4.2: Servicios de regulación

Los servicios de regulación mantienen la capacidad de la naturaleza para proporcionar contribuciones materiales, generalmente de manera indirecta. Por ejemplo, nuestra capacidad para obtener alimentos depende indirectamente de una variedad de procesos ecosistémicos sutiles pero importantes (por ejemplo, el ciclo energético), así como servicios más observables (por ejemplo, polinización). Por esa razón, los servicios de regulación a veces se denominan valores de uso indirecto. Los servicios de regulación (junto con las contribuciones no materiales, que se analizan a continuación) también se denominan en ocasiones valores de uso no consumido porque brindan beneficios económicos sin necesidad de ser recolectados, cosechados, consumidos, convertidos o destruidos durante el uso.

Se estima que los beneficios económicos que obtenemos al regular los servicios son mayores que todos los diferentes tipos de contribuciones materiales juntas.

Se estima que los beneficios económicos que obtenemos al regular los servicios son mayores que todos los diferentes tipos de contribuciones materiales en conjunto, especialmente en áreas donde los ecosistemas están intactos (Costanza et al., 2014). Aun así, estos beneficios no siempre aparecen en las descripciones de las economías nacionales porque esas estadísticas generalmente se centran en las contribuciones materiales. Sin embargo, mantener la regulación de los servicios es muy importante. Cuando los ecosistemas dañados no pueden proporcionar estos beneficios, se deben encontrar recursos sustitutos, a menudo a un gran costo, para evitar el colapso económico. En la Sección 4.2.4, discutimos uno de esos ejemplos, considerando el valor y los costos de reemplazo de los servicios de mantenimiento de agua obtenidos de los bosques.

Los servicios de regulación se pueden subdividir en muchas subcategorías diferentes dependiendo del contexto, cada una superpuesta en diversos grados entre sí. A continuación se presenta una discusión sobre algunas subcategorías prominentes de los servicios de regulación.

Mantener la estabilidad del ecosistema

Quizás la contribución indirecta más importante que obtenemos de la biodiversidad es su capacidad para mantener condiciones que permitan que la vida en la Tierra persista. Este principio complementa la hipótesis de Gaia, que propone que todas las propiedades biológicas, físicas y químicas de la Tierra interactúan para formar un superorganismo complejo y autorregulador, y que estas interacciones mantengan las condiciones y procesos necesarios para que la vida persista (Lovelock, 1988).

Existen dos teorías complementarias que explican la importancia de mantener una variedad de especies diferentes si se quiere conservar este superorganismo (Ehrlich y Walker, 1998). Originalmente propuesta por el ecologista estadounidense Paul Ehrlich, la hipótesis remache-popper compara la biodiversidad con los remaches (algunos de los cuales pueden ser redundantes) que mantienen unido un avión. Así como un avión solo puede perder tantos remaches antes de que se desmorone, así la pérdida progresiva de especies debilitará sistemáticamente un ecosistema hasta que todo el sistema colapse. Un ejemplo bien conocido de la hipótesis del remache-popper son las relaciones mutualistas que muchas plantas tienen con todos los diversos polinizadores y dispersores de semillas (Sección 4.2.5), representando en este contexto los remaches que mantienen el sistema unido. Tal vez no notemos de inmediato la pérdida sistemática de polinizadores que estamos viviendo actualmente (Gallai et al., 2008; Dirzo et al, 2014), pero eventualmente estas pérdidas nos alcanzarán, quizás en forma de inseguridad alimentaria.

Las especies clave proporcionan una contribución tan descomunal al funcionamiento de los ecosistemas que su pérdida alterará en gran medida la composición y el funcionamiento de los ecosistemas.

La hipótesis de redundancia de especies, propuesta por el ecologista africano Brian Walker, sostiene que la biodiversidad y la estabilidad de los ecosistemas se mantienen mejor no enfocándose en preservar especies individuales, sino preservando la redundancia en el funcionamiento de los ecosistemas, asegurando que cada ecosistema esté compuesto por una variedad de ( aparentemente redundantes) desempeñando papeles similares. En otras palabras, no debemos centrar nuestros esfuerzos en proteger solo una o dos especies polinizadoras importantes, sino una variedad de ellas, para asegurar que una variedad de plantas (y por ende ecosistemas enteros) también puedan seguir sobreviviendo. De esta manera, si un polinizador se pierde debido a una perturbación o enfermedad ambiental, el sistema no colapsará porque otras especies polinizadoras podrán compensar la pérdida de esa especie.

Es importante señalar que hay algunas especies individuales que proporcionan una contribución tan descomunal al funcionamiento de los ecosistemas que su pérdida alterará en gran medida la composición y el funcionamiento de los ecosistemas. Estos “pilotos” de ecosistemas naturales son generalmente conocidos como especies clave (Figura 4.2). El concepto de especie clave se propuso originalmente después de que los científicos observaron que la eliminación de las estrellas de mar de las zonas intermareales permitió que sus presas (mejillones) aumentaran incontrolablemente lo que, a su vez, alejó a especies, como erizos de mar y otros mariscos, dejando un ecosistema general más pobre ( Paine, 1969). Los depredadores ápice, como los leones (Panthera leo, VU) y los guepardos (Acinonyx jubatus, VU), también son especies clave debido a su papel en mantener las poblaciones de herbívoros bajo control. Si estos depredadores ápice desaparecieran, el aumento de las poblaciones de herbívoros conduciría a un sobrepastoreo y, en última instancia, también a la disminución de Este control descendente que los depredadores ejercen sobre los herbívoros también responde a una de las preguntas más antiguas de la ecología moderna: “¿por qué el mundo es verde?” (Hairston et al., 1960).

