5.3: Importancia de la Biodiversidad
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La crisis de la biodiversidad
Los biólogos estiman que las extinciones de especies son actualmente de 500 a 1000 veces la tasa normal, o de fondo, vista anteriormente en la historia de la Tierra. Las altas tasas actuales provocarán una caída precipitada en la biodiversidad del planeta en el próximo siglo o dos. La pérdida de biodiversidad incluirá muchas especies que conocemos hoy en día. Aunque a veces es difícil predecir qué especies se extinguirán, muchas están catalogadas como en peligro de extinción (con gran riesgo de extinción). Sin embargo, muchas extinciones afectarán especies que el biólogo aún no ha descubierto. La mayoría de estas especies “invisibles” que se extinguirán actualmente viven en selvas tropicales como las de la cuenca amazónica. Estas selvas tropicales son los ecosistemas más diversos del planeta y están siendo destruidas rápidamente por la deforestación. Entre 1970 y 2011, casi el 20 por ciento de la selva amazónica se perdió.
Biodiversidad es un término amplio para la variedad biológica, y se puede medir en varios niveles organizacionales. Tradicionalmente, los ecologistas han medido la biodiversidad tomando en cuenta tanto el número de especies como el número de individuos de cada especie (conocida como abundancia relativa). Sin embargo, los biólogos están utilizando diferentes medidas de biodiversidad, incluida la diversidad genética, para ayudar a enfocar los esfuerzos para preservar los elementos biológica y tecnológicamente importantes de la biodiversidad.
La pérdida de biodiversidad se refiere a la reducción de la biodiversidad por desplazamiento o extinción de especies. La pérdida de una especie individual en particular puede parecer poco importante para algunos, especialmente si no se trata de una especie carismática como el tigre de Bengala o el delfín nariz de botella. Sin embargo, la actual tasa de extinción acelerada significa la pérdida de decenas de miles de especies dentro de nuestras vidas. Gran parte de esta pérdida está ocurriendo en selvas tropicales como la que se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\), que son muy altas en biodiversidad pero están siendo limpiadas para la madera y la agricultura. Es probable que esto tenga efectos dramáticos en el bienestar humano a través del colapso de los ecosistemas.
Los biólogos reconocen que las poblaciones humanas están incrustadas en los ecosistemas y dependen de ellos, al igual que cualquier otra especie del planeta. La agricultura comenzó después de que las primeras sociedades de cazadores-recolectores se asentaran en un solo lugar y modificaran fuertemente su entorno inmediato. Esta transición cultural ha dificultado que los humanos reconozcan su dependencia de seres vivos distintos de los cultivos y animales domesticados del planeta. Hoy nuestra tecnología suaviza la dureza de la existencia y permite a muchos de nosotros vivir vidas más largas y cómodas, pero en última instancia la especie humana no puede existir sin sus ecosistemas circundantes. Nuestros ecosistemas nos proporcionan alimentos, medicinas, aire y agua limpios, recreación e inspiración espiritual y estética.
Tipos de Biodiversidad
Un significado común de biodiversidad es simplemente el número de especies en un lugar o en la Tierra; por ejemplo, la Unión Americana de Ornitólogos enumera 2078 especies de aves en América del Norte y Central. Esta es una medida de la biodiversidad de aves en el continente. Las medidas más sofisticadas de diversidad toman en cuenta las abundancias relativas de las especies. Por ejemplo, un bosque con 10 especies de árboles igualmente comunes es más diverso que un bosque que tiene 10 especies de árboles en donde solo una de esas especies constituye el 95 por ciento de los árboles. Los biólogos también han identificado medidas alternas de biodiversidad, algunas de las cuales son importantes en la planeación de cómo preservar la biodiversidad.
La diversidad genética es un concepto alternativo de biodiversidad. La diversidad genética es la materia prima para la adaptación evolutiva en una especie y está representada por la variedad de genes presentes dentro de una población. El potencial de adaptación de una especie a ambientes cambiantes o nuevas enfermedades depende de esta diversidad genética.
