México cuenta con 472 especies de insectos comestibles y la hormiga escamolera Liometopum apiculatum Mayr, 1870 (Himenóptera: Formicidae) es una de ellas (Jongema, 2017). Las pupas de la casta reproductora de este insecto se conocen popularmente como “escamoles” (Ramos-Rostro et al., 2012) y son un alimento costoso, lo cual ha provocado la disminución de sus poblaciones debido a su sobreexplotación (Lara-Juárez et al., 2015). Sin embargo, existen otras amenazas potenciales para L. apiculatum como la contaminación química que es una amenaza global para la entomofauna (Sánchez-Bayo & Wyckhuys, 2019). Es preciso señalar que la exposición de los insectos comestibles a contaminantes químicos representa una ruta de exposición para los humanos.

El Altiplano Potosino es una región en San Luis Potosí, México, donde se distribuyen poblaciones de L. apiculatum (Lara-Juárez et al., 2015). Allí la minería es una importante actividad económica que ha contaminado el ambiente con elementos potencialmente tóxicos (Fernández-Macías et al., 2020). En esta región se localiza Tapona, Villa Hidalgo, el cual es un poblado donde se recolectan escamoles y realiza minería primaria de mercurio (MPM), por lo que es un sitio ideal para evidenciar que L. apiculatum puede exponerse a elementos potencialmente tóxicos ya que esta minería contamina el ambiente con arsénico y mercurio (INECC, 2020; Ordóñez et al., 2014). Estos contaminantes son capaces de bioacumularse en insectos terrestres y disminuir sus poblaciones a través del incremento de la mortalidad o efectos reproductivos como reducción de la fertilidad o número de huevos producidos (Mathews et al., 2009; Rebolloso-Hernández et al., 2023). Anteriormente, Hasriyanty et al. (2018) demostraron que las poblaciones de insectos terrestres son afectadas por la contaminación química minera.

El objetivo del presente trabajo fue determinar sí la minería es una posible amenaza para L. apiculatum en el Altiplano Potosino a través de la evaluación de la contaminación por arsénico y mercurio en la zona minera de mercurio en Tapona, Villa Hidalgo, y mediante el diseño de cartografía sobre la distribución potencial de esta especie y ubicación de sitios mineros potencialmente contaminados. El análisis del caso de la zona minera de mercurio en Tapona permitirá visibilizar sí la contaminación química en sitios mineros puede amenazar a L. apiculatum, mientras que la cartografía permitirá identificar los sitios donde la contaminación generada por la minería es una posible amenaza para esta especie.

Los sitios de estudio fueron la zona minera de mercurio en Tapona, Villa Hidalgo, San Luis Potosí (lat 22.82° long -100.63°, matorral desértico rosetófilo, suelo litosol y clima BS.hw) y un sitio de referencia que correspondió a la Unidad de Manejo para la Conservación de Vida Silvestre (UMA) “El Milagro”, ubicado en Villa González Ortega, Zacatecas (lat 22.62° long -101.93, matorral crasicaule, suelo xerosol luvico y clima BS.kw) (Fig. 1). En Tapona los pobladores señalan que los yacimientos de mercurio se explotaron aproximadamente desde 1950 y actualmente la actividad es intermitente. Desde su inicio la población local ha sido la única que ha aprovechado los recursos minerales. El proceso minero consiste en extraer el mineral de la mina, triturarlo, fundirlo para generar vapores de mercurio, condensar los vapores de mercurio, obtener el mercurio metálico y disponer las calcinas en los suelos (residuos de la fundición del mineral). Los hornos de fundición y un montículo de calcinas se presentan en la Fig. 1.

En ambos sitios se realizaron recorridos de reconocimiento con el propósito de encontrar nidos de L. apiculatum y colectar muestras de suelo de hormigueros y hormigas. En Tapona se identificaron dos nidos y en el sitio de referencia cinco nidos. Aunado a lo anterior, en Tapona se recolectaron muestras de calcinas y suelo “natural” en puntos ubicados a 1 km de distancia de la zona minera. El muestreo de calcinas y suelo se realizó de acuerdo con la norma NMX-AA-132-SCFI-2016 (Secretaría de Economía, 2016). El muestreo biológico consistió en recolectar 40 individuos de hormigas obreras utilizando pinzas entomológicas, las cuales se sacrificaron y mantuvieron en etanol al 70 % durante su traslado al Laboratorio de Microbiología en Agricultura de la Coordinación para la Innovación y Aplicación de la Ciencia y la Tecnología (CIACYT). Una vez en el laboratorio las hormigas se lavaron con agua desionizada y almacenaron a -20 °C. La identificación taxonómica se realizó mediante las claves de Fisher & Cover (2007) y Del Toro et al., (2009).