Figura 4.2 Aunque las especies clave constituyen solo una pequeña proporción de la biomasa viva general de su ecosistema, tienen papeles tan desproporcionadamente importantes que su desaparición conduciría a cambios ambientales drásticos. Esto contrasta con especies raras que constituyen una baja proporción de la biomasa global y tienen un impacto mínimo en la organización de sus ecosistemas. Al igual que las especies clave, las especies dominantes tienen un impacto significativo en su entorno; sin embargo, también constituyen una gran proporción de la biomasa viva de un área. Las especies comunes, a su vez, tienen un impacto relativamente mínimo en sus comunidades a pesar de constituir una gran proporción de la biomasa viva. Después de Power et al., 1996, CC BY 4.0.

Un ingeniero de ecosistemas es un tipo especial de especie clave que modifica ampliamente el entorno físico, creando y manteniendo hábitats para otras especies. Las termitas de construcción de montajes son importantes ingenieros de ecosistemas en muchos ecosistemas africanos debido a que sus actividades alteran las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo (Jouquet et al., 2011), y sus monturas masivas (algunas monturas tienen 10 m de altura, 20 m de ancho y pueden tener más de 2,000 años de antigüedad) apoyan distintivas comunidades ecológicas y sirven como refugios para una gran variedad de animales e incluso plantas (Loveridge y Moe, 2004; van der Plas et al, 2013). Los elefantes también son ingenieros de ecosistemas; su dramático hábito de forrajear los árboles proporciona hábitats adecuados a innumerables animales pequeños (Pringle, 2008). Los elefantes también abren vegetación densa, lo que permite que los pastos prosperen, a su vez proporcionando alimento para los antílopes de pastoreo (Valeix et al., 2011). Los agujeros excavados por elefantes a veces hacen que el agua sea más accesible, mientras que el estiércol de elefante proporciona alimento para mariposas y escarabajos de estiércol y crea un importante ambiente de germinación para semillas y hongos. Pero demasiados elefantes también pueden dañar los ecosistemas al reducir el número de árboles grandes de los que dependen otras especies (Cumming et al., 1997). Es importante recordar que el agua es un importante recurso limitante para los elefantes (Chamaillé-Jammes et al., 2008), por lo que existe un mayor riesgo de que los elefantes se vuelvan excesivamente destructivos en áreas donde los humanos aumentan artificialmente la disponibilidad de agua aérea.

Debido a que muchas especies dependen de ingenieros de ecosistemas y otras especies clave para su supervivencia, su desaparición de un ecosistema puede crear una cascada de extinción, una serie de eventos de extinción vinculados que se suceden entre sí. Un fenómeno relacionado conocido como cascada trófica describe la situación en la que la pérdida de una especie clave tiene efectos ondulantes en otros niveles tróficos. Algunas de las cascadas tróficas mejor estudiadas involucran a depredadores ápice y su papel en la supresión de poblaciones de presas (Estes et al., 2011), pero los patógenos de enfermedades también pueden ser una especie clave que conduce a cascadas tróficas. Por ejemplo, la introducción de la peste bovina de Asia a África a fines del siglo XIX provocó catastróficas disminuciones de la población ungulada en África Oriental hasta principios del siglo XX. Sin consumidores primarios, los pastizales fueron invadidos por plantas leñosas; estos cambios en la comunidad de productores primarios también incrementaron la intensidad y frecuencia de los incendios forestales, lo que provocó impactos en cascada a lo largo de estas comunidades de sabanas. Un extenso programa de vacunación finalmente vio la erradicación de la enfermedad en la década de 1960, permitiendo que la población ungulada y los pastizales se recuperaran; y los incendios forestales se volvieran menos destructivos (Holdo et al., 2009).

La pérdida de especies clave de un ecosistema puede crear una cascada de extinción, una serie de eventos de extinción vinculados que se suceden entre sí.

Mantener la productividad del ecosistema

Las plantas y las algas, en este contexto conocidas como productores primarios, utilizan la fotosíntesis para capturar y almacenar energía de la luz solar en sus tejidos vivos. Esta capacidad de los ecosistemas para generar biomasa viva, comenzando con las plantas que atrapan la energía del sol, se conoce como productividad del ecosistema. Los consumidores primarios (es decir, los herbívoros) pueden entonces cosechar esta energía capturada comiendo material vegetal. La energía (y nutrición) obtenida de las plantas permite a los herbívoros generar su propia biomasa viva, en forma de crecimiento y reproducción, antes de que ellos mismos sean consumidos por consumidores secundarios (por ejemplo, carnívoros, depredadores, omnívoros). Este ciclo termina (o comienza, dependiendo de la perspectiva de uno) cuando se descomponen y detritivores (por ejemplo, hongos, lombrices de tierra y milpiés) que descomponen complejos tejidos vegetales y animales en compuestos simples como nitratos y fosfatos. Estos compuestos simples se liberan luego al suelo y al agua, desde donde los productores primarios pueden retomarlos.

