1. Introducción

En los ecosistemas, cada organismo realiza diversas funciones que se entrelazan para generar un ambiente equilibrado. La pérdida de biodiversidad lleva a la simplificación de los agroecosistemas en detrimento de la salud y la productividad de los cultivos (Altieri, 1999).

En las parcelas agrícolas, la eliminación de las arvenses reduce drásticamente el número y la diversidad de plantas afectando las interacciones biológicas. Las arvenses, además de crear microclimas, ser fuente de genes, medicinas y alimento para el hombre, proporcionan alimento y refugio a animales y microorganismos. A cambio, ellos polinizan los cultivos, fertilizan el suelo, reducen el banco de semillas del suelo, se alimentan de los herbívoros y parasitan o depredan las plagas (Isbell et al., 2011).

Los beneficios que se obtienen de los ecosistemas se denominan servicios de los ecosistemas y según el reporte de Millennium Ecosystem Assessment (MEA, 2005) se han agrupado en cuatro categorías: 1.- Apoyo: se considera que las plantas que ayudan al mejoramiento del suelo y a la provisión de hábitat a especies polinizadores contribuyen a mejorar la producción agrícola. 2.- Abastecimiento: incluye a las plantas que aportan alimento, medicina, recursos genéticos y energía requeridos por los humanos, 3.- Regulación: se refiere a las plantas que actúan como hospederos de plagas y sus controladores biológicos. 4.- Cultural: aunque no influyen directamente en la producción agrícola, son plantas que por su belleza tienen utilidad en recreación y ornamento.

En Panamá, el estudio de las arvenses dentro de las áreas de los cultivos se ha enfocado en los efectos perniciosos de éstas en la producción. El manejo que se realiza en las parcelas de cultivo, generalmente, es la eliminación indiscriminada de toda la vegetación antes de la siembra. Sin embargo, durante la época de floración y cosecha del tomate se identificaron 58 especies de arvenses dicotiledóneas asociadas a las áreas de cultivo en el distrito de Los Santos (Osorio y Díaz, 2018).

Estas plantas realizan diversas funciones que desconocemos y por eso no valoramos. El objetivo del presente escrito es describir los servicios al agroecosistema, proporcionados por sus arvenses asociadas. Para ello haremos uso de los datos publicados en el país y en el extranjero con acceso a través de la internet.

El estudio de las arvenses desde la perspectiva de los servicios que presta al agroecosistema promovería la valoración de sus beneficios y podría ser considerado dentro de sus estrategias de manejo y conservación.

2. Materiales y métodos

Área de estudio

Durante los meses de marzo a junio de 2016 y de 2017, se visitaron diez fincas productoras de tomate industrial en el arco seco del distrito de Los Santos, ubicadas en los poblados de Tres Quebradas, La Limona, La Colorada, San Luis, La Balita, La Espigadilla, La Lomita y La Honda (figura 1). La ubicación geográfica del sitio de muestreo se determinó con el sistema de posicionamiento global (GPS) (GPSmap-60CSX Garmin®) (tabla 1).

Metodología de colecta e identificación de las arvenses

Las fincas fueron recorridas a pie cubriendo el área del cultivo. Se colectaron al azar entre dos a tres plantas completas con flores para la identificación taxonómica de cada especie. Se estableció un registro con número de identificación y fotografía de cada muestra. Los especímenes identificados se procesaron en el herbario del IDIAP en El Ejido de Los Santos, utilizando claves taxonómicas y con el apoyo del herbario de la Universidad Autónoma de Chiriquí.

La frecuencia absoluta (Fa) se registró como el número de veces que fue colectada la especie en cada finca. La frecuencia relativa (Fr) se estimó como el porcentaje del total de veces que se identificó la especie en cada finca (tabla 2).