También es útil definir la diversidad de ecosistemas: el número de diferentes ecosistemas en la Tierra o en una zona geográfica. La pérdida de un ecosistema significa la pérdida de las interacciones entre especies y la pérdida de productividad biológica que un ecosistema es capaz de crear. Un ejemplo de un ecosistema ampliamente extinto en América del Norte es el ecosistema de las praderas (Figura\(\PageIndex{2}\)). Las praderas alguna vez abarcaron América Central del Norte desde el bosque boreal en el norte de Canadá hasta México. Ahora están casi desaparecidas, reemplazadas por campos de cultivo, pastos y expansión suburbana. Muchas de las especies sobreviven, pero el ecosistema enormemente productivo que se encargó de crear nuestros suelos agrícolas más productivos ya no está. Como consecuencia, sus suelos ahora se están agotando a menos que se mantengan artificialmente a un gran costo. La disminución en la productividad del suelo se produce debido a que se han perdido las interacciones en el ecosistema original.
Diversidad Actual de Especies
A pesar de un esfuerzo considerable, el conocimiento de las especies que habitan el planeta es limitado. Una estimación reciente sugiere que solo el 13% de las especies eucariotas han sido nombradas (Cuadro 1). Las estimaciones del número de especies procariotas son en gran parte conjeturas, pero los biólogos coinciden en que la ciencia apenas ha comenzado a catalogar su diversidad. Dado que la Tierra está perdiendo especies a un ritmo acelerado, la ciencia sabe poco de lo que se está perdiendo.
| Número estimado de especies descritas y pronosticadas | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Fuente: Mora et al 2011 | Fuente: Chapman 2009 | Fuente: Groombridge y Jenkins 2002 | ||||
| Descrito | Predijo | Descrito | Predijo | Descrito | Predijo | |
| Animales | 1,124,516 | 9,920,000 | 1,424,153 | 6,836,330 | 1,225,500 | 10,820,000 |
| Protistas fotosintéticos | 17,892 | 34,900 | 25.044 | 200,500 | — | — |
| Hongos | 44,368 | 616,320 | 98,998 | 1,500,000 | 72,000 | 1,500,000 |
| Plantas | 224,244 | 314,600 | 310,129 | 390,800 | 270,000 | 320,000 |
| Protistas no fotosintéticos | 16,236 | 72,800 | 28,871 | 1,000,000 | 80,000 | 600,000 |
| Procariotas | — | — | 10,307 | 1,000,000 | 10,175 | — |
| Total | 1,438,769 | 10,960,000 | 1,897,502 | 10,897,630 | 1,657,675 | 13,240,000 |
Existen diversas iniciativas para catalogar especies descritas de manera accesible y más organizada, e internet está facilitando ese esfuerzo. Sin embargo, a la tasa actual de descripción de especies, que según los reportes del Estado de la Especie Observada 1 es de 17,000—20,000 especies nuevas al año, tardaría cerca de 500 años en describir todas las especies actualmente existentes. La tarea, sin embargo, se está volviendo cada vez más imposible con el tiempo ya que la extinción elimina especies de la Tierra más rápido de lo que pueden describirse.
Nombrar y contar especies puede parecer una búsqueda sin importancia dadas las otras necesidades de la humanidad, pero no es simplemente una contabilidad. Describir especies es un proceso complejo mediante el cual los biólogos determinan las características únicas de un organismo y si ese organismo pertenece o no a alguna otra especie descrita. Permite a los biólogos encontrar y reconocer la especie después del descubrimiento inicial para dar seguimiento a preguntas sobre su biología. Esa investigación posterior producirá los descubrimientos que hacen que la especie sea valiosa para los humanos y para nuestros ecosistemas. Sin nombre y descripción, una especie no puede ser estudiada en profundidad y de manera coordinada por múltiples científicos.