Regulación climática

A muchos de nosotros se nos enseñó desde muy pequeños que las plantas son los “pulmones del planeta” (Figura 4.3) porque convierten el dióxido de carbono (CO 2) en oxígeno respirable (O 2) durante la fotosíntesis. Esta contribución, mediante la cual las plantas regulan el balance de CO 2/O 2 de la atmósfera a través de la absorción y almacenamiento de carbono (denominado secuestro de carbono) forma parte del ciclo atmosférico del carbono y juega un papel importante en la regulación de los patrones climáticos globales. La reducción de la vida vegetal a través de la deforestación u otras actividades humanas es, pues, de gran preocupación debido a la menor capacidad de las plantas para secuestrar dióxido de carbono atmosférico, un gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático (Capítulo 6). El importante papel de las comunidades vegetales en el ciclo del carbono atmosférico ahora incluso está siendo reconocido por los mercados globales. Por ejemplo, la capacidad de almacenamiento de carbono de los bosques de la cuenca del Congo tiene un valor estimado en más de US $2.5 mil millones anuales (Hughes, 2011). Como parte del esfuerzo mundial para reducir las emisiones de dióxido de carbono y abordar el cambio climático, los países industriales y las corporaciones han comenzado a pagar a algunos terratenientes para preservar y restaurar ecosistemas que almacenan cantidades significativas de carbono (Sección 10.4).

Figura 4.3 Una campaña publicitaria muy visual utilizó la emoción y la culpa para crear conciencia sobre la deforestación. Muestra un bosque como un par de pulmones, ríos simbolizando venas y arterias, y agua que representa sangre. El pulmón izquierdo está sano, pero el derecho está parcialmente cortado, simbólico de un cáncer, para recordarnos que la deforestación continua aumentará nuestro propio malestar personal. Imagen de TBWA\ Paris, CC BY 4.0.

Las plantas también son importantes en la regulación de las condiciones climáticas regionales al influir tanto en el ciclo del agua a través de la transpiración como en el calentamiento y enfriamiento locales mediante la absorción de radiación solar. Por ejemplo, los bosques y otra vegetación suelen absorber más calor que el suelo desnudo debido a sus respectivos albedos. Debido a que el calor sube, el calor absorbido por la vegetación permite que el vapor de agua liberado por las plantas a través de la transpiración se eleve más alto en la atmósfera, donde posteriormente se condensa y cae como En contraste, la pérdida de vegetación suele estar asociada con la reducción de las precipitaciones (Garcia-Carreras y Parker, 2011), lo que a su vez puede reducir la productividad agrícola y la biodiversidad (Lawrence y Vandecar, 2015).

Por último, los árboles mantienen las áreas locales frescas al proporcionar sombra y liberar vapor de agua a la atmósfera (Morakinyo et al., 2013; Kardan et al., 2015). Este efecto de enfriamiento aumenta la comodidad de las personas y la eficiencia laboral, y reduce la necesidad de ventiladores o aires acondicionados, lo que lleva a una mayor productividad y ahorro de costos (Balogun et al., 2014; Ogueke et al., 2017). Los árboles también actúan como cortavientos, reduciendo así la evaporación y erosión en las áreas agrícolas, y reduciendo la pérdida de calor de los hogares y otros edificios en climas fríos. El valor de los árboles de sombra también se reconoce en los agroecosistemas, como una estrategia para que los productores de café y cacao aumenten los rendimientos de los cultivos (Sección 14.1.1) y se adapten al aumento de las temperaturas debido al cambio climático (Jaramillo et al., 2011).

Conservación de la calidad del suelo y del agua

Los humedales desempeñan un papel destacado en el control de inundaciones. También son muy eficaces en la inmovilización de patógenos y contaminantes tóxicos liberados al medio ambiente por las actividades humanas.

Los humedales desempeñan un papel destacado en la regulación de la calidad del suelo y del agua, así como en el control de inundaciones. Durante las fuertes lluvias, los humedales disminuyen la velocidad de las inundaciones precipitadas, lo que disminuye la altura de las inundaciones y reduce la erosión. Los humedales también actúan como esponjas naturales: absorben grandes cantidades de agua de inundación durante las fuertes lluvias, que luego se libera de manera más lenta y uniforme después, manteniendo así las fuentes de agua utilizadas para beber, riego, generación de energía hidroeléctrica y transporte. Los humedales también son muy efectivos para descomponer e inmovilizar patógenos, contaminantes tóxicos y exceso de nutrientes liberados al medio ambiente por actividades agrícolas, aguas residuales, desechos industriales y pesticidas. Un estudio realizado en Sudáfrica encontró que los humedales eran casi 100% efectivos para prevenir una mayor propagación de pesticidas organofosforados altamente tóxicos (Schulz y Peall, 2001).

Sin embargo, los humedales no son el único ecosistema que mantiene la calidad y calidad del suelo y del agua. De hecho, mantener comunidades ecológicas complejas y adaptativas de todo tipo son de vital importancia para amortiguar los ecosistemas contra inundaciones y sequías, proteger los suelos fértiles y mantener la calidad del agua (ver también la Sección 10.2.1). En ecosistemas intactos, el follaje de las plantas y las hojas muertas interceptan las lluvias, lo que ralentiza el flujo de agua desde los tramos superiores de las zonas de captación hacia arroyos y ríos; esto permite una liberación lenta del agua durante días o incluso semanas después de que hayan cesado las lluvias. El suelo está anclado en su lugar por las raíces de las plantas y aireado por organismos del suelo; esta combinación aumenta la capacidad del suelo para absorber agua y retener nutrientes. Todos estos aspectos en conjunto reducen las inundaciones y limitan la erosión de la capa vegetal fértil que, a su vez, limita la pérdida de nutrientes esenciales que de otro modo se producirían después de las fuertes lluvias.