Búsqueda bibliográfica

Se realizó una búsqueda en la literatura científica nacional de los servicios al ecosistema que ofrecían cada una de las arvenses dicotiledóneas identificadas en el agroecosistema del cultivo de tomate. Se usaron las palabras clave “arvenses”, “malezas” o los nombres científicos de cada especie a través del buscador Google. Para la valoración del conocimiento de los servicios ecosistémicos de las arvenses, se consideraron las publicaciones en revistas, libros o guías con datos de investigaciones realizadas en el país. Los datos de las publicaciones de trabajos realizados en otros países se valoraron como potencial uso, desconocido en Panamá. Los servicios categorizados fueron 1.- Apoyo (mejoramiento de suelo, provisión de hábitat a especies polinizadores), 2.- Regulación (hospederos de plagas), 3. Abastecimiento (alimento, medicina, energía y recursos genéticos), 4.- Cultural (recreación y ornamental).

Figura 1. Ubicación de las fincas muestreadas en el distrito de Los Santos, provincia de Los Santos, República de Panamá
Los autores

3. Resultados y discusión

Los puntos de muestreo se encuentran en el Arco Seco de la provincia de Los Santos, a menos de 100 msnm por lo cual comparten similares características edafoclimáticas. De manera que las variaciones en la vegetación de cada finca son, principalmente debido al manejo que le da cada agricultor a su parcela cuando la prepara para la siembra. Por consiguiente, en este trabajo se citan las especies identificadas por finca y su frecuencia. Se trabajó con 58 especies pertenecientes a 22 familias taxonómicas, identificadas previamente y registradas en Osorio y Díaz (2018). En cada parcela se identificaron entre 20 y 25 (promedio 22.5) especies (figura 2). Estas especies se mencionan en la tabla 2, al igual que las frecuencias absoluta y relativa de cada una. La especie colectada con mayor frecuencia absoluta y relativa fue Rynchosia minima (L.) DC., identificada en 9 parcelas (Fa: 9 y Fr: 90%).

Figura 2. Número de especies de arvenses identificadas en cada finca muestreada
Los autores

Servicios de las arvenses en el ecosistema del cultivo de tomate

3.1 Apoyo

Se registraron 30 especies (26%) de arvenses que dan apoyo al ecosistema, ya sea mejorando el suelo o proporcionando hábitat a animales y microorganismos benéficos (figura 3).

Fijadoras de nitrógeno: Las plantas de la familia Fabaceae se caracterizan porque forman nódulos en sus raíces en simbiosis con microorganismos fijadores de nitrógeno. De esta familia se identificaron 7 especies en el área de estudio: Aeschynomene americana, L., Alysicarpus vaginalis (L.) DC., Calopogonium mucunoides Desv., Chamaecrista kunthiana (Schltdl. y Cham.) H.S. Irwin y Barneby, Desmodium triflorum (L.) DC., Mucuna pruriens (L.) DC. y R. minima, generalmente, son reconocidas por su función en el mejoramiento del suelo (Gliessman, García y Amador, 1981), ya que pueden ser usadas como abono verde o como banco de proteínas (Anexo 1).

Hábitat de fauna silvestre y polinizadores: Las arvenses generalmente son plantas adaptadas a condiciones de sequía y suelos pobres. Su desarrollo temprano y poco exigente permite que haya una cubierta vegetal, flores y semillas durante todo el año. Sin embargo, las condiciones de fertilización e irrigación de los cultivos, favorece su crecimiento y reproducción. Los polinizadores son atraídos por el néctar de estas flores al área del cultivo y como consecuencia, se incrementa la polinización y producción del mismo.