Antes de la determinación de arsénico y mercurio las muestras se secaron a temperatura ambiente hasta alcanzar peso constante. La determinación de arsénico y mercurio consistió en la digestión ácida de las muestras en un horno de microondas (MARS 6, CEM) (EPA 1996, 2007) y la medición de los analitos a través espectrofotometría de absorción atómica (PinAAcle 900T, PerkinElmer) (Perkin-Elmer, 1994). Como controles de calidad se utilizaron los materiales de referencia SRM 2710 Montana Soil (As: 97 % de recobro; Hg: 99 % de recobro) y Kodak 1508 (As: 91 % de recobro; Hg: 96 % de recobro). Los análisis químicos se realizaron en el Laboratorio de Absorción Atómica de la CIACYT.

El modelado de la distribución potencial de L. apiculatum se elaboró a partir de las 104 coordenadas indicadas por Dáttilo et al., (2020) utilizando el software de distribución libre Maxent (Araújo & Guisan, 2006), evaluando 19 variables bioclimáticas (Cuervo-Robayo et al., 2014), tres topográficas (elevación, pendiente y exposición de la pendiente) (INEGI, 2019), y una capa de cobertura de vegetación (Hansen et al., 2000). Todas las capas fueron procesadas a una resolución de 1 km. (0.01 pixeles). Con una prueba de Jacknife se estimó el valor de aporte de cada variable. Una vez obtenido el modelo de Maxent (mapa binario), mediante el umbral de corte del mínimo de presencia se realizó una reclasificación con tres categorías de distribución potencial de L. apiculatum (baja, media y alta probabilidad). Posteriormente, con el propósito de identificar a los sitios mineros potencialmente contaminados se revisaron exhaustivamente los inventarios físicos de los recursos minerales de los municipios del Altiplano Potosino (SGM, 2023), una vez identificados los sitios, estos se ubicaron en el mapa por sobreposición. Los análisis cartográficos se realizaron en ArcMap 10.3.1 (Esri, USA, 2015).

Las únicas variables que se sometieron a análisis estadístico fueron los niveles de arsénico y mercurio (variables dependientes) en calcinas de la zona minera y suelos recolectados a 1 km de distancia de la zona minera en Tapona (variables independientes). El análisis consistió en la comparación de los sitios a través de la prueba U de Mann-Whitney con el software SPSS 25.0 (IBM, USA, 2017). La comparación de los niveles de arsénico y mercurio en hormigas y hormigueros entre la zona minera y el sitio de referencia fue imposible de realizarse debido a los tamaños muestrales, por lo que se optó por determinar las veces que los valores máximos del sitio problema superaron los del sitio de referencia.

Los niveles de arsénico y mercurio en calcinas, suelo, hormigueros y hormigas se presentan en la Tabla I.

En primer lugar, en Tapona los niveles de contaminación en calcinas fueron mayores a los de suelos recolectados a 1 km de distancia de la zona minera (Mann-Whitney U_test = < 0.0001, .-2.309; p < 0.05). En segundo lugar, los suelos de hormigueros en Tapona presentaron concentraciones de arsénico y mercurio 4 y 2,953 veces más altas respecto al sitio de referencia, correspondientemente. Por último, las hormigas de la zona minera mostraron 2 y 59 veces más arsénico y mercurio, correspondientemente, que las del sitio de referencia. El análisis cartográfico permitió identificar siete sitios en los que la minería es una potencial amenaza para L. apiculatum, uno en zona de baja probabilidad (Cedral), dos en zonas de media probabilidad (Santo Domingo y Villa de la Paz) y cuatro en zonas de alta probabilidad (Catorce, Charcas, Guadalcázar y Villa Hidalgo) (Fig. 2).

En los sitios con MPM, las pilas de calcinas son una fuente de contaminación por arsénico y mercurio (Loredo et al., 2003; Ordóñez et al., 2014), y los resultados obtenidos corroboran este hecho en Tapona ya que sus concentraciones en calcinas superaron los límites permisibles en suelo de la normativa mexicana (arsénico: 22 mg/kg; mercurio: 23 mg/kg) (SEMARNAT, 2007) y los suelos recolectados a 1 km de distancia de la zona minera. La exposición en hormigas indica que los contaminantes están biodisponibles y, por lo tanto, hay riesgo de que se presenten afectaciones como estrés oxidativo, genotoxicidad, efectos en el desarrollo y reproductivos, neurotoxicidad y disminuciones poblacionales (Mathews et al., 2009; Monchanin et al., 2021; Ramos-Morales & Rodriguez-Arnaiz, 1995; Rebolloso-Hernández et al., 2023; Zaman et al., 1995).