Los beneficios económicos de los servicios de mantenimiento de la calidad del agua proporcionados por comunidades vegetales intactas son enormes. A finales de la década de 1980, la administración de la ciudad de Nueva York pagó mil 500 millones de dólares a las autoridades locales del estado rural de Nueva York para proteger sus suministros de agua manteniendo los bosques en la zona de captación que rodeaba los embalses de la ciudad, y mejorando las prácticas agrícolas en el área de captación. Si bien mil 500 millones de dólares pueden parecer mucho dinero, en ese momento se consideró una miseria en comparación con los US $9 mil millones que los sistemas de filtración de agua hechos por el hombre —haciendo el mismo trabajo— habrían costado en apenas los primeros 10 años de funcionamiento (NRC, 2000).

Una situación muy similar a la de Nueva York se está desarrollando actualmente en Kenia. El Complejo Forestal Mau es uno de los bosques montanos más grandes de África Oriental y sirve como principal área de captación para las aguas que desembocan en el famoso río Mara y al lago Victoria. Pero la deforestación a gran escala en el Complejo Forestal de Mau en las últimas décadas (Figura 4.4) ha resultado en una reducción del almacenamiento de agua, la regulación del flujo, la descarga de agua subterránea y la purificación del agua, lo que ha provocado pérdidas económicas anuales de más de 65 mil millones de dólares en los sectores energético, turístico y agrícola de Kenia (PNUMA, 2012). La situación en Kenia era tan severa que la inauguración de una central hidroeléctrica en 2008 se pospuso debido a los bajos niveles de agua; esta estación logró más tarde sólo el 50% de su capacidad de producción como consecuencia de la deforestación en el Complejo Mau. Para evitar más pérdidas, el gobierno keniano inició un grupo de trabajo de múltiples partes interesadas para investigar opciones para restaurar los bosques degradados del complejo Mau (Grupo de Trabajo del Primer Ministro, 2009). Desde entonces, se han plantado decenas de miles de árboles para revertir la deforestación en la zona.

Figura 4.4 La tala, el fuego y la agricultura redujeron el Complejo Forestal Mau, la cuenca de captación más importante de Kenia, a una cuarta parte de su tamaño original, en el proceso que dañó las industrias hidroeléctrica, del té y del turismo de la región. Actualmente se están realizando planes de restauración para revertir la destrucción a través de extensos proyectos de reforestación. Fotografía de Patrick Shepherd/CIFOR, https://www.flickr.com/photos/cifor/36978973483, CC BY 4.0.

Polinización y dispersión de semillas

La polinización describe la transferencia de granos de polen de partes masculinas de una flor a partes femeninas para permitir la fertilización y producción de crías. Algunas plantas pueden ser polinizadas por el viento, pero otras requieren animales para polinizar sus flores; ejemplos incluyen aves, murciélagos, abejas, moscas, mariposas y otros insectos (Figura 4.5). Estos servicios de polinización son importantes para la persistencia de muchas plantas silvestres, así como para muchos cultivos de frutas, semillas y hortalizas que utilizamos como alimento (Recuadro 4.2). Investigaciones de Gambia han demostrado que las prácticas de manejo que incrementan la abundancia de murciélagos y abejas para contribuir al aumento de los rendimientos y dulzura de los cultivos de algarroba africana (Parkia biglobosa) (Lassen et al., 2012). En contraste, los trabajos realizados en Zambia, Mozambique y Uganda mostraron que el colapso de polinizadores podría aumentar las tasas de desnutrición en más de 50% lo que, a su vez, podría incrementar las tasas de mortalidad entre niños y madres durante el parto (Ellis et al., 2015). Por suerte, muchos sistemas agrícolas en África siguen siendo amigables con los polinizadores (ver Recuadro 7.4). Dada la dependencia de la polinización asistida por animales en muchos sistemas agrícolas, es fundamental mantener o expandir las prácticas amigables con los polinizadores. Nuestra capacidad para continuar beneficiándonos de estos servicios dependerá de nuestra capacidad para mantener y ampliar esas actividades amigables con los polinizadores.

Recuadro 4.2 ¿Son importantes los polinizadores silvestres en la agricultura africana?

Abraham J. Miller-Corriendo

Parque Nacional Acadia, Servicio de Parques Nacionales de Estados Unidos,

Bar Harbor, ME, EE. UU.

Los polinizadores y la seguridad alimentaria están tan estrechamente vinculados entre sí que casi deberían considerarse términos sinónimos. Pero cuando la gente piensa en la polinización, a menudo solo piensa en las abejas melíferas, que la gente domesticó hace más de 8,500 años para la producción de miel. Sin embargo, los polinizadores silvestres, que incluyen una variedad de insectos, aves y mamíferos, suelen ser más efectivos en la polinización que las abejas. Una estimación sugiere que los polinizadores silvestres pueden duplicar la producción de frutos en comparación con las abejas melíferas (Garibaldi et al., 2013). Esto probablemente se deba a que la diversidad morfológica y conductual de los polinizadores silvestres permite relaciones de polinización más especializadas con las plantas. Por ejemplo, algunos polinizadores silvestres tienen probóscide más larga (es decir, lenguas de insectos) que les permiten polinizar flores más profundas (Figura 4.A), algo que las abejas no pueden hacer. Los cultivos africanos dependen aún más de los polinizadores silvestres que los cultivos en otras zonas del mundo porque puede ser difícil mantener agresivas colmenas africanas de abejas melíferas y evitar que sean dañadas por animales silvestres (African Pollinators Initiative, 2007).

Figura 4.A Con su larga probóscide, los polinizadores silvestres, como esta polilla halcón barrada blanca (Leucostrophus alterhirundo) de Mozambique, son polinizadores altamente eficientes. Fotografía de Celesta von Chamier, https://www.inaturalist.org/observations/1124702, CC BY 4.0.

