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Tercer caso de estudio: Apicultura

Introducción

La apicultura es la crianza y cuidado de las abejas, ya que a través de esta se obtienen diferentes tipos de productos como lo es la miel, jalea real, propoleo, cera y el polen. Por lo cual nos hacemos las preguntas de el ¿Por qué las abejas importan tanto a la humanidad?, ¿Por qué las abejas están desapareciendo tan rápidamente? y ¿Qué variable medible podemos relacionar con la incidencia de las abejas?.

Estas preguntas que nos hacemos las responderemos haciendo un analisis de datos los cuales nos daran respuestas justificables, dandonos a conocer que tanto les a afectado el CO2 de la atmosfera. Por otro lado sabemos que las abejas son muy importantes, pero muy importantes ¿para que? ¿como parte del ecosistemas? o ¿como beneficio para nosotros los humanos?. Ya que en la actualidad a las avejas se les a considerado como uno de los animales en peligro de extincion.

Antecedentes

La cantidad de abejas y otros polinizadores se está reduciendo en muchas partes del mundo. Si esta tendencia continúa, cada vez con más frecuencias los cultivos nutritivos como frutas, nueces y muchas verduras serán sustituidos por cultivos básicos como el arroz, el maíz y las patatas, lo que podría derivar en una dieta desequilibrada. (FAO 2017)

En los últimos años se ha reportado una disminución importante en la población de abejas, donde tan solo en los Estados Unidos desde el 2006 se ha percibido la pérdida de entre el 30 y 40 % de colonias melíferas. Las pérdidas de abejas no solo se han observado en este país, sino también en Europa se estima un 25 % de pérdidas desde 1985, donde Inglaterra ha sido el más afectado con 58 % de mortalidad. Científicamente aun no está 100% comprobado cual es la causa por la que esta situación continua, pero se realizan investigaciones en las cuales arrojan resultados que relacionan fuertemente los factores como el uso de fertilizantes en agricultura, cambio climático, contaminación y la acelerada urbanización actual.

En México la producción de energía genera aproximadamente 70% de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y la actividad agropecuaria un 22%. (SEMARNAT 2009). Estos gases producen el cambio climático, pero ¿Cómo afecta el cambio climático a la apicultura? Pues el deshielo de los glaciares, aumento del nivel del mar y fenómenos climáticos de gran intensidad como huracanes, lluvias intensas, heladas o sequías afectando la disponibilidad de agua y alimento, o en la necesidad de las abejas en evadir en busca de regiones con características óptimas para su desarrollo. El aumento de temperatura reduce la cantidad de néctar y calidad del polen. Un impacto directo radica en la alteración del comportamiento y fisiología de las abejas éstas se adaptan para sobrellevar las condiciones ambientales, que está relacionado con una combinación de factores como enfermedades nuevas, estrés, entre otras, factores que desencadena la presión del medio ambiente cambiante en un lapso de tiempo corto

Teoría

La apicultura es la crianza y cuidado de las abejas, a través de esta se obtienen productos como miel, jalea real, propoleo, cera y polen. Ellas se encuentra en un apiario que es el lugar donde se concentran todas las colmenas en las que habitan las abejas, estas se dividen en tres tipos de jerarquías, primero, está la abeja reina que tienen como única función poner huevos; después, las obreras encargadas de recolectar el néctar y el polen; y por último, están los zánganos, quienes fecundan a la abeja reina, una vez que cumplen con su función son echados de la colonia. Las obreras producen miel, jalea real y cera durante todo el año, así como el alimento para la colmena. Una vez que las abejas terminan el proceso que tarda alrededor de tres semanas, los apicultores recolectan la miel y la jalea para así poder obtener otros productos.

En nuestro país, la apicultura es una de las actividades de mayor relevancia por el impacto que tiene en el desarrollo sostenible. Por ello, se realizan acciones en pro de concientizar a la población sobre la importante contribución de las abejas en la producción de alimentos y el equilibrio de ecosistemas, así como promover su cuidado y conservación.

Las abejas meliponas son la especie nativa de México, éstas son de vital importancia debido a su función como polinizadoras de plantas de interés como el café, el chile, variedades de granos, semillas y frutos. Asimismo, la fabricación de miel es muy importante, existen más de 43 mil apicultores a nivel nacional, quienes en los últimos 10 años su trabajo ha colocado a México como el quinto lugar como exportador de miel y el noveno lugar como productor de miel.

Se cuenta con un inventario de colmenas se cuenta con 2’172,107, lo que aportó a que se produjera 61 mil toneladas de este.

Objetivo

Nuestro objetivo que tenemos con este análisis es el darle respuesta a nuestras tres preguntas:

• ¿Por qué las abejas importan tanto a la humanidad?
• ¿Por qué las abejas están desapareciendo tan rápidamente?
• ¿Qué variable medible podemos relacionar con la incidencia de las abejas?

Basándonos en datos estadísticos y análisis consultados en distintos fuentes de información sobre la apicultura.