A pesar de la importancia de las plantas melíferas en la agricultura, encontramos pocos registros de estudios de arvenses melíferas en Panamá. En cultivos de melón, se menciona a Physalis angulata L., Portulaca oleracea L. (Di Trani, 2007) y a Baltimora recta L. en la flora silvestre panameña (Roubik, 1981). En la literatura foránea, se mencionan a A. americana, C. kunthiana, Chamaesyce hirta L., Chrysanthellum americanum var. integrifolium (Steetz), Melampodium divaricatum (L.) Rich, Spermacoce ovalifolia (M. Martens y Galleotti) Hemsl., Cleome viscosa L., Croton hirtus L'Hér., Stirp., Emilia sonchifolia (L.) DC., Euphorbia heterophylla L., Jatropha gossypiifolia L., Tridax procumbens L., Spigelia anthelmia L. y Sida acuta Burm.f., (Ramírez, Navarro y Díaz, 2011; Akunne, Akpan y Ononye, 2016; Silva et al., 2017). Aunque el 27% de las especies fueron identificadas como hospederos y atrayentes de polinizadores, el total puede estar subestimado, dado que una de las características observadas en la vegetación arvense es la abundante floración (Anexo 1).

3.2. Abastecimiento

El mayor grupo contiene 45 (39%) especies de las arvenses estudiadas. Éstas ofrecen servicios en la categoría de abastecimiento, es decir, proporcionan recursos genéticos, biocombustibles, medicinas y alimento.

Recursos genéticos: Dentro del área de cultivo del tomate, se identificaron cuatro especies de la familia Solanaceae: P. angulata, Solanum oxycarpum Schiede., Solanum siparunoides Ewan., Solanum torvum Swartz y dos Cucurbitaceae: Cucumis melo L. y Momordica charantia L. que pueden actuar como reservorio de genes para el mejoramiento de cultivos de ambas familias (Spooner et al.,1997; Kashyapa, 2002). En el área de estudio se cultivan distintas variedades de las solanáceas: tomate (Solanum lycopersicum, L.), berenjena (Solanum melongena, L.), pimiento (Capsicum annuum, L.) y de las cucurbitáceas: pepino (Cucumis sativus, L.), zapallo (Cucurbita pepo, L.), melón (Cucumis melo, L.) y sandía (Citrullus lanatus, Thunb.) (MIDA, 2019).

Energía: Jatropha curcas L. es usada para cercas vivas y se cultiva para la industria de biocombustibles (Pabón y Hernández, 2012).

Comestibles

El uso de arvenses como alimento es poco conocido en el país, aunque son una opción que puede ser considerada por su abundancia y adaptación a las condiciones climáticas cambiantes. Por ejemplo, el culantro (Eryngium foetidum L.) es una arvense de la familia Apiaceae, que es parte imprescindible en la cocina panameña. De las arvenses registradas en este estudio, se citan como comestibles a nivel internacional: P. oleracea, E. sonchifolia, Amaranthus dubius Mart. Ex Thell. Amaranthus spinosus L. y P. angulata, de las cuales hay registros de consumo de semillas, frutos, hojas, tallos o raíces (Rapoport, Marzocca y Drausal, 2009; Welcome y Van Wick, 2019). Sin embargo, para el consumo seguro de las arvenses, se deben observar las mismas normas que se siguen para el consumo de hortalizas, es decir, conocer su procedencia, forma de cultivo y verificar que pertenecen a las variedades comestibles (De Magistris, 2017).