La berenjena, la papaya, el café y el aceite de palma —cultivos de enorme importancia económica y cultural— resaltan el valor de los polinizadores silvestres para las economías locales y globales. Las berenjenas son hermafroditas; es decir, pueden autopolinizarse. Aun así, la polinización de dos especies de abejas silvestres, a saber, la abeja carpintera de doble banda (Xylocopa caffra) y un tipo de abeja sudorosa (Lipotriches rufipes), aumentan la producción de frutos mucho más allá de la autopolinización (Gemmil-Herren y Ochieng, 2008). Por el contrario, los árboles de papaya son dioicos (es decir, tienen árboles machos y hembras separados) y por lo tanto dependen de la polinización cruzada (es decir, los polinizadores toman granos de polen de flores masculinas en un árbol a flores femeninas en otro árbol) para producir frutos. Si bien una gran variedad de abejas silvestres y mariposas visitan las flores de papaya, solo algunas polillas halcones y mariposas patrón son polinizadores efectivos de papaya, probablemente porque tienen probóscisas largas que pueden penetrar en las flores de papaya profundas (African Pollinators Initiative, 2007). Una comunidad polinizadora sana y diversa también ayuda a las plantas de café (que se basa en una variedad de polinizadores, Samnegård et al., 2014) y la palma aceitera (que requiere polinización cruzada por parte de gorgojos especializados de la palma aceitera, African Pollinators Initiative, 2007) producen más frutos, incrementando así su valor económico.

A pesar de su valor para los ecosistemas naturales y la seguridad alimentaria, las poblaciones de polinizadores silvestres están disminuyendo a nivel mundial (Gallai et al., 2008; Dirzo et al., 2014). Para evitar perderlos para siempre, es importante preservar a los polinizadores silvestres a través de la conservación y restauración de ecosistemas nativos (Capítulo 10), prácticas agrícolas sustentables, como la reducción del uso de plaguicidas y herbicidas (Sección 14.1.1), y comunicando el valor de los polinizadores a la público en general, administradores de tierras y políticos. Adicionalmente, los programas de monitoreo e investigación dirigidos a polinizadores podrían mejorar nuestra comprensión de su valor, ecología y conservación.

Figura 4.5 (Arriba) Un ave azucarera del Cabo (Promerops cafer, LC) alimentándose de un alfiletero (Leucospermum sp.), y en el proceso polinizando la planta. Fotografía de Rafael Tosi, https://macaulaylibrary.org/asset/118353841, CC BY 4.0. (Abajo) Avispa escoliida (Scoliidae) poliniza una flor de dedalera rastrera (Asystasia gangetica). Fotografía de Peter Vos, https://www.inaturalist.org/observations/10965989, CC BY 4.0.

Muchas plantas frutales y semillas también dependen de un proceso llamado dispersión de semillas para reproducirse, colonizar hábitats vacantes y evitar competir con las plantas parentales por limitar los recursos. La dispersión de semillas describe el movimiento físico de las semillas por aves que comen frutas y semillas, herbívoros grandes, primates y una variedad de otros animales lejos de la planta madre. Debido a características especializadas, algunas semillas pueden pegarse al pelaje de los animales, lo que les permite ser transportadas a lo largo de distancias mucho mayores que las que el viento podría, y en direcciones diferentes a las del agua. Muchos animales también consumen semillas y frutos, lo que brinda oportunidades de dispersión cuando el consumidor se mueve en busca de más comida, un lugar de descanso o compañeros con los que interactuar. Para algunas plantas, la dispersión de semillas implica un paso crítico requerido para la germinación, es decir, la escarificación de semillas. Un método de escarificación consiste en que un animal rompa el pelaje duro de la semilla mordiéndola. Alternativamente, los ácidos estomacales pueden debilitar la capa dura de la semilla consumida mientras pasa por el tracto digestivo del animal. Sin este paso, las semillas que requieren escarificación pueden no ser capaces de germinar; por lo tanto, la persistencia de esas plantas depende de los animales que las consumen. Si bien es bien conocida la importancia de la polinización para la seguridad alimentaria, no se debe subestimar la importancia de la dispersión de semillas. Un estudio de Costa de Marfil encontró que los primates proporcionaron los servicios necesarios de dispersión de semillas para al menos 25 especies de plantas fructíferas importantes para los humanos (Koné et al., 2008).

Detección y mitigación de peligros

Cuando está intacta, la naturaleza es nuestra primera línea de defensa contra muchos desastres naturales. Consideremos, por ejemplo, la contribución de los manglares para protegernos de ciclones/huracanes (van Bochove et al., 2014), o la contribución de los humedales en el control de inundaciones (Sección 5.3.3). En contraste, degradar el medio natural puede tener graves consecuencias. Por ejemplo, un deslizamiento de tierra de 2010 en Uganda que enterró tres pueblos, matando a más de 300 personas y desplazando a 8,000 más, fue atribuido a actividades de deforestación tres años antes (Gorokhovich et al., 2013). Para prevenir tales desastres, y aprovechar todas las demás contribuciones de los bosques, existen numerosos proyectos en toda África que trabajan para revertir la deforestación (Sección 10.3). Desafortunadamente, los bosques tropicales de África se regeneran muy lentamente, a veces requiriendo más de 100 años (Bonnell et al., 2011). Por lo tanto, es fundamental prevenir la degradación de los ecosistemas en primer lugar, en lugar de tener que recurrir a costosos proyectos de restauración.

