• Author / Uploaded
• Thaís Avalos

• Categories
• Gene
• Biodiversidad
• Cromosoma
• Eucariotas
• Organismos

Citation preview

TOMOII

El pulso c;Jel planeta Biodiversidad, 'ecosistemas y ciclos biogeoquímicos

"\ Zenón Cano-Santana Teresa Valverde Valdés

u ----· f;

DGDCUNAM ..... _ .............v . ~

~

siglo veintiuno

~ editores

19

l. La biodiversidad

¿Qué es la biodiversidad?

Cuando observamos a los seres vivos, podemos ver qu~ éstos vaiian en muchos aspectos, como su edad, tamaño, sexo, color, conducta y forma. Nos podemos dar cuenta de que hay distintas especies (pinos, perros, seres humanos, chimpancés, champiñones, peces payaso, mariposas monarca, yucas, ballenas jorobadas, etc.) y que incluso los organismos de una misma especie también varían entre ellos: hay gatos y palomas de distintas razas o variedades; y hay seres humanos de distinta estatura y color de piel. Entre los perros, por ejemplo, existen individuos de diferentes razas, como pastor alemán, salchicha, chihuahua, collie, dálmata o San Bernardo, todos ellos muy diferentes en~·e sí. El concepto de biodiversidad denota esta variedad de expresiones de la vida en la Tie1Ta, que se manifiesta desde los genes hasta los ecosistemas. En el capítulo anterior esbozamos la idea de que la Tierra puede concebirse como si fuese un organismo completo, constituido por !os diferentes componentes biológicos que conforman la biodiversidad (el tema del presente capítulo), y con su propio "pulso", que refleja el ritmo de sus movimientos de materia y energía. Así como en un ser humano el pulso refleja el movimiento de la sangre y ésta, a

20

EL PULSO DEL PLANETA

su vez, está constituida por una gran diversidad de componentes (glóbulos rojos, diferentes tipos de gh5bu1os blan- cos, plaquetas, el plasma, etc.), de esa misma forrna los componentes biológicos de la Tierra son muy variados, y dicha variedad se expresa en diferentes ni veles. Pr~cisamente a esto es a lo que hace referencia el concepto de biodi- •

versidad. Esta palabra es relativamente nueva, aunque desde antes de la década de 1980 los ecólogos ya presagiaban este concepto al hablar de la "diversidad biológica" o "diversidad biótica" para referirse a la variedad de especies que coexiste en un hábitat. En 1980, Elliott A. Norse y Roger E. McManus usaron el térrnino diversidad biol6gica e incluyeron a la variedad de genes, esto es, las unidades de la herencia que almacenan la información que determina gran parte de los rasgos de un organismo (véase recuadro 1.1); y en 1985 se utilizó por primera vez la palabra biodiversidad, que reúne los términos biowgía y diversi,dad. Su primer usuario fue Walter G. Rosen, durante la primera reunión de planeación del Foro Nacional sobre Biodiversidad, que se llevó a cabo en 1986 en la ciudad de Washington, en Estados Unidos. En este foro Sí! hizo un llamado de atención a educadores y políticos de todo el mundo para advertir sobre los peligros que representaba la rápida destrucción de los hábitats naturales y los serios daños que esto causaba a mile~ de especies. Desde entonces, los gobiernos de diferentes países reconocieron que la conservación de la biodiversidad debe constituir una preocupación de toda la humanidad, ya que el desarrollo económico y social de los países depende totalménte del capital natural que representan los ecosistemas con todos sus componentes.

1 LA BIOOIVERSIOAD

21

La biodiversidad se expresa en distintos niveles de complejidad de la materia viva, denominados niveles de organización, los cuales, a su vez, abarcan desde las moléculas que constituyen a los organismos vivos hasta el total de la ' biósfera (el conjunto de todos los organismos que habitan el planeta), pasando por las células, los tejidos, los órganos, los ind~viduos y los conjuntos de individuos (poblaciones y comunidades bióticas). Al interior de cada uno de estos niveles de organización existe una gran variación, la cual es parte integral de la biodiversidad del planeta. La diversidad a nivel de las células se observa, por ejemplo, en las diferentes formas y características que tiene una neurona, en'comparación con un espermatozoide, o una espiroqueta, una amiba, un glóbulo rojo, una célula de la piel o una célula del parénquima de una planta. A pesar de lo anterior, es muy común que cuando alguien escucha la palabra biodiversidad, inmediatamente.la asocie con las diferentes especies de animales y plantas que viven en la Tierra. En realidad, como vimos, la biodiversidad es mucho más que eso. Existen tres componentes o niveles fundamentales de la biodiversidad que la mayoría de los biólogos reconocen: la diversidad de genes, la diversidad de especies y la diversidad de ecosistemas (figura 1.1). En este capítulo hablaremos primero de cada uno de estos niveles de la biodiversidad de manera general, y posteriormente analizaremos con más detalle la diversidad de especies.

.

22

EL PULSO OEL PLANETA

Genes ~ -- - - - - - diferencias genéticas entre los individuos de _una misma especie

Especies diferencias entre organismos - -.... de distintas especies

Ecosistemas diferencias entre los distintos ecosistemas

Figura 1.1 Niveles de la biodiversidad: genética, de especies y de ecosistemas.

l. LA BIOOIVERSIOAD

23

Niveles de la biodiversidad La diversidad genética

El nivel más básico e inmediato en el que podemos observar la diversidad biológica es en el hecho de que los organismos de una misma especie difieren entre ellos. Así como cada uno de nosotros tenemos un material genético único y a todas luces somos diferentes de otros seres humanos, incluso de nuestros propios hermanos y primos, de esa misma forma los organismos de otras especies también difieren entre ellos. Si tenemos alguna mascota en casa y hemos tenido la oportunidad de ver nacer a sus crías, seguramente hemos visto que cada cría tiene sus características propias: su color particular, su patrón de manchas o rayas, la form~ de su cuerpo y sus gestos. Esta variación es la expresión de la di, versidad genética que existe entre los individuos de cada especie. El material genético que posee cada organismo, es decir, el ADN que tiene en el núcleo de cada una de sus células y que forma los genes, determjna tanto sus características morlológicas (su aspecto) como sus rasgos fisiológicos (su funcionamiento) y sus patrones conductuales (véase el recuadro 1.1). Todas estas características, en interacción con el ambiente, deterrninan qué tan exitoso será cada organismo a lo largo de su vida, es decir, si podrá sobrevivir, crecer y reproducirse en las condiciones particulares que le toque enfrentar. Entre los organismos de una especie habrá algunos que puedan enfrentar mejor los retos que les imponga su ambiente y que por lo tanto dejen más descendencia, de tal forma que sus genes estarán representados