Las rutas de exposición son esenciales para el diseño de un plan de reducción de la exposición y en este sentido las potenciales rutas para L. apiculatum son las siguientes. La contaminación del suelo es una ruta de exposición directa debido a la ingesta involuntaria de suelo contaminado con arsénico y mercurio (Moriarty et al., 2009; Nasr et al., 2020; Rebolloso-Hernández et al., 2023). Esta exposición involuntaria puede suceder cuando las hormigas caminan en sus senderos de abastecimiento o dentro del mismo nido ya que son capaces de construirlos sobre montículos de calcinas (Fig. 1). La contaminación del suelo también es el inicio de otras vías de exposición indirectas. En el caso del mercurio, otra ruta de exposición plausible es la respiración de vapores de mercurio emitidos desde las calcinas (Rebolloso-Hernández et al., 2023). Asimismo, las plantas cuando absorben el mercurio y arsénico (Bhattacharya et al., 2021; Li et al., 2016; Zhou et al., 2021) tienen el potencial de transferirlos a L. apiculatum por medio de los productos vegetales que son parte de su dieta como el polen, semillas, néctar, entre otros (Lara-Juárez et al., 2015). Otra ruta de exposición que involucra a las plantas es aquella donde los tóxicos primero son transferidos de las plantas a los hemípteros succionadores de savia que las hormigas crían y luego de estos insectos a las hormigas mediante el consumo de las secreciones de ligamaza o ambrosía (Lara-Juárez et al., 2015; Mathews et al., 2009). Finalmente, otras rutas de exposición pueden ser el consumo de invertebrados como anélidos o carroña de vertebrados (Lara-Juárez et al., 2015), los cuales son receptores ecológicos de la contaminación generada por la MPM (Camacho et al., 2021).

En cuanto al riesgo para la salud humana por consumo de escamoles de la zona minera, en especial por mercurio, puede argumentarse lo siguiente. Si bien las cuantificaciones se realizaron en hormigas adultas, puede hipotetizarse que el consumo de escamoles es un riesgo ya que los niveles de mercurio en insectos adultos son aproximadamente la mitad de los mostrados por sus estados inmaduros (Rebolloso-Hernández et al., 2023). Por ello, podemos suponer que, dados los valores reportados en las obreras adultas de Tapona, las concentraciones en los escamoles podrían superar los niveles permisibles de este metal en alimentos como pescado (SSA, 2009). Es de vital importancia evaluar la exposición y la especiación de los contaminantes en escamoles para determinar los riesgos para la salud humana.

Con relación a los sitios mineros potencialmente contaminados que se identificaron como potenciales amenazas para L. apicultum puede mencionarse lo siguiente. En Catorce las amenazas son los jales mineros contaminados con arsénico, plomo, antimonio; plata, además del mercurio y sulfato de cobre liberados entre 1772 y 1827 (Ávalos-Lozano et al., 2007; SGM, 2019). En Charcas las amenazas son las numerosas explotaciones artesanales de plata que utilizaron mercurio en los procesos de producción y que generaron residuos con hasta 442 años de antigüedad contaminados con arsénico y plomo (Fernández-Macías et al., 2020), además de la gran minería productora de plomo, cobre y zinc (SGM, 2019). En Guadalcázar la amenaza son los montículos de calcinas y terreros generados por la minería primaria de mercurio del siglo pasado y que presentan altos niveles de mercurio (Leura, 2017). En Santo Domingo la única amenaza identificada es la minería de manganeso (SGM, 2019). En Villa de la Paz las amenazas son las grandes acumulaciones de jales actuales y poscoloniales contaminados con arsénico y plomo (Fernández-Macías et al., 2020). Finalmente, en Villa Hidalgo la amenaza es la minería primaria de mercurio que se abordó en el presente estudio.

Los resultados de la presente investigación indican que la minería en el Altiplano Potosino es una posible amenaza para L. apiculatum. Esta investigación demuestra que en sitios mineros esta especie puede exponerse a elementos potencialmente tóxicos, lo que se traduce en mayores cargas corporales de dichos tóxicos. Asimismo, se demuestra que las zonas con mayor probabilidad de distribución convergen con sitios mineros potencialmente contaminados. Es necesario que en el sitio de estudio se desarrolle un biomonitoreo sólido que caracterice las rutas de exposición y efectos para la hormiga escamolera, así como los riesgos para la salud humana asociados al consumo de estos escamoles. Finalmente, a escala regional, debe corroborarse que L. apiculatum está presente en las zonas de riesgo identificadas para determinar si es necesaria la evaluación de riesgo ecológico.

Agradecimientos

Agradecemos a Alejandro Chávez de la localidad de Tapona por su apoyo durante el muestreo realizado en Tapona, asimismo, se agradece a Fernando Montoya por permitirnos realizar el muestreo en la UMA “El Milagro”.

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Notas de autor

domingo.cruz@uaslp.mx