Además de mantenernos seguros, la biodiversidad también se puede utilizar para ayudar a rastrear los cambios ambientales. Las especies utilizadas para este propósito, denominadas especies indicadoras o monitores ambientales, están, por definición, asociadas a condiciones ambientales únicas o conjuntos de procesos ecosistémicos. El seguimiento de los cambios en sus tamaños de población, distribuciones y comportamiento puede servir como sustituto de costosos equipos de detección (Sección 10.1). Los filtradores acuáticos, como los mejillones y las almejas, son particularmente útiles en este sentido debido a que sus tejidos acumulan contaminantes químicos. Un estudio de manglares de Senegal detectó contaminación por metales pesados mediante almejas, mejillones y caracoles después de que las pruebas apenas detectaron esos contaminantes en los sedimentos de la zona (Bodin et al., 2013). Pero incluso las especies cotidianas comunes pueden servir como especies indicadoras: por ejemplo, las autoridades de conservación de todo el mundo están utilizando las abundancias y comportamientos de aves para comprender mejor el impacto del cambio climático (http://climatechange.birdlife.org).

Las especies centinela son un tipo especial de especie indicadora que puede actuar como un sistema de alerta temprana de peligros ambientales porque son más sensibles a ciertas condiciones que los humanos. Los líquenes son especies centinela particularmente conocidas. Al ser sensibles a la contaminación del aire y a los químicos en el agua de lluvia, algunos líquenes no pueden sobrevivir en áreas contaminadas. Así, su presencia es generalmente un signo de buena calidad del aire, mientras que su ausencia puede indicar contaminación del aire (Bako et al., 2008). Otro ejemplo son las aves marinas, cuyas poblaciones en declive pueden servir como un sistema de alerta temprana para la sobrepesca (Paiva et al., 2015). Algunas especies centinela pueden incluso ser utilizadas directamente con fines de salud humana. Por ejemplo, la ONG sin fines de lucro APOPO ha estado aprovechando el increíblemente fino sentido del olfato de las ratas gigantes sureñas embolsadas (Cricetomys ansorgei LC) —cariñosamente llamadas Herorats— para detectar minas terrestres (Figura 4.6), tuberculosis (Reither et al., 2015), infecciones por salmonela (Mahoney et al., 2014), e incluso personas atrapadas bajo estructuras colapsadas (LaLonde et al., 2015).

Figura 4.6 Con la ayuda de ratas gigantes sureñas especialmente entrenadas en bolsa, a partir de 2008 se encontraron y destruyeron en Mozambique más de 80 mil minas terrestres y otros restos de guerra sin detonar en Mozambique; el país fue declarado libre de minas terrestres en 2015. Fotografía de APOPO, CC BY 4.0.

Por último, algunas especies pueden ser utilizadas para mitigar diversas fuentes de contaminación. Por ejemplo, a través de un proceso llamado biosorción, las capacidades superiores de absorción de algunos líquenes, plantas, hongos y microorganismos ofrecen algunos de los métodos más baratos y efectivos para eliminar metales pesados tóxicos (Fosso-Kankeu y Mulaba-Bafubiandi, 2014) del medio ambiente. Los científicos también descubrieron recientemente un hongo que come plástico (Khan et al., 2017) que puede proporcionar una solución potencial a la contaminación plástica.

Control de plagas y enfermedades

Todos los días, los depredadores, como los búhos y los murciélagos, nos mantienen saludables controlando poblaciones de vectores de enfermedades, como ratas y mosquitos. Este proceso, donde las especies depredadoras (y parasitarias) regulan poblaciones de plagas y otras especies molestas, se conoce como control biológico, o biocontrol en breve (Recuadro 4.3). El uso de insectívoros (es decir, especies que comen insectos), como murciélagos y aves, para controlar plagas de cultivos está bien establecido en los sistemas agrícolas tradicionales (Abate et al., 2000). Pero incluso en las granjas comerciales de cultivos, los enemigos naturales, como los murciélagos y las aves, juegan un papel importante para mantener las plagas bajo control (Taylor et al., 2018). Algunas plantas también juegan un papel en los esfuerzos de biocontrol: investigaciones recientes encontraron que algunas plantas nativas utilizadas para cultivos intercalados en sistemas agrícolas tradicionales emiten señales químicas que matan y alejan a las especies de plagas de los cultivos (Khan et al., 2010). Con un número creciente de estudios que ilustran los importantes beneficios obtenidos de los sistemas naturales de control de plagas, es de esperar que las prácticas agrícolas mejoradas que faciliten una mayor complejidad de los ecosistemas (Sección 14.1.1) jugarán un papel más importante en la seguridad alimentaria en el futuro.

Cuadro 4.3 Control Biológico Salva el Cultivo de Yuca

Meg Boeni y Richard Primack

Departamento de Biología,

Universidad de Boston,

Boston, MA, EE. UU.

Tal como se encuentra a lo largo del límite granja-parcela,

su base aparece hermosa como los pies de una novia...

O yuca a quien el tambor bembe le late un saludo

que nunca llega a un fin...

No es un pequeño servicio que la yuca nos presta en esta nuestra tierra

Poema yoruba (Babalola, 1966)

Esta canción tradicional de Nigeria elogia a la yuca, un cultivo sudamericano traído al África tropical en el siglo XVI, y en el que millones de africanos han confiado desde entonces para obtener alimentos e ingresos.