24

EL PULSO DEL PLANETA

en las generaciones futuras. Esta supervivencia y reproducción diferencial entre los organismos de una especie es lo que constituye el proceso de selección natural, que lleva a la evolución de las especies. Por esto, la diversidad genética es muy importante, pues representa el almacén de genes que cada especie tiene para evolucionar. Cuando disminuya la diversidad genética de una especie, aumentarán sus probabilidades de extinción en el momento en el que se presenten cambios ambientales, pues no tendrá muchas posibilidades de enfrentarlos con éxito. Por otro lado, entre mayor sea la diversidad genética de una especie, ésta tendrá más posibilidades de adaptarse a los cambios ambientales que se le presenten a través del tiempo. Por ejemplo, si en una población de conejos hay genes que pueden dar lugar a diferentes colores del pelaje, entonces en un ambiente con nevadas frecuentes sobrevivirán mejor los conejos de pelaje blanco, mientras que en un bosque sobrevivirán mejor los conejos de pelaje oscuro, pues serán menos notorios ante los ojos de sus depredadores. Pero si la población de conejos sólo tuviera genes para pelaje oscuro, entonces éstos no podrían sobrevivir en un ambiente en el que.empezaran a ser frecuentes las neva?as. Cuando una especie presenta una alta diversidad genética, tiene la posibilidad de diversificarse, es decir, dar origen a otras especies que ocupen distintos ambientes y que manifiesten rasgos diferentes como resultado de distintas adaptaciones. Esta diversificación puede ser el producto de la selección natural, o bien de la selección aitificial, que es un proceso similar pero dirigido por el ser humanq, al favorecer ciertos rasgos en las plantas y los animales que elige para su consumo o compañía. Como resultado, surgen

l . LA BIODIVERSIDAD

25

razas e incluso especies distintas de plantas y animales a partir de la selección artificial. Este proceso conduce a la domesticación, a partir de la cual ha surgido un sinnúmero de animales domésticos y de granja, como perros, gatos, pa-.,. lomas, caballos y reses; así como plantas cultivadas, como el trigo, el arroz, la cebolla, la manzana y el aguacate. A través de los siglos, por ejemplo, los habitantes de Mesoamérica domesticaron un~ gran variedad de especies de plantas a partir de las cuales se derivaron, entre otros, el maíz, el frijol, la calabaza, el chile y el ji tomate que conocemos hoy en élfa y que se cultivan en muchas partes del mundo. Como México es el centro de origen de estas especies vegetales, es e n nuestro país en donde se localiza su mayor diversidad genética (figura 1.2). Por lo tanto, México tiene la responsabilidad de valorar y salvaguardar la gran diversidad genética con la que cuentan estos cultivos, de tal manera que no pierdan la posibilidad de seguirse diversificando y adaptando a nuevas condiciones ambientales. Además de presentarse entre los individuos de una población, la diversidad genética también se expresa entre las poblaciones de una misma especie. Por ejemplo, contamos con una gran diversidad de variedades de maíz, aunque todos ellos son la misma especie: Zea mays. Sólo por nombrar unos cuantos, existe el maíz pozolero de semillas grandes y redondas; el maíz palomero (con el que se hacen las palomitas de maíz); el mafz harinoso; el maíz amarillo, que tiene un sabor ligeramente dulzón, y el maíz azul, tan apreciado para hacer tlacoyos en el Estado de México. Las diferencias genéticas entre dos poblaciones de la misma especie se pueden ir desvaneciendo si hay migración de individuos entre ellas, de tal manera que los indi-

N

°'

Razas de maíz ., por reg1on

_

1111

1-2 3-4 5-7 8-11 12-16

4

l. LA BIOOIVERSIDAD

27

Figura 1.2 Ejemplos de la diversidad genética del maíz. En la imagen de arriba se muestran mazorcas de distintos tamaños y colores. El mapa muestra áreas con diferentes niveles de diversidad genética para este cereal.

viduos de un¡_población se reproducen con los de la otra (recuadro 1.1). Pero cuando las poblaciones están aisladas, y además se encuentran en ambientes muy diferentes, la selección natural poco a poco puede incrementar la diversificación genética entre ~Has, de· tal manera que puede llegar un momento en que los individuos de las dos poblaciones sean ya tan diferentes que se consideren especies di·stintas. Este proceso se conoce como especiación, y es uno de los mecanismos que pennite el constante surgimiento de nuevas especies.

