La dimensión geográfica de las invasiones biológicas en el antropoceno: el caso de Xylella fastidiosa

Xylella fastidiosa es una bacteria potencialmente dañina para un gran número de cultivos leñosos y especies arbóreas, y está considerada una de las bacterias fitopatógenas más peligrosas del mundo. En este artículo se presentan los principales resultados de un trabajo de investigación publicado en el número 80 de la revista Boletín de la Asociación de Geógrafos Españoles. A nivel global, los modelos estimaron una distribución potencial de X. fastidiosa con un amplio radio potencial de expansión en climas templados (Grupo C, según la clasificación climática de Köppen). A nivel regional, los resultados revelaron que la Península Ibérica se halla muy expuesta a la entrada y propagación de este organismo invasor, cuya presencia es ya generalizada en las islas Baleares. En el Antropoceno, la Geografía desempeña un papel crucial en el manejo de los riesgos biológicos. El éxito en la gestión de los mismos depende, en gran medida, de nuestra capacidad para predecir los rangos geográficos potenciales de los organismos invasores e identificar los factores que promueven su propagación.

En 2013, se informó del primer registro de presencia de Xylella fastidiosa en condiciones de campo abierto (olivar) en un país miembro de la Unión Europea, en concreto, en la región de Apulia (Saponari et al., 2018). Desde entonces se han producido daños gravísimos en los olivares de dicha región (Carlucci, et al., 2013; Mang, et al., 2016), lo cual ha llevado a las autoridades regionales a declarar el estado de emergencia fitosanitaria (http://www.emergenzaxylella.it). En noviembre 2016, se reporta el primer registro de presencia en las Islas Baleares (Gutiérrez et al., 2018) y en 2017 se detectan los primeros brotes de X. fastidiosa en sureste de la península Ibérica (Giampetruzzi et al., 2018). Ya en 2018, se detectó la presencia del patógeno en otros enclaves puntuales del centro de la península Ibérica y en región italiana de la Toscana, al tiempo que prosigue su avance en el sureste (Alicante). En España, la situación mantiene muy preocupado al sector agrícola y a las administraciones competentes. Los medios de comunicación se refieren continuamente al problema y a los riesgos que comporta. El último informe de la Autoridad Europea para la Seguridad de los Alimentos (EFSA, European Food Safety Authority) concluye que, aunque las zonas donde actualmente se encuentra X. fastidiosa están claramente demarcadas, es más que probable que asistamos a una propagación del organismo en el continente, pues no son pocas las incertidumbres en torno a difusión del patógeno en nuevos ecosistemas, donde incluso puede permanecer silente largos periodos de tiempo sin ser detectado (Jeger et al., 2018).

Figura 1. 1) Olivos afectados por Xylella fastidiosa; 2) Necrosis y marchitamiento en hojas de vid por el patógeno; 3) Philaenus spumarius, uno de los vectores del patógeno; 4) La bacteria X. fastidiosaa vista de microscopio, en una sección transversal del vaso del xilema. Fuente: Fotos 1 y 2, Mediterranean Plant Protection Organization (EPPO, 2018); Foto 3, Charles J. Sharp (2018); y Foto 4 (Lima et al., 1998).

Se trata de una bacteria confinada en el xilema de las plantas cuya patogenicidad la convierte en un organismo potencialmente dañino para un gran número de cultivos leñosos (Figura 1). De acuerdo con los últimos datos de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (European Food Safety Authority, EFSA) (actualizado a 13/01/2019), se ha encontrado X. fastidiosa en 563 especies hospedantes. Entre ellos destacan el olivo, el almendro, la vid o los cítricos (Almeida & Purcell, 2003; Araújo et al., 2002; Bucci, 2018; Hopkins, 1989; Janse & Obradovic, 2010; Loconsole et al., 2014). La bacteria se transmite por numerosos insectos vectores (cicadélidos y cercópidos), hemípteros chupadores que se alimentan a partir del xilema (Almeida, Coletta-Filho & Lopes, 2014; Morente et al., 2018). Se multiplica en el interior del xilema llegando a obstruir el flujo de savia en la planta (Almeida, Coletta-Filho & Lopes, 2014; Lima et al., 1998; Redak et al., 2004). Los síntomas varían según la especie y el estadio de la infección: clorosis, marchitez, necrosis foliar, hojas y ramas secas y decaimiento generalizado (Landa, et al., 2017). Por tanto, estamos ante un organismo que vive entre dos mundos: el huésped y el vector (Chatterjee et al., 2008).