Método

La División Estadística de la FAO (FAOSTAT) tiene publicada información sobre el número de colmenas por país desde el año 1961 y hasta el 2017, la cual se resume para nuestro país, en la tabla y gráfica siguientes:

datatable(Colmenas)

Con esta información hemos creado una gráfica la cual muestra el comportamiento de la cantidad de columnas en el pais por los ultimos años (1961-2018):

gColmenitas <- ggplot(data = Colmenas)+
  ggtitle("Colmenas en Mexico desde 1961-2018")+
  geom_line(aes(x= Year,y= Colmenas))+
  ylab("Cantidad de colmenas en millones")+xlab("Año")+
  theme_bw()+
  theme(
    panel.grid.major.x = element_blank(),
    axis.ticks.x = element_blank())
  
ggplotly(gColmenitas)

Como causa del deterioro de la apicultura y las colmenas proponemos que la emision de CO2 tiene un lugar en esto… Tomamos los datos del Centro de Análisis de Información sobre Dióxido de Carbono, División de Ciencias Ambientales del Laboratorio Nacional de Oak Ridge ( Tennessee, Estados Unidos) del pais de Mexico durante 1960-2016.

datatable(CO2)

Con esta información hemos creado una gráfica la cual muestra el comportamiento de la cantidad de emisión de \(CO_2\) en el país por los últimos años (1960-2016):

gCO2 <- ggplot(data = CO2)+
  ggtitle("CO2 en Mexico desde 1960-2016")+
  geom_line(aes(x=CO2$Year,y=CO2$Emision))+
  ylab("Emision de CO2")+xlab("Año")+
  theme_bw()+
  theme(
    panel.grid.major.x = element_blank(),
    axis.ticks.x = element_blank())
ggplotly(gCO2)

Resultados y discusión

¿Por qué las abejas importan tanto a la humanidad?

Según la Organización de Naciones Unidas para la Agricultura y Alimentación (FAO), el 90% de los alimentos de todo el mundo se obtienen a partir de 100 especies de cultivos, de los cuales, 71 se polinizan con abejas. Si venimos un poco más cerca, en Europa existen 264 especies de cultivo y casi 4.000 variedades vegetales de las que un 84% dependen de la polinización de abejas. España no es ajena a esta problemática, pues se encontraría entre los países europeos más afectados por la desaparición de colmenas.

¿Por qué las abejas están desapareciendo tan rápidamente?

Lejos de ser una respuesta única y sencilla, nos encontramos ante un complejo entramado de causas que, con mayor o menor peso, afectan a la desaparición de estos insectos y que los numerosos científicos que lo han analizado señalan hasta más de diez factores implicados, entre los que destacan:

-Insecticidas y otros productos químicos Se podría considerar como el principal factor de desaparición de las abejas a nivel mundial. Es evidente que el efecto de los primeros no sólo aparece sobre “insectos plaga”, sino también sobre otras poblaciones beneficiosas para los cultivos, entre las que se encuentran las abejas. De este modo, se ha observado que el uso generalizado de insecticidas como los neonicotinoides son causa directa de la desaparición de colonias de abejas y otras especies. Tampoco debemos olvidar que otros productos químicos de síntesis que no son capaces de provocar la muerte de los animales afectados, sí pueden alterar el sentido de la orientación y las funciones biológicas de las abejas, causando la desaparición de colonias a corto o medio plazo.

-Parásitos como los pertenecientes al género Varroa, u hongos como Nosema ceranae, entre otros, pueden provocar importantes mortandades en las colmenas afectadas, llegando incluso a provocar su desaparición.

-Contaminación y presencia de campos electromagnéticos La presencia de contaminantes y ondas electromagnéticas en la atmósfera, dificulta la orientación de los insectos y que puedan localizar las zonas de alimentación o incluso retornar a la colmena, por lo que también suponen un perjuicio importante.

-Cambio climático Nos encontramos ante un proceso de cambio climático que está dando lugar a ciclos de temperaturas anómalas, precipitaciones intensas o sequías prolongadas en determinadas épocas del año y en áreas donde no son habituales. Todo ello hace que los ciclos de las plantas y los periodos de floración se alteren, con consecuencias directas en la actividad de las abejas y su disminución.

-Presencia de especies invasoras Probablemente influenciado por lo descrito en el punto anterior, nos encontramos ante un incremento progresivo de la abundancia de especies invasoras altamente predadoras de las abejas autóctonas.

¿Las abejas realmente se están extinguiendo?

Las abejas han disminuido. Desde el el 2004-2007 se ha percatado de la existencia de un fenómeno denominado “Síndrome de Colapso de Colmenas” (CDD). Entre un 30 y 90% de las abejas adultas desaparecen, quedando únicamente la reina y las crías. Ni rastro del resto de la colonia, no hay cadáveres, ni abejas enfermas; simplemente, se desvanecen. Si este proceso se repite muchas veces podría causar pérdidas económicas masivas, pero principalmente la extinción de la especie.

