasta cambios fenológicos en las poblaciones de abejas silvestres, caracterizados por reducción de los ciclos de vida o precocidad como respuesta al aumento de temperatura (Bartomeus et al., 2011). Revista Siembra CBA • Número 1 • Diciembre de 2021 • ISSN: 2619-4422 24 25 Revista Siembra CBA • Número 1 • Diciembre de 2021 • ISSN: 2619-4422 de huevos por las reina dentro de las colmenas, la tasa de postura aumenta o disminuye en relación con el aumento y disminución de la temperatura ambiente (Alhaddad & Darchen, 1995). La evidencia descrita anteriormente demuestra la relación entre variables climáticas individuales medidas en tiempos discretos con eficiencia en la productividad en colmenas, pasando por el análisis de la relación entre temperaturas bajas y aumento de la mortalidad en apiarios en zonas de producción con estaciones marcadas (LeConte & Navajas; vanEngelsdorp et al., 2012). Modelos predictivos de mortalidad, productividad y actividad de forrajeo influenciados por cambios climáticos La profundización de esas relaciones ha llevado al desarrollo de modelos de estudios climáticos de largo alcance, con capacidad de predecir con mayor exactitud las potenciales perdidas de colmenas durante el invierno. El estudio desarrollado por (Switanek et al., 2017). consistió en el monitoreo de variables ambientales como temperatura, precipitación, radiación solar y velocidad del viento que fueron medidos e interpolados sobre áreas de 5 km2 durante el periodo 2009 - 2014. Las variables climáticas fueron medidas usando la técnica de teledetección anticipada compuestas por radares meteorológicos, satélites y estaciones meteorológicas automatizadas que envían la información y la procesan usando un análisis compresivo o sociales como la Vespula germánica. Estos han demostrado que la presencia de lluvias en los lugares de forrajeo disminuyó el tráfico de los insectos en al rededor del 30%, valores que son restablecidos una vez la precipitación se detiene. De igual forma el tiempo de forrajeo está relacionado con la disponibilidad de horas luz y las altas temperaturas, de las zonas de estudio, promovieron la generación de estrategias adaptativas de estos insectos sociales que regurgitaron el agua como mecanismo para asegurar la termorregulación (Kasper et al., 2008). Gráfico 1: Promedio mensual de precipitación y Humedad relativa durante el periodo 1970-2010 estación meteorológica 24025020 Pinchote Santander. Fuente: IDEAM. Otra variable como la temperatura del aire afectan positivamente la ganancia de peso neta de la colmena y las tasas de acumulación de miel en los nidos; variables como horas de luz, intensidad lumínica y temperatura están relacionado positivamente con la actividad de vuelo de los individuos de la colmena que mostraron su pico de actividad entre las 14:00 y las 20:00. La actividad de vuelo mostró coeficientes de correlación altos entre ganancia neta de pesodiaria y ganancia de peso total durante la temporada de estudio(Szabo, 1980). El aumento de temperatura también está relacionado con el aumento de la postura Revista Siembra CBA • Número 1 • Diciembre de 2021 • ISSN: 2619-4422 Aunque este modelo predictivo es una herramienta útil en zonas con estaciones marcadas, ya que el monitoreo de esas variables permite estimar la mortalidad de las colonias e implementar acciones de mitigación para disminuir el impacto; en elel caso particular de Colombia la mortalidad no estaría causada por bajas temperaturas, pero si posiblemente por uso de agroquímicos, ataque de patógenos y falta de alimento temas que serán desarrollados más adelante. Otras aproximaciones se hacen a través del uso de herramientas de agricultura de precisión para evaluar cómo las variables ambientales como temperatura y precipitación afectan la productividad de las colmenas. En el trabajo de (Flores et al., 2019) se evaluó el efecto de las variables ambientales precipitación-temperatura sobre la productividad de colmenas en un ambiente típico mediterráneo caracterizado por primaveras y otoños suaves y veranos e inviernos