Dado que la propagación de Xylella fastidiosa en la península Ibérica podría suponer auténtico un desastre para los agrosistemas mediterráneos y la economía de los espacios rurales (Bucci, 2018), se requiere una doble aproximación que estudie tanto el área de distribución potencial del patógeno (Elith, 2017), como la influencia de los drivers que pudieran facilitar su llegada y propagación (Rodríguez-Labajos et al., 2009). Este enfoque trasciende la aproximación basada en la probabilidad de presencia, dado que es muy difícil estimar esta probabilidad cuando estamos ante un organismo en proceso de expansión fuera de su rango nativo (Václavík & Meentemeyer, 2009), por lo que es también pertinente incorporar una aproximación complementaria basada en la teoría de conjuntos borrosos (Eastman, 1999; Jiang & Eastman, 2000).

El presente trabajo tiene dos objetivos fundamentales:

1. A escala mundial, estimar la distribución potencial global de Xylella fastidiosa a través de un ensamblaje de modelos de nicho ecológico basado en datos bioclimáticos.

2. A escala regional, estimar la exposición de la península Ibérica e islas Baleares a la llegada y / o propagación del Xylella fastidiosa, combinando los resultados del modelo de nicho ecológico con un conjunto drivers que pueden facilitar la dispersión del patógeno, y empleando para ello técnicas de evaluación multicriterio basadas en la teoría de conjuntos borrosos.

1. ¿Hasta dónde puede alcanzar la distribución potencial global de Xylella fastidiosa?

2. ¿Qué zonas estarían más expuestas a Xylella fastidiosa si considerásemos, además, los factores o drivers que propician la propagación de esta bacteria fitopatógena?

Distribución potencial global de Xylella fastidiosa

En este punto, presentamos la cartografía de los resultados obtenidos (Figura 2). Nuestros modelos estimaron un área de distribución potencial global para Xylella fastidiosa que abarca espacios tropicales, subtropicales y templados situados en todos los continentes (con la excepción de la Antártida), aunque con especial idoneidad en los espacios subtropicales húmedos y dominios de clima templado (Grupo C, de acuerdo con la clasificación climática de Köppen), en los que las temperaturas mínimas permiten la supervivencia del patógeno (Feil & Purcell, 2001).

Figura 2. Distribución potencial global de Xylella fastidiosa. Fuente: Elaboración propia.

En el continente americano, origen de la diáspora de X. fastidiosa, es donde encontramos las áreas más favorables para el patógeno. Destacan el sureste de los Estados Unidos (regiones del Atlántico Sur, Centro Sureste, Centro Oeste y Pacífico), el sureste de Brasil (regiones Sur y Sudeste) y un importante pasillo de favorabilidad que conecta los dos hemisferios del continente, en el piedemonte de la gran cordillera. Por tanto, en este continente encontramos dos grandes factores para su establecimiento y propagación: favorabilidad y conectividad. De acuerdo con nuestros modelos, X. fastidiosa también encontraría grandes áreas favorables en el sur y sudeste del continente africano, donde no se ha informado aún de la presencia del patógeno, lo cual no significa que la bacteria no haya llegado, dado que en muchos países africanos no existen controles fitosanitarios. Australia es otra de las extensas áreas en las que X. fastidiosa no ha sido detectada todavía. Sin embargo, este subcontinente presenta unas condiciones bioclimáticas muy favorables para su establecimiento en el sector oriental, donde predomina un clima templado lluvioso, similar a los climas donde la bacteria encuentra su máxima favorabilidad en América. Precisamente, en las áreas subtropicales de clima lluvioso es donde nuestros modelos estimaron el ambiente de máxima favorabilidad bioclimática para el establecimiento de X. fastidiosa, áreas como el sudeste del continente asiático, donde predomina el denominado clima chino (Clima Cfa, de acuerdo a Köppen) clima que parece el más favorable para el establecimiento de este patógeno.

En el continente euroasiático, se proyecta un importante corredor favorable que conecta la península Ibérica y el extremo oriental del continente asiático y que transita por zonas eminentemente subtropicales en ambas fachadas de la cuenca mediterránea y penetra por los valles de Oriente Medio y el piedemonte meridional del Himalaya, hasta llegar al extremo oriental de Asia donde encontramos el genuino clima chino. Xylella fastidiosa ha sido detectada en numerosos puntos siguiendo este pasillo, lo que sugiere que la conectividad de las áreas favorables podría explicar en parte su dispersión. En el contexto de este corredor, encontramos climas Csa y Csb (Köppen), también con un componente subtropical pero donde la estación seca coincide con el verano, a diferencia de los climas tropicales lluviosos.

Por último, apenas encontramos zonas mediadamente favorables para el establecimiento del patógeno más allá de los 40–50º de latitud. Estas las hallamos mayoritariamente en el hemisferio norte y, en especial, en las zonas occidentales del continente europeo, más templadas por la acción de la Corriente del Atlántico Norte. Nótese que trabajamos con algunos registros de presencia reportados en Canadá, aunque es probable que estos casos se hayan producido en condiciones muy excepcionales en el espacio y en el tiempo, de ahí que nuestros modelos no hayan proyectado favorabilidad en la vecindad de los registros de presencia reportados en estos enclaves. Las temperaturas mínimas de los climas D (Köppen) limitan la dispersión.

