El escenario: un mundo terriblemente cambiante
La pérdida de la biodiversidad es una de las mayores tragedias del mundo actual. Para llegar a esta conclusión, se ha evaluado el número de especies que se extinguen por unidad de tiempo, en comparación con los registros históricos. Aunque las estimaciones varían, actualmente se contempla la pérdida de entre 24 a 120 de ellas al día. Esos números son 100 veces más que la tasa de extinción que se considera “natural”.
Uno de las causas principales de la pérdida de biodiversidad es lo que se conoce como fragmentación del hábitat. Esto significa que los lugares donde viven los organismos han perdido la conexión entre sí, principalmente debido a actividades humanas. Por este motivo, se puede impedir el intercambio genético entre las poblaciones, incrementar el rigor de las condiciones físicoquímicas en los remanentes que fueron aislados, o simplemente, reducir el espacio habitable hasta el extremo de que los individuos no puedan llevar a cabo sus actividades. El jaguar, por ejemplo, requiere un promedio de 41 Km2 por cada animal para conservar sus poblaciones sanas, algo difícil dada la gran fragmentación de su hábitat en el sureste de nuestro país.
Para que un hábitat sea fragmentado, debe existir un evento que altere la forma en que los recursos se distribuyen, restringiendo su disponibilidad para algunos organismos. Los ecólogos se refieren a esto como “disturbio”, el cual puede ser clasificado de acuerdo a su duración. Hay disturbios puntuales, como en el caso de la caída de un rayo, o los hay crónicos, como ocurre durante la remoción constante del suelo en una mina a cielo abierto.
¿Por qué son necesarios los bioindicadores?
Uno de los métodos para detectar un disturbio o sus efectos, es mediante el uso de bioindicadores. Éstos se definen como el conjunto de procesos, especies (o restos de ellas) o comunidades que permiten determinar los rasgos del ambiente, y cómo éstos cambian a lo largo del tiempo.
El concepto de bioindicadores parte de la idea de que los seres vivos tienen un nivel de desempeño óptimo dentro de un intervalo de condiciones específico. Si estas condiciones se modifican, por el motivo que sea, los organismos pueden mostrar respuestas fisiológicas o conductuales que les permitan adaptarse al cambio, pero también pueden morir. Tales respuestas son interpretadas cualitativamente para tener una idea del estado de un sitio.
La efectividad de los bioindicadores es tal, que se han podido realizar reconstrucciones de ambientes de hace muchísimo tiempo. Por ejemplo, se ha logrado conocer el clima de los últimos 39,000 años en Alaska usando restos duros de larvas de mosquitos (familia Chironomidae) y de polen.
Entre los procesos que se usan como bioindicadores se encuentran prácticamente todos los componentes de las historias de vida (desarrollo, éxito reproductivo y supervivencia) y sus correlatos. Por ejemplo, se sabe que las tasas de eclosión, locomoción, oviposición, apareamiento y supervivencia de invertebrados acuáticos, se ven alterados como respuesta a niveles más altos de lo normal de metales pesados.
Ejemplos de bioindicadores
Si se quiere ser más específico, es posible estudiar más de un bioindicador. Por ejemplo, es posible evaluar el grado de contaminación por zinc en cuerpos de agua a través de la forma de los hemocitos -células defensivas de los insectos- y el nivel de expresión de la proteína HSP 70 en artrópodos acuáticos (Heat Shock Protein, o proteína de choque térmico, las cuales, pese a su nombre, se expresan ante situaciones de estrés de diverso origen). En otro ejemplo, pero con un artrópodo terrestre, se sabe que el estudio de la acumulación de hidrocarburos aromáticos policíclicos tales como el naftaleno, el fluoreno o el fluoranteno en los tejidos de cucarachas, proporciona información sobre la cantidad de estos contaminantes en las casas.
Los restos biológicos son de especial importancia en el análisis de las condiciones ambientales antiguas, para lo cual se hacen estudios principalmente en el sedimento de los lagos. Esto debido a que los cuerpos de agua son sumideros en los que se depositan materiales que estuvieron expuestos a lo que ocurrió alrededor. La ornamentación en las conchas de algunos ostrácodos (un grupo de crustáceos), aunque estén vacías, puede brindar información relevante sobre la concentración de magnesio y la temperatura, así como cambios en la composición de polen puede señalar modificación del uso de suelo.
Una especie de planta que por sí misma es bioindicadora es Emmenanthe penduliflora, típica de los chaparrales al norte de nuestro país, pues se sabe que sus semillas requieren de fuego para germinar. Otro caso es el del sauce (Salix viminalis), que es capaz de crecer en suelos muy salinos, a una magnitud tal que impide el crecimiento de otras especies del mismo género, conocidas de por sí por ser tolerantes a la salinidad.
A pesar de los ejemplos anteriores, las comunidades son el nivel de organización que más se usa como bioindicador, debido a que muestran una mayor fuente de variabilidad. Así, se pueden hacer comparaciones entre hábitats y determinar qué tan variable es la magnitud del disturbio con base en diferencias de composición, riqueza, abundancia o diversidad.