con climas extremos (Flores et al., 2019). Los resultados mostraron que el aumento de peso de las colmenas está directamente influenciado por las variables climáticas ya que la productividad expresada como ganancia de peso, aumento del área con polen de los panales y aumento del área con crías de las colmenas evaluadas se incrementó con el aumento de la temperatura coincidiendo con los picos de floración de las zonas evaluadas (Flores et al., 2019). Newcasting, administrado por el Departamento Austriaco de Meteorología Y Geodinámica(Switanek et al., 2017). La incidencia de las variables ambientales fue evaluada midiendo la mortalidad de colonias, generando, así, predictores climáticos. Estos climáticos fueron estimados analizando la correlación de la mortalidad de las colonias con el promedio mensual de las variables climáticas; estimadas por medio de herramientas estadísticas como regresiones lineales múltiples, regresiones soportadas en máquinas de vectores, regresión de árboles de decisión y modelos K de vecinos cercanos (Switanek et al; 2017). Los modelos K de vecinos cercanos son algoritmos usados para clasificar un conjunto de datos que comparten comportamientos similares frente a diferentes variables, que para este caso en particular serían las variables climáticas en donde la variable respuesta seria la mortalidad de las colmenas (Miller, 2019). Los predictores fueron establecidos analizando la variable respuesta frente a cada una de las variables climáticas. El modelo mostró una mayor sensibilidad o capacidad de respuesta de las variables temperatura y precipitación que sobre las variables radiación solar y velocidad del viento. La capacidad predictiva del modelo evidenció mayor mortalidad de las colonias cuando los meses previos al invierno son más cálidos y más secos con excepción del mes de febrero, que es del menor temperatura promedio y mayor tasa de mortalidad (Switanek et al., 2017). 26 27 Revista Siembra CBA • Número 1 • Diciembre de 2021 • ISSN: 2619-4422 Uno de los eventos pronosticados por intensificación del cambio climático es el incremento en la frecuencia e intensidad de las sequias (Dai, 2013). La falta de agua constituye un estrés abiótico que tiene impacto directo en la fisiología y homeostasis de las plantas. El estrés hídrico causa cierre estomático y, por lo tanto, disminuye la tasa fotosintética que afecta directamente el crecimiento y desarrollo vegetal (Perez Martinez & Melgarejo, 2015). Como consecuencia se podría afectar la oferta de recursos alimenticios disponibles para los polinizadores. Evidencia experimental muestra que la sequía afecta directamente la oferta floral de insectos polinizadores disminuyendo el número de flores por racimo, reducción del tamaño de la flor y, en algunos casos, hasta merma en el volumen de néctar y concentración de este (Burkle & Runyon, 2016; Carroll et al., 2001; Halpern et al., 2010). El trabajo de Phillips y colaboradores se concentró en la evaluación en campo de algunas de las premisas anteriores (Phillips et al., 2018). En este estudio se evaluaron diferentes variables como número de flores por racimos, volumen de néctar por flor y concentración del néctar en plantas de las especies L Pratensis, O Viciifolia y P Vulgaris. Las plantas fueron evaluadas en tres ambientes: un ambiente natural; un ambiente cubierto que disminuye la radiación, pero deja pasar una parte de La productividad de la colmena es una variable respuesta afectada directamente por variables climáticas; el aumento de peso y productividad de la colmena depende directamente de la oferta alimenticia y de la actividad de forrajeo de los miembros de la colonia. El estudio de Clarke y Robert (2018) demuestra que la actividad de forrajeo de las abejas, medida como la tasa de ingreso y egreso de la colmena, está directamente influenciada por la radiación solar y temperatura (Clarke & Robert, 2018). La tasa de egreso de las abejas fue medida mediante la implementación de un sensor opto-electrónico; se evaluó la correlación entre la tasa de egreso contra