28

EL PULSO DEL PLANETA

• RECUADRO 1.1

¿Cómo se mide la diversidad genetica? Existen diferentes formas de evaluar la diversidad genética dentro de una población y entre poblaciones de la misma especie. El material genético está constituido por largas cadenas de ADN (ácido desoxirribonucleico) que se encuentran empaquetadas en forma de cromosomas en el interior del núcleo de todas las células de un organismo (figura Rl.1). Cada especie tiene un número característico de cromosomas. Por ejemplo, los seres humanos tenemos 46 cromosomas, que están formados por un juego de 23 cromosomas que heredamos de nuestra madre (del óvulo del que nos formamos) y otro juego de 23 cromosomas que heredamos de nuestro padre (del espermatozoide que fecundó a dicho óvulo). Por esa razón contamos los cromosomas por pares y decimos que tenemos 23 pares de cromosomas. Los dos cromosomas de un mismo par se conocen como cromosomas homólogos. En el cariotipo (conjunto de cromosomas) de un ser humano, los 23 pares de cromosomas se encuentran ordenados en ocho grupos de acuerdo con su tamaño y morfología. El último par es del que depende el sexo de un ser humano. Un gen es un fragmento de ADN que tiene el código para formar una proteína. El lugar que ocupa un gen en un cromosoma se conoce como locus (que significa "lugar" en latín; su plural es /oci). Existen dos copias de cada gen: una en un cromosoma y otra en su cromosoma homólogo; es decir, una copia la heredamos de nuestra madre y la otra de nuestro padre. A veces las dos copias de un gen son idénticas, pero otras veces son ligeramente diferentes. Cuando un gen tiene varias versiones ligeramente diferentes, a cada versión se le conoce como un alelo. Existen índices que se han diseñado para evaluar diferentes aspectos de la diversidad genética. Algunos de ellos son los siguientes: a] Número promedio de alelos por gen (A). Evalúa cuántas versiones diferentes existen, en promedio, para los genes de un organismo. Supongamos que un organismo tiene cinco genes. El gen a tiene 3 alelos,

29

l. LA BIOOIVERSIDAD

el gen b tiene 2 alelos, el gen e es monomórfico (sólo tiene una versión), el gen d tiene 2 alelos y el gen e tiene 3 alelos. Entonces, A = (3 + 2 + 1 + 2 + 3)/5 = 2.2 alelos por gen. b] Proporción de /oci polimórficos (P). Mide qué proporción de los genes de un organismo tiene formas únicas, o si tienen dos o más versiones ligeramente diferentes (alelos). Para el caso anterior, de los cinco genes, cuatro son polimórficos (es decir, tienen varias formas alternativas o alelos} y uno es monomórfico. Entonces, P = 4/ 5 = 0.8. c] Heterocigosis observada (H0 ). Para cada /oci con varios alelos, analiza qué proporción de los individuos son heterócigos (es decir, si tienen versiones diferentes de ese gen en sus dos cromosomas homólogos). d] Índice Fsr- Mide las diferencias en la estructura genética de dos poblaciones de la misma especie; identifica qué proporción de la varia1 ción genética total corresponde a diferencias entre poblaciones.

Crometina

Nul:léolo

Figura Rl.l El material genético está formado 'por cadenas de ADN que se encuentran en el interior del núcleo de las células, empaquetadas en forma de cromosomas. Cada cadena de ADN está formada por una secuencia particular de nucleótidos y se encuentra asociada a otra cadena, lo que forma una "doble hélice".

\

30

'

EL PULSO DEL PLANETA

La diversidad de especies Este nivel se refiere a la gran cantidad de especies diferentes que se agrupan en los cinco reinos: animales, plantas, hongos, moneras (organismos unicelulares pero sin núcleo, como las bacterias) y protistas (organismos que tienen una sola célula con núcleo, como las amibas), que coexisten en un lugar (figura 1.3). Los biólogos han propuesto diferentes formas de definir a una especie; una de las definiciones más utilizadas propone que es el conjunto de organismos que pueden aparearse entre ellos y dar lugar a hijos fértiles. La diversidad de especies se puede evaluar a diferentes escalas espaciales. Así como podemos valorar la salud de un ser humano a diferentes niveles (por ejemplo, si vemos el funcionamiento del aparato circulatorio, podemos concentrarnos en el corazón, o bien en las venas y arterias mayores, o en el sistema de venas y arterias periféricas), de esa misma forma, al evaluar la diversidad de especies podemos utilizar diferentes escalas. La variedad de especies que viven en un área relativamente pequeña, digamos, una superficie de bosque del tamaño de unas seis canchas de futbol (lo que los ecólogos llaman "escala local"), se conoce como diversidad alfa. Esta diversidad alfa se puede evaluar de diferentes maneras. Una muy utilizada es simplemente el conteo del número de especies que viven en el área de interés, lo que se conoce como riqueza específica. Además, los ecólogos han desarrollado otro tipo de medidas que no nada más toman en cuenta el número de especies, sino también cuántos individuos hay de cada una, es decir, su abundancia relativa. Por ejemplo, si en un

31

l. LA BIODIVERSIOAD

~Reino Animalia

Reino Fungí

Reino Protista

Reino Manera

Reino Plantae

Figura 1.3 Seres vivos pertenecientes a cada uno-de los cinco reinos: un elefante (reino Animalia), hongos (reino Fungí), una bacteria (reino Monera), una amiba (reino Protista) y un árbol (reino Plantae).

32

EL PULSO DEL PLANETA

t

bosque 90% de los árboles son pinos y sólo 10% son encinos, se puede apreciar una fuerte dominancia de los pinos. Por otro lado, si en otro bosque 50% de los árboles son pinos y 50% son encinos, entonces se ve más heterogéneo que el primero, es decir, es más diverso; aunque la riqueza específica sea la misma en ambos. A partir de este tipo • de consideraciones, los ecólogos han desarrollado diferentes índices para medir la diversidad alfa tomando en cuenta otros elementos de heterogeneidad, además de la riqueza específica. Los nombres de estos índices se asocian con los investigadores que los propusieron (por ejemplo, índice de Simpson, de Shannon-Wiener, o de Berger-Parker). A una escala espacial mayor, por ejemplo, para comparar qué tan semejantes o diferentes son dos localidades más o menos cercanas, se utiliza la diversidad beta. _En este caso, la diversidad se evalúa en términos de la diferencia entre las dos comunidades bióticas de interés. Por ejemplo, si en la paite alta de una colina hay un bosque con cuatro especies de árboles (oyameles, pinos, madroños y ailes) y en la parte baja el bosque tiene cinco especies de árboles (pinos, madroños, fresnos, encinos y tepozanes), podemos ver que la riqueza específica es mayor en la parte baja de la colina. Pero además, notamos que los dos bosques comparten dos especies de árboles Qos pinos y los madroños), a la vez que hay otras dos especies que sólo se encuentran en la parte alta' Qos oyameles y los ailes) y tres especies que sólo se encuentran en la parte baja Qos fresnos, los encinos y los tepozanes). El parecido entre las dos comunidades se evalúa utilizando un índice de similitud, como el de Sf!rensen o el de Jaccard, cuyos valores van de O a l. Como estos índices evalúan la similitud entre las dos comu"nida-