El desastre ocurrió en la década de 1970, cuando un científico agrícola que trajo una nueva variedad de yuca de América del Sur a África también introdujo accidentalmente una nueva plaga: la cochinilla de la mandioca (Phenacoccus manihoti) (Neuenschwander, 2001). Anteriormente desconocido para la ciencia, el insecto atacó los nuevos brotes de plantas de yuca, poniendo sus huevos en sus puntas y despojándolos de sus hojas. A medida que se propagaba por África Central y Occidental, la cochinilla arrasó entre el 80 y el 90% de la productividad de la mayoría de los campos de yuca, amenazando con hambruna a grandes partes de África.

Con tantos africanos confiando en la yuca como fuente primaria de alimento, los científicos tuvieron que encontrar una solución, y rápidamente. El recubrimiento ceroso del insecto que lo protegía de los pesticidas complicó este esfuerzo. Al fallar los métodos convencionales de control de plagas, los científicos recurrieron al control biológico, esperando que introducir un depredador natural contrarrestara la propagación del insecto invasor. Investigadores que buscaban el origen de la cochinilla finalmente encontraron un candidato en los campos de Paraguay, donde la yuca, conocida localmente como mandioca, también era un alimento básico importante. Aquí, los investigadores descubrieron que el número de cochinillas harinosas se mantuvo bajo por una avispa pequeña llamada Anagyrus lopezi que ataca los huevos y larvas de los cochinillos harinosos (Figura 4.B). A. lopezi pasó pruebas de laboratorio para determinar la especificidad del hospedador: se alimentaba y criaba exclusivamente con cochinillas harinosas de yuca y no atacaba a otros insectos africanos. Y así, el Instituto Internacional de Agricultura Tropical (IITA) inició pruebas de campo utilizando a la avispa como agente de control biológico.

Figura 4.B (Arriba) Un vial que contiene la avispa parasitaria Anagyrus lopezi en un sitio de liberación de biocontrol. Fotografía de Rod Lefroy/CIAT, https://www.flickr.com/photos/ciat/4809242082, CC BY 2.0. (Abajo) Una agricultora de yuca de Tanzania sonríe ampliamente, muy feliz con su cosecha. Fotografía de Holly Holmes/CGIAR RTB, https://www.flickr.com/photos/129099219 @N03 /33324350781, CC BY 2.0.

Los resultados fueron asombrosos; la avispa paraguaya de rápida propagación redujo las pérdidas de cultivos en un impresionante 95% (Neuenschwander, 2001), todo sin el peligro de contaminación e intoxicación asociados con pesticidas tradicionales. Si bien la identificación e introducción del agente de biocontrol requirió recursos significativos, las estimaciones sugieren ganancias de 370—740 veces la inversión original, dependiendo de la región considerada (Zeddies et al., 2009), lo que hace que valga la pena el costo. Hoy en día, A. lopezi se encuentra en todas partes donde sobrevive la cochinilla de la yuca en África. Impulsado por este éxito, el IITA ha ampliado posteriormente sus programas de control biológico para combatir plagas tropicales en cultivos, como caupí, maíz y banano.

En 2008, la cochinilla harinosa de la yuca fue descubierta en el sudeste asiático, donde repitió los daños infligidos en África (Graziosi et al., 2016). Los científicos ahora están replicando los esfuerzos de biocontrol de África para reducir el fracaso de los cultivos en Vietnam, Tailandia, Camboya y China. En conjunto con una serie de parásitos locales, esperan que A. lopezi detenga la propagación de la cochinilla antes de que llegue a campos aún más grandes en la India (Parsa et al., 2012). El control de la cochinilla harinosa de la yuca es sin duda un caso en el que el control biológico pudo lograr un gran éxito.

La mayoría de los africanos están familiarizados con los carroñeros, como chacales y buitres, que trabajan como equipo de limpieza de la naturaleza, recogiendo restos de comida dejados en el campo por grandes depredadores. Junto con la variedad de insectos carnívoros, detrívoros y descomponedores, los carroñeros juegan un papel crucial para mantenernos saludables al desinfectar el ambiente (O'Bryan et al., 2018). Si bien es muy fácil dar por sentado estas actividades, algunas personas dan la bienvenida activamente a estos servicios. Por ejemplo, en el norte de Etiopía, las hienas manchadas (Crocuta crocuta, LC) son toleradas en asentamientos urbanos porque consumen cadáveres de ganado y en ocasiones incluso cadáveres humanos, lo que representa un riesgo de enfermedad (Yirga et al., 2015).

Experiencias recientes han demostrado que sin el cuidado adecuado, los servicios sanitarios que brinda la vida silvestre pueden colapsar en muy poco tiempo. Por ejemplo, durante lo que se conoce como la crisis del buitre asiático de la década de 1990, las poblaciones de buitres en India, Pakistán y Nepal disminuyeron precipitadamente en cuestión de años a partir de una intoxicación secundaria después de comer cadáveres de animales muertos tratados con el medicamento antiinflamatorio diclofenaco. Sin nada más disponible para eliminar cadáveres de animales muertos tan eficientemente como los buitres, la carne podrida contaminó el agua potable y permitió que proliferaran poblaciones de ratas y perros salvajes (Canis familiaris). Mientras que los buitres tienen ácidos estomacales que matan patógenos, los perros y las ratas no lo hacen y así se convierten en vectores patógenos importantes, propagando enfermedades mortales como la rabia, ántrax y peste. Los costos estimados de atención médica ante la crisis del buitre en Asia ascendieron a más de US $1 mil millones anuales (Markandya et al., 2008). Hoy, África se enfrenta a su propia crisis buitre. Pero en lugar de una amenaza, los buitres africanos se enfrentan a una multitud de amenazas hechas por el hombre, lo que hace que la solución de esta crisis sea mucho más compleja (Recuadro 4.4).