Medicinales

En la literatura panameña se ha documentado el acervo etnobotánico de los grupos indígenas y se cuenta con evidencia científica de la actividad farmacológica de compuestos extraídos de diferentes partes de las siguientes plantas: T. procumbens, S. anthelmia, Sida rhombifolia L., M. charantia, Heliotropium fruticosum L., Malachra alceifolia Jacq., J. curcas, Phyllanthus amarus Schum. y Thon (Wagner et al., 1986; Gupta et al., 1996; Patel, 2011). De las plantas identificadas en este estudio, solo un agricultor mencionó que consumía los frutos de P. angulata por sus propiedades medicinales (M. Díaz, comunicación personal). A nivel internacional, citamos algunos estudios donde se documenta la actividad farmacológica de extractos de secciones de: Achyranthes indica (L.) Mill. (Khan y Alam, 2003), A. spinosus (Hilou, Nacoulma y Guiguemde, 2006), A. dubius (Carmona, 2007), Batocydia unguis (L). Mart. ex DC. (Duarte et al., 2000), C. mucunoides (Ndemangou et al., 2013), C. viscosa (Singh et al., 2017), C. americanum (Ferrara, 2013), Chamaesyce thymifolia (L.) Millsp. (Prasad y Bisht, 2011), C. hirta (Al-Snafi, 2017), C. hirtus (Fuentes et al., 2004), D. triflorum (Lai et al., 2010), E. sonchifolia (Duarte et al., 2015), E. heterophylla (Omale y Friday, 2010), Evolvulus alsinoides (Vijayalakshmi, Preethi y Sasikumar, 2011), J. gossypiifolia (Falodun, et al., 2012), Heliotropium indicum L. (Shalini, Kaza y Shaik, 2010), Ludwigia octavalvis (Jacq.) P.H. Raven (Kadum et al., 2012), Mucuna pruriens (L.) DC. (Dhanasekaran, Tharakan y Manyam, 2008), P. angulata (Chiang et al., 1992), P. oleracea (Lim y Quah, 2007), R. minima (Mali y Mehta, 2008), S. acuta (Benjumea, Gómez y Vásquez., 2016), S. torvum (Gandhi, Michael y Paulraj, 2011), Waltheria indica L. (Cretton et al., 2014). Las plantas Acalypha alopecuroides Jacq., Chamaesyce hypericifolia (L.) Millsp., Kallstroemia maxima (L.) Hook. y Arn., Hybanthus attenuatus Humb. y Bonpl. ex Roem. y Schult., Pectis elongata var. oerstediana (Rydb.) D.J. Keil, Priva lappulaceae (L.) Pers., han sido mencionadas como plantas de uso etnomedicinal en diversos escritos, sin evidencia científica de su aplicación farmacológica. Del 55% de las plantas identificadas asociadas al cultivo de tomate en el distrito de Los Santos se muestra evidencia científica de la presencia de compuestos con actividades antioxidantes, fitoquímicas o biológicas. La literatura científica sobre este tema es abundante, sin embargo, por razones de espacio, nos hemos limitado a una cita por especie lo que nos permite cumplir el objetivo del presente escrito (tabla 2).

3.3. Regulación

Registramos 31 especies (27 %) de arvenses que actúan como hospederos de plagas y controladores biológicos (figura 3).

Hospederos de plagas y sus controladores biológicos: En cuanto a su función como hospederos de plagas, Brown y Brubaker (2002) proponen que las especies silvestres pueden ser usadas como especies indicadoras puesto que son hospederas de las mismas plagas y enfermedades que atacan a sus parientes cultivados. La biodiversidad en los agroecosistemas, incrementada por las arvenses, disminuye la presión de las plagas sobre los cultivos y sirve de hábitat de sus controladores biológicos (Bezerra, De Oliveira y Vasconcelos, 2004; Keesing, 2010). Una de las principales plagas de los cultivos de tomate, en las cuales se ha enfocado nuestro grupo de investigación, es la infección por begomovirus transmitidos por el complejo de especies crípticas de la mosca blanca Bemisia tabaci (Genn.) (Hemiptera: Aleyrodidae) (Brown, Frohlich y Rosell, 1995).