l . LA 81001VERSIOAO

33

des, para obtener la diversidad beta (que se refiere a la disimili,t,ud, o a la difere ncia entre comunidades) se utiliza su inverso, es decir, 1 entre el valor del índice de similitud. Por último, pode mos medir la diversidad de especies de toda una región, incluyendo la diversidad local de cada una de las comunidades bióticas que contiene (diversidad alfa) y las diferencias entre comunidades (diversidad be ta), lo que da lugar a la diversidad gamma. E n esta escala espacial regional, la diversidad de especies generalmente es un sinónimo de su riqueza específica, sobre todo cuando se trata de grandes extensiones de tierra. Así, cuando se habla de la diversidad gamma de una región del planeta (por ejemplo, la cuenca del río Balsas, en México), se hace refere ncia al número de especies que habitan en esa región. En resumen, tenemos tres escalas espaciales e n las que se mide la diversidad de especies: la diversidad alfa (nivel local), la diversidad beta (difere ncia entre comunidades contiguas) y la diversidad gamma (número de especies que habitan en una región) (figura 1.4).

La diversidad de ecosistemas El último ni vel se refiere a la variedad de siste mas ecológicos que se presentan en una región. Una forma relativamente sencilla de comprender esta biodiversidad es en términos de paisaje. Si pudiéramos observar una cierta región del planeta desde lejos, ¿cuántos paisajes diferentes podríamos ver e n ella? Hay algu nas regiones, como la Península Arábiga, que tienen baja diversidad de ecosistemas, pues presentan paisajes más o menos similares a lo largo de

w ,¡,.. Bosque boreal Diversidad alfa ( 6 especies)

Dlvet'sidad gamma Número global de especies

¿Cuántas especies comparten?

¿Cuántas especies comparten?

~

z

Figura 1.4 Las diversidades alfa, beta y gamma se utilizan para medir la diversidad de especies en diferentes escalas espaciales.

~

l . LA BIOOIVERSIOAD

35

grandes extensiones de tierra (en este caso, desiertos arenosos); pero hay otras regiones que presentan una gran diversidad de paisajes. Un ejemplo es Colombia, que tiene desde selvas tropicales, pastizales, desiertos, lagunas, ríos y manglares, hasta bosques templados, páramos de altura y tundra en las altas montañas andinas. Es increíble la gran diversidad de paisajes que podemos encontrar sobre la Tierra. Hay paisajes áridos y húmedos, boscosos y rocosos, helados y cálidos, montañosos y planos, terrestres y acuáticos. La diversidad de paisajes en nuestro planeta desborda nuestra imaginación: no es necesario invocar paisajes hipotéticos en otros mundos para sentimos maravillados. A su vez, en cada una de estas categorías encontramos una inmensa variedad de tipos de vegetación: imagina una pradera, un bosque de secuoyas, una nopalera, un matorral, un manglar o una selva. En realidad, es imposible encontrar dos paisajes idénticos. El concepto de biorna es útil para discernir entre la diversidad de paisajes . Un bioma es un tipo de paisaje característico de una región climática del planeta. Los biomas terrestres más conocidos son la selva tropical húmeda y la sabana (en climas tropicales), el desierto (en climas áridos), el bosque templado (en climas templados), el bosque boreal o taiga (en climas fríos) y la tundra (en climas polares). En conjunto, los bosques cubren poco más de la mitad del área del planeta ocupada por ecosistemas terrestres, seguidos por los desiertos y los pastizales. Por otro lado, la tundra ocupa sólo alrededor de 5 por ciento. En el capítulo 3 analizaremos el concepto de ecosistema en todo detalle, para explorar a mayor profundidad este nivel de la biodiversidad y evaluar la huella que ha dejado

36

EL PULSO DEL PLANETA

el ser humano en nuestro planeta en términos ambientales. Pero antes dedicaremos las siguientes páginas a estudiar con más detalle la biodiversidad, en particular la diversidad de especies, así como su origen, sus causas y su distribución en el planeta.

¿Cómo y cuándo surgieron tantas especies?

Como comentamos antes, actualmente los biólogos clasifican a los organismos en cinco reino : en el reino Monera se incluye a las bacterias y las arqueas (que son organismos constituidos por una célula que carece de núcleo); en el reino Protista se agrupa a los organismos constituido por una célula con núcleo (unicelulares) y a sus "parientes" que ya están constituidos por muc has células (muJticelulares), como los protozoarios y las algas; en el reino Fungi están los hongos; y en los reinos Plantae y Animalia se ubican las plantas y los animales, respectivamente (figura 1.3). En una categoría totalmente diferente se considera al grupo de los virus, que no son organismos vivos estrictamente hablando, sino que se les considera como estructuras orgánicas que interactúan con los seres vivos. La razón que sustenta a esta noción es que los v-irus no tienen vida propia, sino que dependen totalmente del aparato bioquímico y estructural de las células que infectan. El mome nto e n el que urg-ió la vida en la Tierra es incierto, pero se presume que fue hace unos 4 000 millones de años. Se estima que la Tierra se formó hace alrededor de 4 600 millones de años y durante la mayor parte de los primeros 1 000 millones de años fue un planeta inerte. Los