Análisis con cadenas de markov

El análisis de Markov es una forma de analizar el movimiento actual de alguna variable, a fin de pronosticar el movimiento futuro de la misma

Se ordenan los datos de concentración de \(CO_2\) en los últimos 8 años, los cuales se clasifican en niveles muy altos si son por arriba de 500 kts, altos si son arriba de 495 pero menores de 500 kts y moderados a los años con kts menor a 495.

\[ \begin{array}{|1|1|1|c|} \text{Año} & \text{CO2 Totales (Kts)} & \text{Nivel}\\ \hline 2012 & \text{508.508} & \text{Muy Alto} \\ 2013 & \text{495.773} & \text{Alto} & \\\ 2014 & \text{482.874} & \text{Moderado}\\\ 2015 & \text{491.568} & \text{Moderado}\\ 2016 & \text{498.026} & \text{Alto} \\ 2017 & \text{499.955} & \text{Alto}\\\ 2018 & \text{492.998} & \text{Moderado}\\\ 2019 & \text{485.004} & \text{Moderado}\\ \hline \end{array} \]

Se crea la matriz de transición, en donde el 1= a nivel alto, 2= a nivel moderado Y 3 nivel muy alto:

P <- matrix(c(0.25, 0.5, 0.25, 0.25, 0.75, 0, 1, 0, 0),nrow=3, byrow=TRUE)
P

##      [,1] [,2] [,3]
## [1,] 0.25 0.50 0.25
## [2,] 0.25 0.75 0.00
## [3,] 1.00 0.00 0.00

Crear la matriz de transición, almacenada en el objeto “markovchain”

library(markovchain)

## Package:  markovchain
## Version:  0.8.5-4
## Date:     2021-01-07
## BugReport: https://github.com/spedygiorgio/markovchain/issues

mc <- new("markovchain", transitionMatrix=P, states=c("Muy Alto", "Alto","Moderado"),name="Cadena 1" )

str(mc)

## Formal class 'markovchain' [package "markovchain"] with 4 slots
##   ..@ states          : chr [1:3] "Muy Alto" "Alto" "Moderado"
##   ..@ byrow           : logi TRUE
##   ..@ transitionMatrix: num [1:3, 1:3] 0.25 0.25 1 0.5 0.75 0 0.25 0 0
##   .. ..- attr(*, "dimnames")=List of 2
##   .. .. ..$ : chr [1:3] "Muy Alto" "Alto" "Moderado"
##   .. .. ..$ : chr [1:3] "Muy Alto" "Alto" "Moderado"
##   ..@ name            : chr "Cadena 1"

summary(mc)

## Cadena 1  Markov chain that is composed by: 
## Closed classes: 
## Muy Alto Alto Moderado 
## Recurrent classes: 
## {Muy Alto,Alto,Moderado}
## Transient classes: 
## NONE 
## The Markov chain is irreducible 
## The absorbing states are: NONE

Visualizar diagrama de transición

plot(mc)

Identificando los estados y las clases

recurrentClasses(mc)

## [[1]]
## [1] "Muy Alto" "Alto"     "Moderado"

transientStates(mc)

## character(0)

absorbingStates(mc)

## character(0)

Para ver las probabilidades en los cambios en los niveles de emisión de Co2 para el 2025:

n = 6 # Número de pasos al futuro
mc**n

## Cadena 1^6 
##  A  3 - dimensional discrete Markov Chain defined by the following states: 
##  Muy Alto, Alto, Moderado 
##  The transition matrix  (by rows)  is defined as follows: 
##           Muy Alto      Alto   Moderado
## Muy Alto 0.3122559 0.6113281 0.07641602
## Alto     0.3056641 0.6179199 0.07641602
## Moderado 0.3056641 0.6113281 0.08300781

Conclusión

Las emisiones de \(CO_2\) han ido en aumento en los últimos años, siendo el 2012 el más alto registrado, México esta entre los países que más contaminan en el mundo. Según el análisis realizado, se estima que hay más probabilidad (0.08300781) de que para el año 2025 las emisiones sigan en un nivel “moderado”,es decir menor a 495 kts. Aunque esto podría sonar alentador, la realidad es que siguen siendo cifras demasiado grandes, teniendo en cuenta que sólo es en México, por lo que en el resto de los países las emisiones pueden tener otros resultados, las abejas siguen estando en peligro a menos que los niveles diminuyan, de seguir contribuyendo al cambio climático, usando fertilizantes y pesticidas, aumentando la urbanización y otros factores que causen una disminución en la abejas, las perdidas económicas que se generarán, no se comparan con la crisis ambiental que se puede derivar por su extinción.

Fuentes

-Krupke CH, Hunt GJ, Eitzer BD, Andino G, Given K (2012) Multiple Routes of Pesticide Exposure for Honey Bees Living Near Agricultural Fields. PLoS ONE 7(1): e29268. doi:10.1371/journal.pone.0029

-Martínez, E. (2020, 6 febrero). ¿Qué pasaría si desaparecen las abejas? La Vanguardia. https://www.sostenibilidad.com/medio-ambiente/que-pasaria-si-desaparecen-las-abejas/

-FAO (2017). La reducción de la población de abejas es una amenaza para la seguridad alimentaria y la nutrición http://www.fao.org/news/story/es/item/1194963/icode/

-Datosmacro (2019). México - Emisiones de CO2. https://datosmacro.expansion.com/energia-y-medio-ambiente/emisiones-co2/mexico