Patrones de Biodiversidad
La biodiversidad no se distribuye uniformemente en el planeta. El lago Victoria contenía casi 500 especies de cíclidos (solo una familia de peces que están presentes en el lago) antes de que la introducción de una especie exótica en las décadas de 1980 y 1990 provocara una extinción masiva. Todas estas especies se encontraron sólo en el lago Victoria, es decir, eran endémicas. Las especies endémicas se encuentran en un solo lugar. Por ejemplo, el jay azul es endémico de América del Norte, mientras que la salamandra Barton Springs es endémica de la desembocadura de un manantial en Austin, Texas. Las especies endémicas con distribuciones muy restringidas, como la salamandra Barton Springs, son particularmente vulnerables a la extinción.
El lago Huron contiene alrededor de 79 especies de peces, todas las cuales se encuentran en muchos otros lagos de América del Norte. ¿Qué explica la diferencia de diversidad entre el lago Victoria y el lago Huron? El lago Victoria es un lago tropical, mientras que el lago Huron es un lago templado. El lago Huron en su forma actual tiene apenas unos 7.000 años, mientras que el Lago Victoria en su forma actual tiene unos 15 mil años. Estos dos factores, latitud y edad, son dos de varias hipótesis que los biogeógrafos han sugerido para explicar los patrones de biodiversidad en la Tierra.
La biogeografía es el estudio de la distribución de las especies del mundo tanto en el pasado como en el presente. El trabajo de los biogeógrafos es fundamental para comprender nuestro entorno físico, cómo el ambiente afecta a las especies y cómo los cambios en el ambiente impactan la distribución de una especie.
Hay tres campos principales de estudio bajo el rubro de biogeografía: biogeografía ecológica, biogeografía histórica (llamada paleobiogeografía) y biogeografía de conservación. La biogeografía ecológica estudia los factores actuales que afectan la distribución de plantas y animales. La biogeografía histórica, como su nombre lo indica, estudia la distribución pasada de las especies. La biogeografía de conservación, por otro lado, se centra en la protección y restauración de especies con base en la información ecológica histórica y actual conocida.
Uno de los patrones más antiguos observados en ecología es que la biodiversidad suele aumentar a medida que disminuye la latitud. Es decir, la biodiversidad aumenta más cerca del ecuador (Figura\(\PageIndex{3}\)).
Aún no está claro por qué la biodiversidad aumenta más cerca del ecuador, pero las hipótesis incluyen la mayor edad de los ecosistemas en los trópicos frente a las regiones templadas, que estuvieron en gran parte desprovistas de vida o drásticamente empobrecidas durante la última edad de hielo. La mayor edad proporciona más tiempo para la especiación, el proceso evolutivo de creación de nuevas especies. Otra posible explicación es la mayor energía que reciben los trópicos del sol. Pero los científicos no han podido explicar cómo un mayor aporte de energía podría traducirse en más especies. La complejidad de los ecosistemas tropicales puede promover la especiación al aumentar la complejidad del hábitat, proporcionando así nichos más ecológicos. Por último, los trópicos han sido percibidos como más estables que las regiones templadas, las cuales presentan un clima pronunciado y una estacionalidad diurna pronunciada. La estabilidad de los ecosistemas tropicales podría promover la especiación. Independientemente de los mecanismos, sin duda es cierto que la biodiversidad es mayor en los trópicos. También hay un alto número de especies endémicas.
Importancia de la biodiversidad
La pérdida de biodiversidad puede tener consecuencias reverberantes en los ecosistemas debido a las complejas interrelaciones entre especies. Por ejemplo, la extinción de una especie puede provocar la extinción de otra. La biodiversidad es importante para la supervivencia y bienestar de las poblaciones humanas porque tiene impactos en nuestra salud y nuestra capacidad de alimentarnos a través de la agricultura y la recolección de poblaciones de animales salvajes.