En un estudio previo, nuestros resultados indicaron que las arvenses asociadas al cultivo de tomate son reservorios de begomovirus, tanto en época de cultivo como de barbecho. Las arvenses identificadas fueron: A. dubius, A. spinosus, C. mucunoides, C. viscosa, Corchorus orinocensis Kunth, E. heterophylla, Eleutheranthera ruderalis (Swartz)., H. attenuatus, M. alceifolia, M. americanum, P. angulata, R. minima, S. acuta y S. rhombifolia (Fernández, Osorio y Frischmuth, 1998; Ortiz, Osorio y Díaz, 2019). En Panamá Este, se registraron como hospederas reproductivas de B. tabaci, las plantas A. dubius B. recta, E. heterophylla, H. indicum, J. gossypiifolia, M. charantia, M. alceifolia, P. angulata, P. oleracea, S. rhombifolia y S. torvum (Zachrisson, Herrera y Bernal, 2017). Aunque las arvenses, pueden actuar como hospederos de plagas y patógenos, se conoce su efecto de dilución de las patogénesis, y su contribución a la sanidad de los cultivos (Bezerra, De Oliveira y Vasconcelos, 2004). Además, en J. gossypiifolia, M. divaricatum, M. alceifolia y S. rhombifolia que crecían dentro y alrededor de los cultivos de ají y tomate en Azuero, se identificaron cuatro especies de parasitoides de la mosca blanca (Bernal, 2014). Estos estudios, indican que las arvenses están relacionadas con los begomovirus, la mosca blanca y sus parasitoides, evidenciando el papel que tienen en las patogénesis de los cultivos. También se relacionan con otras plagas y sus controladores, como por ejemplo B. recta, K. maxima y S. acuta son hospederos de parasitoides de Liriomyza sp. Caperonia palustris (L.) A. St. Hil. es hospedera de áfidos (Acosta y Cave, 1994) (tabla 2).

3.4. Cultural

Según nuestras observaciones, 9 especies (8 %) de las plantas del ecosistema del cultivo de tomate tienen potencial cultural, principalmente como ornamentales (figura 3).

Ornamentales: Una de las formas de abastecerse de nuevas especies de plantas ornamentales para la industria de la floricultura, es a partir de especies silvestres (Samiei, 2019). Las especies C. americanum, E. heterophylla, J. tamnifolia, K. maxima, Mecardonia procumbens (Mill.) Small. y P. elongata, observadas en el área de estudio poseían flores conspicuas o abundantes, follaje llamativo, mostrando potencial para ser usadas en los jardines de bajo mantenimiento (comunicación personal de los autores). Por ejemplo, de E. alsinoides y Evolvulus convolvuloides (Willd. ex Schult.) Stearn., existen registros de usos ornamentales (Araveeti, Babu y Rajagopal, 2015), sin embargo, no contamos con evidencias de su uso en los jardines panameños (tabla 2).

Figura 3. Porcentaje de plantas registradas como proveedoras de los servicios en el agroecosistema del cultivo de tomate en el distrito de Los Santos.
Los autores

4. Conclusiones

· Las arvenses incrementan la biodiversidad de los agroecosistemas y ofrecen beneficios al suelo, la fauna local, la agricultura y al hombre. Se describieron los servicios al ecosistema como apoyo (26%), abastecimiento (39%), regulación (27%) y cultural (8%) que ofrecen las arvenses identificadas en las parcelas de cultivo de tomate, en el distrito de Los Santos.

· Las especies arvenses colectadas en el cultivo de tomate con mayor frecuencia fueron R. minima y C. mucunoides, ambas de la familia Fabaceae.

· El conocimiento de la biodiversidad de los agroecosistemas en Panamá es incipiente y son necesarias investigaciones más profundas que puedan contribuir en la toma de decisiones acerca de su uso y conservación.

Agradecimiento

Este trabajo se realizó con fondos de SENACYT asignados al proyecto ITE15-008, con el apoyo de IDIAP, UNACHI, UP y Empresas Melo S.A. Igualmente agradecemos a los productores de tomate y al licenciado Edwin Navarro de la Cooperativa El Progreso R.L. del corregimiento de Aguabuena del distrito de Los Santos. Un agradecimiento especial a los editores de la Revista Visión Antataura por el trabajo desarrollado en la corrección y maquetado de este escrito.

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Anexo 1. Arvenses colectadas dentro del cultivo de tomate A. Physalis angulata (Solanaceae), B. Portulaca oleracea (Portulacaeae), C. Rynchosia mínima (Fabaceae) D. Desmodium triflorum (Fabaceae)