la temperatura, la radiación solar, la humedad relativa y la velocidad del viento por medio de modelos generales de regresión lineal (Clarke & Robert, 2018). Los resultados mostraron alta correlación para las variables temperatura y radiación solar con radiación superior a 0.81. El siguiente paso fue generar un modelo predictivo de la tasa de forrajeo medida como número de egresos por colmena; el 90% del número de egresos diarios de las colmenas fue usado para la generación del modelo predictivo o datos de entrenamiento y el restante 10% fue usado para realizar la validación del modelo. Los resultados demuestran una alta capacidad de predicción del modelo con patrones similares entre los datos reales y los datos simulados(Clarke & Robert, 2018). Efecto del clima en la oferta de polen y néctar Revista Siembra CBA • Número 1 • Diciembre de 2021 • ISSN: 2619-4422 Las sequías prolongadas afectan directamente la oferta de recursos de insectos polinizadores. El estudio de (Riaño-Jiménez et al., 2020) aporta evidencia valiosa porque relaciona cómo las fluctuaciones climáticas del Niño y la Niña afectan la disponibilidad de lluvia en los andes al norte de Suramérica y su efecto en la dinámica de poblaciones de reinas vírgenes de abejorros polinizadores Bombus atratus. El objetivo del estudio se centró en demostrar cómo la abundancia de lluvia, característica de la fluctuación húmeda de la niña,mejoró la oferta floral y consecuentemente aumentó la población de abejorros polinizadores encontrándose mayor número de reinas vírgenes en las comunidades evaluadas, tendencia que cayó a menos de la mitad en la estación seca (Riaño-Jiménez et al., 2020). Efecto del clima en la sanidad de las colonias El cambio climático es considerado un problema crítico para las poblaciones de polinizadores, desafío que exige la implementación de medidas que mitigue sus efectos. Cambios drásticos en los patrones climáticos tienen efectos directos en el paisaje afectando las poblaciones de plantas melíferas. Como se mencionaba anteriormente eventos de sequía prolongados atrasan el inicio de las floraciones que se traduce en menor oferta de fuentes de alimentos como polen y néctar que repercute directamente en la productividad de la colmena y, lo que es más importante, en la sanidad de las misma llevando as poblaciones, por falta de recursos, las hace más vulnerables al ataque de la lluvia de precipitación, y un ambiente de simulación de sequía. Los resultados mostraron una merma significativa de las variables medidas en el tratamiento de sequía comparado con los otrosdos tratamientos (Phillips et al., 2018). La evidencia aportada por el trabajo de Phillips y colaboradores demuestra el impacto de la sequía en la oferta floral, sin embargo, no aporta evidencia de como la merma en el número de flores, cantidad y calidad del néctar impacta las poblaciones de polinizadores de las zonas de estudio. Algunos trabajos publicados recientemente aportan evidencia detallada para este tema en particular. Antes de entrar en detalle es necesario contextualizar a los lectores sobre el origen y repercusiones de esas fluctuaciones climáticas. El fenómeno del Niño-Oscilación del Sur (ENOS) es una fluctuación climática que se caracteriza por temperaturas más cálidas y más frías en la superficie de Océano Pacífico que el promedio histórico; las variaciones altas se caracterizan por temperaturas cálidas por encima de la media histórica de la temperatura de la superficie del Océano Pacífico costas adentro de Perú y Ecuador; este calentamiento inusual genera sequías prolongadas en el norte de Suramérica específicamente en las regiones andinas de Colombia y Venezuela, junto con lluvias torrenciales e inundaciones en la región sureste de Suramérica (Cai et al., 2020; Society, 2020) . La fluctuación fría genera el efecto contrario con inundaciones y lluvias torrenciales en el norte de Suramérica, estos eventos anómalos son considerados cuasi periódicos con una frecuencia de 4-7 años (Cai et al., 2020; Poveda & Mesa, 1996). 