Salud Humana
Muchos medicamentos se derivan de químicos naturales elaborados por un grupo diverso de organismos. Por ejemplo, muchas plantas producen compuestos destinados a proteger a la planta de los insectos y otros animales que los comen. Algunos de estos compuestos también funcionan como medicamentos humanos. Las sociedades contemporáneas que viven cerca de la tierra a menudo tienen un amplio conocimiento de los usos medicinales de las plantas que crecen en su área. Durante siglos en Europa, el conocimiento más antiguo sobre los usos médicos de las plantas se recopiló en libros de hierbas que identificaban las plantas y sus usos. Los humanos no son los únicos animales que utilizan plantas por razones medicinales. Los otros grandes simios, orangutanes, chimpancés, bonobos y gorilas se han observado automedicarse con plantas.
La ciencia farmacéutica moderna también reconoce la importancia de estos compuestos vegetales. Ejemplos de medicamentos significativos derivados de compuestos vegetales incluyen aspirina, codeína, digoxina, atropina y vincristina (Figura\(\PageIndex{4}\)). Muchos medicamentos alguna vez se derivaron de extractos de plantas pero ahora se sintetizan. Se estima que, en un momento, el 25 por ciento de las drogas modernas contenían al menos un extracto de planta. Ese número probablemente ha disminuido a cerca del 10 por ciento ya que los ingredientes naturales de las plantas son reemplazados por versiones sintéticas de los compuestos vegetales. Los antibióticos, que son responsables de mejoras extraordinarias en la salud y la esperanza de vida en los países desarrollados, son compuestos derivados en gran parte de hongos y bacterias.
En los últimos años, los venenos y venenos de animales han excitado una intensa investigación por su potencial medicinal. Para 2007, la FDA había aprobado cinco medicamentos basados en toxinas animales para tratar enfermedades como la hipertensión, el dolor crónico y la diabetes. Otros cinco fármacos están siendo sometidos a ensayos clínicos y al menos seis fármacos están siendo utilizados en otros países. Otras toxinas investigadas provienen de mamíferos, serpientes, lagartos, diversos anfibios, peces, caracoles, pulpos y escorpiones.
Además de representar miles de millones de dólares en ganancias, estos medicamentos mejoran la vida de las personas. Las compañías farmacéuticas están buscando activamente nuevos compuestos naturales que puedan funcionar como medicamentos. Se estima que un tercio de la investigación y desarrollo farmacéutico se gasta en compuestos naturales y que alrededor del 35 por ciento de los nuevos fármacos traídos al mercado entre 1981 y 2002 fueron de compuestos naturales.
Por último, se ha argumentado que los humanos se benefician psicológicamente de vivir en un mundo biodiverso. El principal defensor de esta idea es el famoso entomólogo E. O. Wilson. Argumenta que la historia evolutiva humana nos ha adaptado a vivir en un entorno natural y que los ambientes construidos generan tensiones que afectan la salud y el bienestar humanos. Existe una considerable investigación sobre los beneficios psicológicamente regenerativos de los paisajes naturales que sugieren que la hipótesis puede contener cierta verdad.
Agropecuaria
Desde el inicio de la agricultura humana hace más de 10 mil años, los grupos humanos han estado criando y seleccionando variedades de cultivos. Esta diversidad de cultivos coincidió con la diversidad cultural de poblaciones altamente subdivididas de humanos. Por ejemplo, las papas fueron domesticadas a partir de hace unos 7 mil años en los Andes centrales de Perú y Bolivia. La gente de esta región tradicionalmente vivía en asentamientos relativamente aislados separados por montañas. Las papas cultivadas en esa región pertenecen a siete especies y el número de variedades probable es de miles. Cada variedad ha sido criada para prosperar en elevaciones particulares y condiciones del suelo y clima. La diversidad es impulsada por las diversas demandas de los dramáticos cambios de elevación, el limitado movimiento de personas y las demandas creadas por la rotación de cultivos para diferentes variedades que funcionarán bien en diferentes campos.