Este enfoque se ha usado para conocer el grado de recuperación de un ecosistema después de un proceso de restauración ecológica, entendida como la intervención humana que facilita la recuperación de un ecosistema perturbado, con el fin de que se puedan llevar a cabo sin ayuda los procesos que ocurrían antes de la alteración. Trabajar con comunidades, además, permite desarrollar índices con los que se puede evaluar un sitio sin hacer comparaciones directas. Existen ejemplos –sólo por mencionar algunos- con comunidades de escarabajos en ambientes terrestres, o con macroinvertebrados acuáticos. En México, por ejemplo, el índice de integridad biótica basado en comunidades de macroinvertebrados acuáticos (IIBCMA) se usa para evaluar la calidad del agua en corrientes residuales.
¿Qué se necesita para un buen bioindicador?
Algo que se debe tener presente, es que no todas las especies pueden ser buenas bioindicadoras. Lo ideal es que nuestro objeto de estudio pueda sobrevivir en un intervalo de condiciones que no restrinja tanto su presencia, pero sí permita que haya una respuesta proporcional a la magnitud del problema que estamos evaluando. Si fuera excesivamente sensible, seguramente lo más común será no encontrarla en los muestreos.
Por el contrario, si es una especie con amplia tolerancia, puede que no reaccione ante los cambios del hábitat que nos interesa conocer. De este modo, es poco factible pensar en usar a Rimicaris hybisae (una especie de camarón que sólo se ha encontrado por debajo de los 2300 metros en ventilas hidrotermales cerca de las Islas Caimán), o a la mosca doméstica como bioindicadores.
Entre otras cosas, es deseable que los bioindicadores sean especies abundantes, comunes, con historias de vida bien conocidas, fáciles y baratas de estudiar, con taxonomía bien conocida y de interés general. Es por estas razones que uno de los grupos biológicos más usados son los artrópodos. En datos obtenidos hasta el 2009, los artrópodos representaban el 83.7% del total de los animales, y alrededor del 60% del total de especies descritas. Aun cuando hay algunos órdenes más estudiados que otros, en general los artrópodos son relativamente bien conocidos.
Bioindicadores vs. otros métodos
Existen otras maneras para evaluar la calidad del ambiente, siendo los análisis físico-químicos una de ellas. Sin embargo, entre los beneficios que ofrecen los bioindicadores está el hecho de que se considera el aspecto temporal que implica la presencia de diferentes especies. Retomando el caso de las semillas que germinan con fuego, si vemos un árbol adulto y ninguna plántula y, además, sabemos que no hay herbívoros que se alimenten de los individuos completos, podemos inferir que en la zona han ocurrido incendios, pero que tal vez éstos se han detenido por algún periodo de tiempo.
Por otra parte, los bioindicadores pueden proporcionar, indirectamente, información sobre procesos ecológicos que pueden pasar desapercibidos con otras formas de análisis. Usando métodos químicos, uno puede estimar la cantidad de plomo en una muestra de suelo. Si uno encuentra plomo en el hígado de un murciélago insectívoro, en cambio, es posible inferir que el metal ha pasado por plantas e insectos con anterioridad.
Por último, pero no menos importante, para usar bioindicadores (sobre todo a nivel de comunidades) no se requiere de equipo especializado, como lo sería un cromatógrafo o un espectofotómetro, equipos con los que es posible identificar las sustancias que integran una muestra. Esto reduce costos de operación y le da un valor práctico lo cual ha llevado a que algunos países (e.g. Estados Unidos) utilicen manuales dirigidos a personas que no tienen formación en biología, de modo que puedan realizar este tipo de estudios (ver, por ejemplo el índice EPT).
Y finalmente…
Es importante dejar claro que el uso de bioindicadores no es una solución a los problemas generados por los disturbios. Sin embargo, obtener información acerca de la condición de un sitio debe ser el primer paso para tomar decisiones informadas sobre el manejo que se hará con él. Entre mayor sea el conocimiento que se tenga de un área, más fácil será para todos poder aprovecharla, acercándonos un poco más a la tan anhelada sostenibilidad.
Saber Más
González et al. (Eds.). 2014. Bioindicadores: guardianes de nuestro futuro ambiental. El Colegio de la Frontera Sur, Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático. México, DF. 779 p.
http://www.academia.edu/15617373/BIOINDICADORES_Guardianes_de_nuestro_futuro_ambiental
Holt y Miller. 2010. Bioindicators: Using Organisms to Measure Environmental Impacts. Nature Education Knowledge 3(10):8.
https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/bioindicators-using-organisms-to-measure-environmental-impacts-16821310
Índice EPT. Watershed Science Institute Watershed Condition Series Technical Note 3 The EPT Index
https://www.wcc.nrcs.usda.gov/ftpref/wntsc/strmRest/wshedCondition/EPTIndex.pdf
Pearce. 2015. Global Extinction Rates: Why Do Estimates Vary so Wildly? Yale Environment 360. http://e360.yale.edu/features/global_extinction_rates_why_do_estimates_vary_so_wildly
El Biól. Manuel Edday Farfán Beltrán es Estudiante del Posgrado en Ciencias Biológicas de la UNAM.
Dr. Alex Córdoba Aguilar es Investigador, ambos del Laboratorio de Ecología de la Conducta de Artrópodos, Instituto de Ecología, UNAM.