28 29 Revista Siembra CBA • Número 1 • Diciembre de 2021 • ISSN: 2619-4422 son el agente causal de la enfermedad “loque americana”, estos microrganismos se caracterizan por presentar esporas muy resistentes que logran soportar ambientes extremos como temperaturas de 100-120°C y tolerancia a procesos de desinfección convencional como tratamiento con yodo,hipoclorito y exposición a radiación UV entre otros (Borracci et al., 2004). La infección inicia con la contaminación del alimento de las larvas que al consumirlo adquieren la enfermedad, una vez el patógeno se instala dentro de la larva este germina pasando a la fase vegetativa que usa la hemolinfa de las larvas como medio de cultivo destruyendo el futuro de la colonia afectada(Borracci et al., 2004). Directamente no existe evidencia de como el clima afecta el desarrollo de infestación de esta bacteria patógena. El estudio de (Alvarado et al., 2013). Demuestra que el rango de temperatura de 35-42°C promueve la germinación de estas esporas (dentro de las estrategias sostenibles de ciencia frontera que se están desarrollando para el control de esta enfermedad, está el uso de la bacteria ácido-láctica especifica de abejas como inhibidor del proceso de germinación de las esporas)(Alvarado et al., 2013; Lamei et al., 2019). La enfermedad de la parálisis aguda y parálisis crónica en abejas es causada por agentes virales. Las sintomatologías características van desde espasmos anormales, incapacidad para volar y abdómenes incluso a la muerte por inanición en poblaciones cercanas a zonas de cultivos (Le Conte & Navajas; University, 2019). El debilitamiento de parásitos plaga como el hongo Nosema Apis, las bacterias patogénicas como la Paenibacillus larvae que ataca larvas y huevos, el virus de la parálisis crónica (CPV); el virus de la parálisis aguda (APV), ácaros parásitos como el Varroa Destructor y el coleóptero de las colmenas. La nosemosis es causada por un microsporidio que afecta las células epiteliales del intestino bloqueando el proceso de digestión de alimentos de los individuos parasitados(Burnham, 2019; Higes et al., 2010). Por el momento no hay reportes del efecto del cambio climático en la incidencia y Figura 1. a) Varroa destructor b) Colmena tipo Langstroth, Panales con miel. Fuente: Miguel Angel Linares B. en la incidencia y efecto en la sobrevivencia de las colmenas afectadas, sin embargo, estudios en campo reportan que la tasa de infección es baja en colonias que operan en climas secos con baja humedad relativa(Swart, 2003). Bacterias patógenas como Paenibacillus larvae Revista Siembra CBA • Número 1 • Diciembre de 2021 • ISSN: 2619-4422 las principales amenazas en las poblaciones de polinizadores y se caracteriza porque parasita a las abejas en cualquier estadio de vida como huevo, larva y adulto; una vez instalado dentro de la colmena la hembra del Varroa Destructor utiliza mecanismo de reconocimiento químico para ubicar los huevos y larvas, lo que promueve la postura de los huevos sobre las celdas con nuevos individuos(Nazzi & Le Conte, 2016). La incidencia del ataque de este ácaro depende del tipo de abeja parasitada; reportes de apicultores brasileros demuestran que la especie Apis mellifera africanizada muestran mayor tolerancia y bajos niveles de infestación comparadas con las abejas europeas. El nivel de infestación varía entre 3 % a 34% dependiendo de factores ambientales. De acuerdo a los estudios de (Giacobino, 2015). Se encuentra mayor susceptibilidad de colmenas ubicados en climas templados comparados con colmenas establecidos en climas subtropicales (María Emilene et al 2018). Aunque por el momento no hay estudios profundos del efecto variables climáticas en las dinámicas poblacionales y la capacidad de infestación de este ácaro, el trabajo de la investigadora Correia y colaboradores, en el estado de Bahía en Brasil, genera las primeras pistas mostrando que el grado de infestación depende de las zonas de muestreo (si son altas o bajas altitudinalmente); en zonas altas factores como temperatura influyen en la tasa de infestación