Los carroñeros como buitres y chacales son el equipo de limpieza de la naturaleza; nos mantienen saludables desinfectando el medio ambiente.

Recuadro 4.4 Lecciones de conservación de las crisis del buitre asiático y africano

Ara Monadjem

Departamento de Ciencias Biológicas, Universidad de Eswatini,

Kwaluseni, Eswatini.

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Una percepción común entre laicos y conservacionistas por igual es la idea de seguridad en números para las especies de vida silvestre. Después de todo, ¿una especie ampliamente distribuida y abundante no está a salvo de las amenazas de extinción? ¡La respuesta es un firme no! Como demuestra el colapso de las poblaciones de buitres de Asia central (Oaks et al., 2004), las especies que suman millones pueden desaparecer en el espacio de solo unos pocos años.

La crisis del buitre asiático comparte algunas similitudes con la desaparición de la paloma pasajera (Ectopistes migratorius, EX) en América del Norte hace un siglo. Esta paloma fue alguna vez la ave más abundante de la Tierra; sin embargo, a pesar de contar en miles de millones, fue impulsada a la extinción en un corto lapso de tiempo, principalmente debido a la caza durante un período de 20 años a fines del siglo XIX. En el caso de los buitres asiáticos, la amenaza no era la caza, sino un medicamento antiinflamatorio no esteroideo (AINE) —diclofenac— que es alimentado a ganado enfermo y luego ingerido por buitres cuando se alimentan de ganado muerto. Como el diclofenaco es letalmente tóxico para los buitres, el uso generalizado de este tratamiento en el subcontinente indio (que incluye India, Nepal y Pakistán) ha visto una disminución catastrófica de la población de buitres. Al desaparecer uno de los principales sistemas de eliminación de basura natural de Asia, el área experimentó una crisis de salud humana por la contaminación generalizada del agua potable y el aumento de la incidencia de enfermedades transmitidas por poblaciones ubicuas y crecientes de ratas y perros salvajes (Markandya et al., 2008).

La crisis del buitre asiático es instructiva por varios motivos. En primer lugar, se tardó mucho en detectar y confirmar los descensos del buitre debido a que no se había realizado un monitoreo regular y estandarizado de las tres especies de buitre afectadas. En segundo lugar, la extensión de la disminución fue extrema, con un descenso del número de buitres en más de 95% en una década. En tercer lugar, los descensos se debieron a una sola amenaza: contaminación por diclofenaco, que posteriormente se encontró que era mortífero para los buitres (Oaks et al., 2004). Gracias a los esfuerzos concertados de conservacionistas y políticos, y a las rápidas reacciones de los gobiernos de India, Pakistán y Nepal, el diclofenaco fue retirado del mercado en 2006. Desde entonces, las poblaciones de buitres en Asia se han estabilizado, incluso con una cautelosa sugerencia de aumento.

Ahora, África enfrenta su propia crisis de buitre (Ogada et al., 2015). Sin embargo, en contraste con la crisis asiática, la crisis de África involucra un mayor número de especies y abarca una mayor área geográfica. Es importante destacar que también incluye un mayor número de amenazas, entre ellas el envenenamiento, la recolección para la medicina tradicional y para alimentos, y la electrocución tras el contacto con líneas eléctricas. Muchos buitres también mueren cuando buscan cadáveres envenenados destinados a matar a depredadores problemáticos (Figura 4.C). A esta lista de causas letales, también se deben agregar las amenazas universales de pérdida de hábitat y persecución de aves rapaces.

Figura 4.C Los biólogos de conservación inspeccionan varios buitres de lomo blanco que fueron envenenados en el Parque Nacional Kruger de Sudáfrica. Los cazadores furtivos de toda África matan intencionalmente a los buitres para la medicina tradicional y los matan involuntariamente mientras colocan trampas para grandes depredadores. Fotografía de Andre Botha, CC BY 4.0.

Gracias al monitoreo a largo plazo, el colapso de las poblaciones de buitres africanos ha sido bien documentado. De las 95 poblaciones de buitre monitoreadas, 89% fueron extirpadas o experimentaron disminuciones severas. En ocho especies de estudio, la tasa media de disminución se estima en 4.6% anual (es decir, una de cada 20 aves que mueren por año no está siendo reemplazada). El carismático buitre de Rüppell (Gyps rueppellii, CR) ha disminuido 85% en su área de distribución; en consecuencia, esta especie ahora es considerada altamente amenazada por la UICN, al igual que el buitre encapuchado (Necrosyrtes monachus, CR), el buitre cabeza blanca (Trigonoceps occipitalis, CR) y buitre de dorso blanco africano (Gyps africanus, CR). Sólo un poco mejor, al menos por ahora, están el buitre de cara de lappel (Torgos tracheliotos, EN) y el buitre egipcio (Neophron percnopterus, EN), el buitre del cabo (Gyps coprotheres, VU) y el buitre barbudo (Gypaetus barbatus, NT).

El colapso de las poblaciones de buitres de África es motivo de grave preocupación entre los biólogos de conservación, los administradores de fauna y ganadería, y los funcionarios de salud pública. Sin embargo, a diferencia de Asia, aún no se han encontrado soluciones viables a la crisis del buitre africano. Esto puede deberse a la multitud de amenazas y a la complejidad del problema exacerbada por la participación de cazadores furtivos individuales, comunidades locales y estructuras gubernamentales en más de 40 países. Si conservacionistas y gobiernos pueden trabajar juntos, como lo hicieron en Asia, entonces quizás los buitres de África y los servicios ecosistémicos que brindan aún se puedan salvar.