Exposición de la península Ibérica e Islas Baleares a Xylella fastidiosa

En la Figura 3, se ilustra la proyección de la distribución potencial de Xylella fastidiosa en la península Ibérica e Islas Baleares, como resultado del downscaling estadístico de los modelos calibrados y ensamblados con los registros de presencia y variables bioclimáticas de todo el mundo.

Lo primero que llama la atención es que el área de distribución potencial proyectada por los modelos coincide, en sus valores de máxima favorabilidad, con los registros de presencia de Xylella fastidiosa localizados en Islas Baleares, donde primero se ha reportado la presencia del patógeno en España. Recordamos que los modelos de distribución potencial se han calibrado con datos de todo el mundo y en buena parte de las iteraciones las respectivas réplicas de los modelos pueden no haber utilizado registros de presencia de esta zona.

Figura 3. Distribución potencial de Xylella fastidiosa proyectada en la península Ibérica e Islas Baleares. Fuente: Elaboración propia.

De acuerdo con los drivers, las áreas más expuestas a la entrada y dispersión del patógeno son, fundamentalmente, los espacios interiores próximos a la costa en los que predominan las actividades agrarias, soportan densidades de población intermedias y se hallan bien comunicados. Por el contrario, los vacíos demográficos de las áreas del interior de la península constituyen los espacios menos expuestos a la entrada y propagación de Xylella fastidiosa.

Figura 4. Integración drivers y favorabilidad para la dispersión de Xylella fastidiosa. Fuente: Elaboración propia.

Figura 5. Modelo de exposición de la península Ibérica e islas Baleares a Xylella fastidiosa. Fuente: Elaboración propia.

Por último, en la Figura 5 se ilustra la cartografía final que representa la exposición de la península Ibérica e Islas Baleares a la entrada y/o propagación de Xyella fastidiosa. Esta cartografía es producto de la superposición difusa de los resultados representados en las figuras 3 y 4.

Concluyendo, de acuerdo con nuestros modelos, las áreas más expuestas a la propagación de Xylella fastidiosa son fundamentalmente las situadas en las zonas periféricas y más deprimidas del conjunto del área de estudio, incluida la costa del norte de la península Ibérica. Si bien, encontramos una máxima exposición en el suroeste de la península Ibérica, Levante e Islas Baleares.

En este trabajo se han desarrollado modelos de nicho ecológico para estimar la distribución potencial global de Xylella fastidiosa. Ensamblamos dichas estimas a escala regional (Península Ibérica e Islas Baleares) con drivers que pueden favorecer los procesos de dispersión observados en el patógeno.

A escala global, los modelos han estimado una amplia distribución potencial de Xylella fastidiosa en latitudes medias, con valores de favorabilidad máximos en áreas con predominio de climas templados y húmedos. A nivel regional, estimamos que existe un gran potencial bioclimático para el establecimiento de X. fastidiosa en las zonas periféricas de la península Ibérica y Baleares y, especialmente, en el suroeste de la península y en la fachada mediterránea. En general, las áreas más expuestas a la entrada y dispersión del patógeno se corresponden con los espacios interiores próximos a la costa en los que predominan las actividades agrarias, soportan densidades de población intermedias y se hallan bien comunicados.

Tanto los resultados obtenidos como la metodología aplicada representan una novedad. Por un lado, se trata de la primera estima global de distribución potencial de Xylella fastiosa basada en un ensamblaje de modelos. Por otro lado, es la primera vez que se integran la modelización de nichos ecológicos y las técnicas de evaluación multicriterio, basadas en funciones de pertenencia y superposición borrosas, para representar un modelo de exposición regional a un organismo exótico como X. fastidiosa.

Los resultados evidencian la enorme importancia y utilidad de la información espacial y sitúa a la geografía (y a la Geografía, como disciplina) en el centro de la investigación de los procesos de contagio espacial, en el contexto de la gestión de los riesgos biológicos. En este sentido, futuros trabajos deberían avanzar en el terreno de la caracterización y discusión de la influencia de los principales drivers involucrados en la propagación de las especies exóticas, más allá de la estimación de las distribuciones potenciales basada en los modelos de nicho ecológico. En el Antropoceno, la estimación fidedigna de los riesgos biológicos trasciende la teoría de la probabilidad y se interna en complejo mundo de la teoría de los conjuntos borrosos.

Referencia artículo original

Oliver Gutiérrez Hernández, Luis V. García (2019): “La dimensión geográfica de las invasiones biológicas en el Antropoceno: el caso de Xylella fastidiosa”. Boletín de la Asociación de Geógrafos Españoles: 80, 1-32. DOI: http://dx.doi.org/10.21138/bage.2771