l. LA BIODIVERSIDAD

37

restos fósiles más antiguos de organismos procariontes rudimentarios del tipo de las bacterias se remontan a hace 3 800 millones de años. Se presume que eran organismos fotosintetizadores, a partir de cuya actividad metabólica la atmósfera de la Tierra empezó a cambiar para contener una proporción cada vez mayor de oxígeno. Es posible que durante los primeros 1 000 millones o 2 000 millones de años sólo hubiera organismos procariontes. Los organismos eucariontes (constituidos por células con núcleo) aparecieron después. Los fósiles más antiguos de eucariontes unicelulares son de hace alrededor de 2 000 millones de años y a partir de entonces empezaron a diversificarse muy rápidamente. Posteriormente, los eucariontes multicelulares evolucionaron. Una de las teorías más aceptadas sobre el origen de los eucariontes propone que surgieron como resultado de asociaciones simbióticas entre éélulas procariontes, de modo que unas células procariontes albergaron en su interior a otras, lo cual dio lugar al núcleo y a otros organelos celulares a través de un largo y complicado proceso evolutivo. Los primeros representantes del reino animal surgieron hace aproximadamente 700 millones de años. Su aspecto probablemente se parecía al de algunos invertebrapos marinos que existen hoy en día, como las medusas o las esponjas. Desde hace 400 millones a 500 millones de años, el registro fósil indica la presencia de algunos invertebrados marinos del tipo de los moluscos y los crustáceos actuales, así como algunos vertebrados y plantas. Durante los siguientes millones de años aparecieron poco a poco todos los demás grupos de organismos que existen hoy en día. Algunos de aparición más reciente son los mamíferos, las

38

EL PULSO DEL PLANETA

aves y las plantas con flor (angiospermas), que s urgieron en el planeta hace unos 200 rnillEmes de años y se diversificaron hace poco más de 60 millones de años. Entre los mamíferos de origen más reciente se encuentran los homínidos, el grupo al que pertenece la especie humana. Los primeros humanos primitivos vivieron hace unos siete millones de años; pero los seres humanos modernos, con características anatómicas similares a las actuales, datan de apenas 200 000 años. Estas escalas de tiempo de miles y millones de años nos permiten asomarnos a lo complejo, fascinante yextenso que ha sido el proceso de evolución de la vida en la Tierra. En este inmenso periodo, la especie humana ha estado presente sólo un pequeño lapso. De manera similar a la propuesta del astrónomo Carl Sagan (1934-1996), quien compactó la historia del universo desde su origen hasta nuestros días en un año terrestre hipotético al que llamó año cósmico, podemos compactar la historia del planeta en un ciclo anual hipotético que hemos llamado año planetario. Según esta visión, si la Tierra se originó en el primer segundo del 1 de enero de este año planetario, entonces la vida apareció el 17 de febrero, poco después de mediodía; los primeros homínidos surgieron el 31 de diciembre a las 10:40 horas; los seres humanos primitivos, a las 23:37 horas de ese día, y los seres humaños modernos aparecieron en los últimos 22 minutos y 51 segundos del año planetario. Lo dramático de esta concepción es que, a pesar de lo cortísimo de nuestra vida como especie, hemos provocado transformaciones muy profundas en la natw-aleza y hemos tenido efectos muy marcados sobre el resto de los seres vivos con los que compartirnos este mundo.

J. LA BIODIVERSIDAD

39

El momento actual de la vida sobre la Tierra es el resultado de millones de años de evolución biológica. El gran número de especies que existen en los cinco reinos que conocemos es realmente impresionante. La enorme variedad de formas de vida que constituyen "la sangre" del Sistema Tierra empezó a formarse desde el 1 7 de febrero del año planetario, y continúa en ese maravilloso proceso de diversificación. La teoría de la evolución considera que todas las formas de vida que existen en nuestro planeta surgieron a partir de ancestros comunes que, con el paso del tiempo, se diversificaron y formaron distintos grupos biológicos. Como vimos en la sección anterior, el proceso de especiación dio lugar a esta gran diversificación de los seres vivos, conocida como radiación adaptativa, la cual surge a partir de eventos como el aislamiento geográfico de poblaciones de la misma especie, divergencias evolutivas entre ellas causadas por distintas adaptaciones que se fueron dando en distintos lugares, o bien fenómenos genéticos como la duplicación de cromosomas. A lo largo de los últimos 4 000 millones de años, estos procesos han dado lugar a todas las especies que ahora existen o que han existido en el planeta. ¿Y cuántas especies existen en la Tierra? La realidad de las cosas es que nadie lo sabe, pero se calcula que puede haber entre tres millones y 100 millones de especies, lo cual nos da una idea de la magnitud de nuestra ignorancia. Algunas estimaciones modernas han llegado a La conclusión de que debe haber entre ocho millones y 11 millones de especies. De todas éstas, los biólogos han descrito sólo cerca de dos millones, y en promedio se descubren 14 800 nuevas especies cada año. Esta gran variedad de especies es parte de la biodiversidad de la Tierra y representa, a su

40

EL PULSO DEL PLANETA

vez, una riqueza extraordinaria de rutas evolutivas que se han traducido en esta multiplicidad de expresiones. Cada una de las especies que existen hoy en nuestro planeta es, entonces, el representante más reciente de una larga historia de aventuras evolutivas. Desgraciadamente, lo más probable es que nunca sepamos con precisión el número exacto de especies, pues, como veremos más adelante, muchas de ellas se están extinguiendo como resultado de las actividades humanas. Los biólogos observan y recolectan organismos durante sus expediciones, para identificar, describir y nombrar a las diferentes especies que conocemos hoy en día. Los ejemplares recolectados-se depositan en colecciones científicas (como museos y herbarios) y se analizan en detalle para definir a qué grupo taxonómico pertenecen. Si se descubre una especie nueva que no está registrada en ninguna de las colecciones científicas del mundo, los biólogos han adoptado la convención de nombrarla con dos palabras (una se refiere al género y la otra a la especie) en latín. Así, por ejemplo, el nombre científico de los caracoles de jardín es Heli.x aspersa y el de la vainilla es Vanilla planifolia. Aunque se han llevado a cabo exploraciones en todos los países del mundo y se ha intentado abarcar todo tipo de ambientes y paisajes, la realidad es que apenas se han explorado algunos ecosistemas. Tal es el caso de las cuevas, los acantilados, el fondo del mar o los bosques húmedos de diversas regiones montañosas. Por otra parte, es común que algunos grupos taxonómicos estén mejor representados que otros en las colecciones científicas, quizá porque son más llamativos o más v?sibles. Un ej emplo son las