Las papas son sólo un ejemplo de diversidad agrícola. Cada planta, animal y hongo que ha sido cultivado por humanos ha sido criado a partir de especies ancestros silvestres originales en diversas variedades derivadas de la demanda de valor alimentario, adaptación a las condiciones de crecimiento y resistencia a plagas. La papa demuestra un ejemplo bien conocido de los riesgos de la baja diversidad de cultivos: durante la trágica hambruna irlandesa de papa (1845—1852 d.C.), la variedad de papa individual cultivada en Irlanda se volvió susceptible a una plaga de papa, borrando el cultivo. La pérdida de la cosecha provocó hambruna, muerte y emigración masiva. La resistencia a las enfermedades es un beneficio principal para mantener la biodiversidad de los cultivos y la falta de diversidad en las especies de cultivos contemporáneos conlleva riesgos similares. Las empresas de semillas, que son la fuente de la mayoría de las variedades de cultivos en los países desarrollados, deben criar continuamente nuevas variedades para mantenerse al día con los organismos de plagas en evolución. Estas mismas empresas semilleras, sin embargo, han participado en la disminución del número de variedades disponibles ya que se enfocan en vender menos variedades en más zonas del mundo reemplazando a las variedades locales tradicionales.
La capacidad de crear nuevas variedades de cultivos se basa en la diversidad de variedades disponibles y la disponibilidad de formas silvestres relacionadas con la planta de cultivo. Estas formas silvestres suelen ser la fuente de nuevas variantes genéticas que pueden criarse con variedades existentes para crear variedades con nuevos atributos. La pérdida de especies silvestres relacionadas con un cultivo significará la pérdida de potencial en el mejoramiento del cultivo. Mantener la diversidad genética de especies silvestres relacionadas con especies domesticadas asegura nuestro suministro continuo de alimentos.
Desde la década de 1920, los departamentos gubernamentales de agricultura han mantenido bancos de semillas de variedades de cultivos como una forma de mantener la diversidad de cultivos. Este sistema tiene fallas porque con el tiempo las variedades de semillas se pierden por accidentes y no hay forma de reemplazarlas. En 2008, la bóveda de semillas Svalbard Global, ubicada en la isla de Spitsbergen, Noruega, (Figura) comenzó a almacenar semillas de todo el mundo como un sistema de respaldo a los bancos regionales de semillas. Si un banco regional de semillas almacena variedades en Svalbard, las pérdidas pueden ser reemplazadas por Svalbard en caso de que algo le suceda a las semillas regionales. La bóveda de semillas de Svalbard se encuentra profundamente en la roca de la isla ártica. Las condiciones dentro de la bóveda se mantienen a temperatura y humedad ideales para la supervivencia de las semillas, pero la ubicación subterránea profunda de la bóveda en el Ártico significa que la falla de los sistemas de la bóveda no comprometerá las condiciones climáticas dentro de la bóveda.
Si bien los cultivos están en gran parte bajo nuestro control, nuestra capacidad para cultivarlos depende de la biodiversidad de los ecosistemas en los que se cultivan. Esa biodiversidad crea las condiciones bajo las cuales los cultivos son capaces de crecer a través de lo que se conoce como servicios ecosistémicos, condiciones o procesos valiosos que son llevados a cabo por un ecosistema. Los cultivos no se cultivan, en su mayor parte, en ambientes construidos. Se cultivan en suelo. Aunque algunos suelos agrícolas se vuelven estériles usando controvertidos tratamientos con pesticidas, la mayoría contienen una gran diversidad de organismos que mantienen los ciclos de nutrientes, descomponiendo la materia orgánica en compuestos nutritivos que los cultivos necesitan para crecer. Estos organismos también mantienen la textura del suelo que afecta la dinámica del agua y del oxígeno en el suelo que son necesarias para el crecimiento de las plantas. Reemplazar el trabajo de estos organismos en la formación de suelo cultivable no es prácticamente posible. Este tipo de procesos se denominan servicios ecosistémicos. Ocurren dentro de los ecosistemas, como los ecosistemas del suelo, como resultado de las diversas actividades metabólicas de los organismos que allí viven, pero aportan beneficios a la producción humana de alimentos, la disponibilidad de agua potable y el aire respirable.