y en ambientes bajos es afectado por precipitaciones(María Emilene et al., 2018). brillantes sin pelo(Budge et al., 2020). Estos agentes virales son transmitidos usando diferentes caminos: una vía horizontal o contaminación entre individuos de la misma generación que comparten recursos como alimentos y otro mecanismo de trasmisión vertical que es el que le transmite la reina a la progenie(Yañez et al., 2020). Evidencia experimental del efecto de la temperatura sobre la carga viral que provoca deformación del ala muestra que en los individuos que fueron sometidos a tratamientos de altas temperaturas cercanas y sostenidas a los 43°C y de bajas temperaturas 15°C se presenta una mayor tasa de mortalidad de las abejas; por su parte las altas temperaturas sostenidas influyen en una menor carga viral y a bajas temperaturas poco o ninguna variación de las cargas virales(Dalmon et al., 2019). En los rangos de temperatura habituales en el entorno ambiental de las colonias (37ºC- 43ºC y 15ºC - 34ºC) el extremo superior del rango de temperaturas influye en la disminución de la carga viral y en la mortalidad de las abejas, cuando estas condiciones se mantienen por un tiempo prolongado. Así mismo gran cantidad de la población de las abejas mueren por el estrés térmico a bajas temperaturas, mientras la carga viral no disminuye en esas condiciones. Dentro de los mecanismos de transmisión horizontal de enfermedades virales en insectos sociales está la trasmisión por vectores (como los ácaros parásitos de Varroa Destructor). Este ácaro es considerado actualmente una de 30 31 Revista Siembra CBA • Número 1 • Diciembre de 2021 • ISSN: 2619-4422 evidenciado en las consultas bibliográficas que los insectos sociales tienen rangos de tolerancia adecuados dentro de los cuales las colonias se autoprotegen a través de mecanismos de defensa propios de la especie. Referencias y bibliografía Alhaddad, S., & Darchen, B. (1995). The influence of meteorological conditions on the feeding and and egg laying of the queen honey bee [Article]. Comptes Rendus de l'Academie des Sciences - Series III, 318(2), 245-248. Alvarado, I., Phui, A., Elekonich, M. Conclusiones Se determinó medianteconsultas bibliográficas sobre el tema que existe un impacto fuerte de la temperatura en la supervivencia de los insectos polinizadores; en el contexto mundial y nacional se alerta sobre las implicaciones negativas del calentamiento global hacia la supervivencia, sanidad y productividad de estos insectos. Se presentan otras variables, igualmente influyentes como la disponibilidad de luz solar, que están relacionadas con el acopio de recursos alimenticios y el comportamiento reproductivo. Por otra parte, se ha determinado que temperaturas bajas generan más riesgos para la supervivencia de la colonia debido a la incidencia de factores sanitarios y de escasez de oferta alimenticia; así mismo, las temperaturas altas pueden ser controladas más fácilmente por la población utilizando mecanismos de autorregulación térmica. Las técnicas utilizadas para evaluar la influencia de las variables climáticas son primordialmente métodos estadísticos de regresión línea múltiple y correlación; se considera que estas técnicas siguen siendo las herramientas fundamentales para la predicción del comportamiento productivo y mortalidad de las colonias en función de los parámetros climáticos. Se destaca la importancia de la evaluación y análisis de las condiciones fenológicas de las plantas que están condicionadas por los microciclos y macrociclos de lluvia y sequía (fenómeno de la Niña y del Niño). A pesar de las condiciones adversas de sobrevivencia debido a factores climáticos, patogénicos y de disponibilidad alimentaria se ha M., & Abel-Santos, E. (2013). Requi- rements for in vitro germination of Paenibacillus larvae spores. Journal of bacteriology, 195(5), 1005-1011. https://doi.org/10.1128/JB.0158-12 Bartomeus, I., Ascher, J. S., Wagner, D., Danforth, B. N., Colla, S., Kornbluth, S., & Winfree, R. (2011). 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