41

l . LA BIOOIVERSIDAO

RECUADRO 1.2

¿Cuántas especies existen? El número total de especies que se conocen es de alrededor de dos millones (cuadro Rl.2). Algunos grupos están muy bien estudiados, como es el caso de los mamíferos o de las plantas con flor (monocotiledóneas y dicotiledóneas). Pero apenas se han estudiado superficialmente otros grupos como los hongos o las algas. Entre los grupos taxonómicos más diversos en cuanto al número de especies, están los insectos; y dentro del grupo de los insectos, la mayoría de las especies son escarabajos. Algunos grupos, como los de las coníferas, los rotíferos y los mamíferos, se encuentran muy bien representados en México. Sin embargo, de otros grupos existe una menor representación proporcional, como de los grupos de los ciempiés y milpiés, platelmintos (gusanos planos) y moluscos (caracoles, almejas y pulpos).

plantas con flor (angiospermas), o los vertebrados, en particular los mamíferos. Los insectos son un grupo muy diverso: se piensa que quizá la mitad de las especies conocidas son insectos (recuadro 1.2), y de ellos, las mariposas han sido muy estudiadas, mientras que de otros grupos se sabe muy poco. Entonces, es evidente que las cerca de dos millones de especies que se han descrito representan sólo una fracción (que puede ser de 2%, o hasta 67%) del total existente. Por otro lado, las especies que hoy en día comparten el planeta con nosotros son una pequeña parte de todas las especies que han vivido sobre la Tierra. Algunas espeqies, antes de extinguirse, han dejado huellas de su presencia en un "archivo" de rocas sedimentarias al que los paleontólogos denominan registro fósil; éste ha sido una herramienta

42

EL PULSO DEL PLANETA

CUADRORl.2

Número de especies en el mundo y en México Datos del mundo, obtenidos de Chapman (2009), Numbers of Living Species in Australia and the World, Canberra, Gobierno de Australia; excepto los que tienen asterisco. Los datos marcados con asterisco y los de México se basaron en Conabio (2008), Capital natural de México, volumen 1, México, Conabio.

Reino

Grupo taxonómico

Animales Mamíferos Aves Reptiles Anfibios (p. ej., ranas• y sapos) Peces

Número Número Porcentaje de especies de especies en México en el mundo en México 5487 535 9.8 9990 1096 u.o 8 734 804 9.2 6 515 31153 16 072

361 2 692

5.5 8.6

585

3.6

102 248

5 5'79

5.5

1000000

47 853

4.8

47 000

5 387

11.5

7 003

503

7.2

Moluscos (p. ej., caracoles, almejas y pulpos)

93 195*

4100

4.4

Anélidos (p. ej., lombrices, sanguijuelas y gusanos marinos)

16 763

1393

8.3

Otros invertebrados (p. ej., rotíferos)

48144

996

2.1

Platelmintos ( gusanos planos)

20000

550

2.8

10 ooo•

318

3.2

6000

268

4.5

Miriápodos (p. ej., ciempiés

y milpiés) Arácnidos (p. ej., arañas

y alacranes) Insectos Crustáceos (p. ej., cangrejos y camarones) Equinodermos (p. ej., estrellas de mar y erizos)

Cnidaria (p. ej., medusas y corales) Poríferos (esponjas)

43

l . LA BIOOIVERSIDAC

Reino

Plantas

Otros Total

Grupo taxonómico

Dicotiledóneas Monocotiledóneas Gimnospermas Helechos Musgos y hepáticas Algas Hongos

Número Número Porcentaje de especies de especies en México ene/ mundo en México

199 350

19065

59 300

4 726

B.O

1021

150

14.7

13 025

1067

8.2

19900

1482

7.4

27 000

2 702

10.0

98 998

7000

7.1

109 212

5.9

18◄6

898

9.6

muy importante para echar un vistazo hacia el pasado remo-. to y damos una idea de cómo era la vida en el planeta hace miles o millones de años. De hecho, se sabe que ha habido periodos de extinción simultánea de muchas especies, pues al recorrer las capas estratigráficas de abajo hacia arriba, se observa que algunos fósiles que son frecuentes en ciertos estratos de pronto desaparecen en los subsecuentes. Por eso sabemos que en la larga historia de nuestro planeta ha habido eventos de extinción en masa en repetidas ocasiones. Son precisamente estos eventos los que marcan la frontera entre una era geológica y la siguiente. Por ejemplo, el final de la era Paleozoica, hace aproximadamente 260 millones de años, se ubica en el momento en el que d~sapareció cerca del 50% de las especies que exisúan en la Tierra en ese entonces. A su vez, la era Mesozoica terminó hace aproximadamente 65 millones de años, al final del Cretácico, cuando desapareció todo el grupo de los dinosaurios, entre otros organismos. Actualmente se afirma que estamos siendo testigos de otro evento de extinción en masa de dimensiones similares a los anteriores; pero

44

EL PULSO OEL PLANETA

en este caso es tristemente consecuencia del deterioro ecológico que el ser humano ha provocado en el planeta (véase figura 1.6, más adelante).