Otros servicios ecosistémicos clave relacionados con la producción de alimentos son la polinización vegetal y el control de plagas de cultivos. Se estima que la polinización de las abejas melíferas dentro de Estados Unidos aporta mil 600 millones de dólares anuales; otros polinizadores aportan hasta 6.7 mil millones de dólares. Más de 150 cultivos en Estados Unidos requieren polinización para producir. Muchas poblaciones de abejas son manejadas por apicultores que alquilan los servicios de sus colmenas a los agricultores. Las poblaciones de abejas melíferas en América del Norte han estado sufriendo grandes pérdidas causadas por un síndrome conocido como trastorno de colapso de colonias, un nuevo fenómeno con una causa poco clara. Otros polinizadores incluyen una amplia gama de otras especies de abejas y varios insectos y aves. La pérdida de estas especies haría imposible el cultivo de cultivos que requieren polinización, aumentando la dependencia de otros cultivos.
Por último, los humanos compiten por su alimento con plagas de cultivos, la mayoría de las cuales son insectos. Los pesticidas controlan a estos competidores, pero estos son costosos y pierden su efectividad con el tiempo a medida que las poblaciones de plagas se adaptan. También conducen a daños colaterales al matar especies que no son plagas, así como insectos beneficiosos como las abejas melíferas, y arriesgando la salud de los trabajadores agrícolas y consumidores. Además, estos pesticidas pueden migrar de los campos donde se aplican y dañar otros ecosistemas como arroyos, lagos e incluso el océano. Los ecologistas creen que la mayor parte del trabajo en la eliminación de plagas lo realizan en realidad depredadores y parásitos de esas plagas, pero el impacto no ha sido bien estudiado. Una revisión encontró que en 74 por ciento de los estudios que buscaron un efecto de la complejidad del paisaje (bosques y campos de barbecho cercanos a campos de cultivo) sobre los enemigos naturales de las plagas, cuanto mayor es la complejidad, mayor es el efecto de los organismos supresores de plagas. Otro estudio experimental encontró que la introducción de múltiples enemigos de pulgones del guisante (una plaga importante de la alfalfa) incrementó significativamente el rendimiento de la alfalfa. Este estudio muestra que una diversidad de plagas es más efectiva en el control que una sola plaga. La pérdida de diversidad en enemigos de plagas inevitablemente hará que sea más difícil y costoso cultivar alimentos. La creciente población humana del mundo enfrenta desafíos significativos en el aumento de los costos y otras dificultades asociadas con la producción de alimentos.
Fuentes de Alimentos Silvestres
Además de cultivar y criar animales alimenticios, los humanos obtienen recursos alimenticios de poblaciones silvestres, principalmente poblaciones de peces silvestres. Para alrededor de mil millones de personas, los recursos acuáticos proporcionan la principal fuente de proteína animal. Pero desde 1990, la producción de la pesca mundial ha disminuido. A pesar del considerable esfuerzo, pocas pesquerías en la Tierra son manejadas sustentabilidad.
Las extinciones pesqueras rara vez conducen a la extinción completa de las especies cosechadas, sino más bien a una reestructuración radical del ecosistema marino en el que una especie dominante es tan sobre-cosechada que se convierte en un jugador menor, ecológicamente. Además de que los humanos pierden la fuente de alimento, estas alteraciones afectan a muchas otras especies de formas difíciles o imposibles de predecir. El colapso de las pesquerías tiene efectos dramáticos y duraderos en las poblaciones humanas locales que trabajan en la pesquería. Además, la pérdida de una fuente de proteína económica para poblaciones que no pueden permitirse el lujo de reemplazarla aumentará el costo de vida y limitará a las sociedades de otras maneras. En general, los peces tomados de las pesquerías se han desplazado a especies más pequeñas y las especies más grandes están sobrepescadas. El resultado final podría ser claramente la pérdida de los sistemas acuáticos como fuentes de alimento.
Colaboradores y Atribuciones
- Importancia de la Biodiversidad de OpenStax está licenciado bajo CC BY 4.0. Modificado del original por Matthew R. Fisher.