Distribuciórt-de la diversidad de especies en el planeta

Si fueras una bióloga o un biólogo de un planeta lejano ubicado en el otro extremo de la galaxia y llegaras a la Tierra, ¿cómo describirías a tus compatriotas la diversidad de formas de vida que hay y la manera en la que se distribuyen en las diferentes regiones de la Tierra? Quizá empezarías por explorar desde tu nave espacial los diferentes ecosistemas que observarías al recorrer el planeta desde los polos hasta el ecuador. Y seguramente lo primero que notarías es que la variedad y el tipo de especies que ocupan cada zona geográfica cambian conforme te desplazas de un lugar a otro. Pues eso es precisamente lo que han observado los biólogos terrícolas: existen ciertos patrones en la distribución de la diversidad a nivel global. Hay algunas regiones que son biológicamente más ricas que otras, tanto en términos del número de especies que viven en ellas como por la variedad de ecosistemas que las componen. En resumen, la biodiversidad no se distribuye de forma homogénea en el planeta (de la misma manera en que los diferentes tipos de células que componen a un organismo no se distribuyen homogéneamente por todos~ cuerpo). Al recorrer la Tierra con su nave espacial, uno de los primeros fenómenos que notaría un biólogo extraterrestre sería que la diversidad de especies aumenta al acercarse al ecuador y se reduce al ir hacia los polos. Por ejemplo, se

45

l . LA BIOOIVERSIDAO

calcula que cerca de 70% de las especies de todo el mundo viven en las selvas tropicales. El equivalente en el medio marino son los arrecifes coralinos, que también se presentan en zonas tropicales y que albergan una diversidad muy alta de especies de muchos grupos biológicos. Nuestro biólogo extraterrestre seguramente también no• taría que las zonas bajas, cerca del nivel del mar, son más diversas en número de especies en comparación con las zonas elevadas, como los picos de las montañas. Y también se daría cuenta de que generalmente las islas, debido a su incomunicación, tienen menos especies que las zonas continentales de tamaño equivalente. Cuando evaluamos la diversidad de especies de un lugar, no sólo importa cuántas especies hay, sino cuáles están presentes. Las especies comunes pueden colonizar varios tipos de ecosistemas y se encuentran en muchas partes del mundo. Un ejemplo es el helecho Pteridium aquilinum, que es muy común en praderas, bosques, pastizales y matorrales en muchos países, de zonas tanto tropicales como templadas. En contraste, hay especies raras que únicamente se encuentran en ciertos hábitats y que forman poblaciones de sólo unos cuantos individuos. Un ejemplo es el quetzal resplandeciente, Pharomachrus mocinno, que habita solamente en bosques nubosos montanos de la región mesoamericana (sureste de México y Centroamérica) y cuyas poblaciones son reducidas. Cuando una especie se distribuye sólo en un área geográfica limüada, se dice que es endémica de esa área. Por ejemplo, el teporingo o conejo de los volcanes, Romerolagus diazi, vive únicamente en los pastizales de la zona central del Eje Volcánico Transmexicano; es decir, es endémico de esa zona. Así,

.

46

El PULSO DEL PLlNETA

cuando un biólogo estudia la diversidad de una región, además de analizar cuántas especies hay, también evalúa si hay especies raras y endémicas. Ciertas regiones de la Tierra tienen una gran cantidad de especies endémicas, por lo que se les llama centros de endemismo. Frecuentemente son áreas aisladas geográficamente, como las perúnsulas, las islas o los valles que están rodeados por barreras montañosas. Por ejemplo, una isla notable por su alto nivel de endemismo es Madagascar, cerca de la costa este de África. Uno de los mecanismos para conservar la biodiversidad es la creación de reservas ecológicas, parques nacionales y otro tipo de áreas protegidas. Evidentemente, lo más conveniente es conservar zonas que tengan una alta riqueza de especies; pero también hay que tomar en cuenta los demás elementos que hemos comentado: el número de especies raras o endémicas que albergan, ~í como los otros niveles de la biodiversidad. En México, los ecosistemas que cuentan con la mayor riqueza de especies son las selvas tropicales; sin embargo, las zonas semidesérticas y algunas de las regiones montañosas presentan una alta proporción de especies raras o endémicas; además, las regiones montañosas suelen ser muy diversas en términos de su multiplicidad de paisajes. Por esta razón, los gobiernos deben establecer reservas' ecológicas y áreas protegidas en diferentes zonas de cada país. Algunos países son particularmente importantes en cuanto a su diversidad de especies. De entre ellos se han identificado 17 que se consideran megadiversos (recuadro 1.3). Un país megadiverso alberga un número de especies mayor del que se esperaría según el tamaño de su territorio.

47

J. LA BIODIVERSIDAD

México es un país megadiverso; de hecho, llega a estar entre los primeros cinco países con mayor riqueza de especies, dependiendo del grupo taxonómico que se estudie. Los países megadiversos tienen una gran responsabilidad con el resto del mundo, pues en ellos habita 75% de las especies conocidas, a pesar de que en conjunto representan sólo 40% de las tierras (islas y continentes) del planeta. La mayoría de los países megadiversos se encuentran en las regiones tropicales (c~rca del ecuador, al sur del trópico de Cáncer y al norte del trópico de Capricornio). Estados Unidos es una excepción, aunque en realidad queda en la lista de los países megadiversos sólo porque incluye a Hawái y a la península de F1orida, que son regiones tropicales. A su vez, las regiones tropicales de cada continente

RECUADRO 1.3

"

Los países megadiversos

El concepto de megadiversidad ha sido importante para identificar a los países que albergan la mayor diversidad de especies en el mundo. Existen por lo menos dos criterios diferentes que definen a los países megadiversos: a] aquéllos en los que se distribuye una proporción mayor de las especies conocidas de lo que se esperaría de acuerdo con el porcentaje de tierra emergida que les corresponde; o bien, b] países en los que se presentan como endémicas por lo menos 1.5% de las especies de plantas del mundo (es decir, que tienen por lo menos 5 000 especies de plantas endémicas, de las cerca de 300 000 especies de plantas que se han descrito). Según estos dos criterios, se han identificado 17 países que se consideran megadiversos (figura Rl.3 y cuadro Rl.3). México está entre los primeros cuatro o cinco, según el grupo taxonómico del que se trate.

48 EL PULSO DEL PLANETA

ó

E

"'O e :,

-.;

o

V,

"'O

>

.,~ V,

~en ., E ., Q.

"'

.!,!?

.....

.,

V,

..... E

"'u

"'O

•ni

;.:

e

en

o

°'., ·¡:¡

•O

u

"' -~ -¡;; ..3 tt'I f'"i

a:: Cl

::i

....111

¡¡:

49

l. LA BIODIVERSIDAD

> CUADRORl.3

Número de especies de cinco grupos de organismos en los 17 países megadiversos del mundo Reptiles País Mamíferos Aves Anfibios Plantas (miles) Australia

282

751

755

196

16

Brasil

524 499

1622 1244

468

517

China

387

274

50-60 27-30

Colombia

456

1815

520

583

45-81

Ecuador

369

1616

394

421

17-21

Estados Unidos

428

768

261

194

19

Filipinas

201

556

193

63

8-12

India

350

1258

408

206

17

Indonesia

515

1531

511

270

37

Madagascar

105

253

300

178

11-12

Malasia

286

738

268

158

15

México

530

1107

804

361

23.5

Papúa Nueva Guinea

242

760

305

200

15-21

Perú

460

1760

365

315

18-20

República del Congo

415

1094

268

80

11

Sudáfrica

247

774

299

95

23

Venezuela

288

1360

239

204

15-21

tienen una historia evolutiva particular. Estas singularidades han llevado a los biólogos a identificar ocho regiones biogeográfi.cas en el mundo: Neártica, Neotropical, Paleártica, Afrotropical, Indo-Malaya, Oceanía, Australasia y Antártica (figura 1.5). Las cuatro regiones biogeográfi.cas más extensas son la Paleártica, la Afrotropical, la

C/1

o

~

Oceanía

....

."L. -

\/:1

Afrotropical O

Figura 1.5 Las zonas biogeográficas representadas en un planisferio.

(j ..

l. LA BIODIVERSIDA0

51

Neártica y la Neotropical. Las selvas tropicales predominan en las regiones Indo-Malaya, Neotropical y Oceanía, mientras que los pastizales y las sabanas están mejor representados en las regiones Paleártica y Afrotropical; las tundras, en las regiones Paleártica, Neártica y Antártica. La región Neotropical es, por mucho, la que contiene un mayor número de especies. En cierta medida, esto se debe a que las selvas tropicales cubren una alta proporción de la superficie de esta región; sin embargo, su gran variedad de hábitats, que van desde los más secos hasta los más húmedos, desde el nivel del mar hasta las cumbres elevadas de los Andes, y desde zonas cercanas al ecuador hasta otras cerca del Polo Sur, también contribuye a su gran diversidad. A pesar de que las áreas que ocupan las regiones Paleártica, Afrotropical y Neártica son mayores que la de la región Neotropical, el número de especies que alberga esta última es considerablemente mayor.

Importancia de la biodiversidad

En las secciones anteriores hemos comparado -a la biodiversidad con la gran cantidad de componentes que conforman a un organismo: sus glóbulos rojos, plaquetas, células linfáticas, riñones, tejido muscular, huesos y ligamentos que, en general, son los tejidos, órganos y estructuras que le dan soporte. Asimismo, la biodiversidad genética y de especies, como veremos adelante, le dan soporte estructural a los ecosistemas naturales debido a que cada especie de un ecosistema cumple una función particular: fija energía, recicla nutrientes, desintegra materia muerta, forma

52

EL PULSO DEL PLANETA

suelo, almacena carbono, poliniza flores, fija nitrógeno, produce oxígeno o constituye el alimento de otros organismos, entre otras. No obstante, varias especies pueden jugar el mismo papel, de tal modo que los ecosistemas pueden seguir funcionando aunque algunas de sus especies desaparezcan (extinción local). Por ejemplo, en un ecosistema hay varias especies de anjmales que cumplen la función de polinizar'flores; si el ecosistema experimenta un calentamiento gradual, algunas de las especies polinizadoras podrán persistir, pero si sobreviene un enfriamiento, otras especies lo harán. De este modo, un ecosistema tiene mayores probabilidades de mantenerse si cuenta con una gran gama de especies que realizan las mismas funciones. Como veremos más adelante, la biodiversidad también proporciona a las sociedades humanas una serie de satisfactores (los servicios ecosistémicos o servicios ambientales) de los que depende la vida de los seres humanos. Recientemente hemos empezado a darnos cuenta de que la biodiversidad es un patrimonio natural de cada nación, del cual deberíamos sentirnos orgullosos y de cuya protección y buen uso somos responsables. La manera en la que los seres humanos hemos utilizado los recursos bióticos que constituyen la biodiversidad ha producido una profunda transformación del ambiente, al grado de que en muchos lugares prácticamente ya no se reconocen los elementos originales de los ecosistemas. La destrucción de ecosistemas naturales para favorecer las actividades productivas (agricultura, ganadería, minería, explotación forestal), la introducción de e species exóticas y la sobreexplotación de recursos, entre otras, han sido las

l. LA BIOOIVERSIDAD

53

causas de la extinción de un gran número de especies, así como del deterioro ambiental y del cambio climático. En la mayoría de los países, la biodiversidad y su conservación son temas que no tienen una alta prioridad en la agenda de los gobiernos, ni tampoco de las organizaciones sociales. Por lo tanto, es urgente impulsar nuevas formas de desarrollo que permitan hacer un uso adecuado de los recursos naturales para lograr un bienestar social sin destruir los ecosistemas naturales de los que provienen.

La huella humana sobre la biodiversidad

La biodiversidad se h~ visto reducida en todos sus niveles como producto de la intervención del ser humano en la naturaleza. A nivel de la diversidad genética, muchas especies han perdido poblaciones enteras, y por lo tanto gran parte de su acervo genético, a partir de la deforestación, el cambio de uso de suelo y la degradación de los ecosistemas naturales. Por otro lado, la diversidad genética de las especies cultivadas se ha ido reduciendo cada vez más conforme se ha industrializado la agricultura, pues sólo algunas variedades o razas de cada especie cultivada se prestan a dicha forma de manejo agrícola. En lo que se refiere a la pérdida de especies, en la actualidad ya no cabe duda de que esta época está siendo testigo de un evento de extinción en masa. Como vimos al inicio del capítulo, el proceso de especiación origina nuevas especies, y simultáneamente otras se extinguen, a veces de manera gradual, pero otras veces en forma repentina como producto de diversas catástrofes naturales. Por