7: Biodiversidad

Variación Genética

En casi todas las especies, los individuos difieren genéticamente —es decir, en términos de información codificada en su ADN. Esta variación constituye biodiversidad genética a nivel de poblaciones, y en última instancia de la especie.

No obstante, hay excepciones a esta generalización. Algunas plantas, por ejemplo, tienen poca o ninguna variabilidad genética, generalmente porque la especie se basa en medios de propagación asexuales (vegetativos). En tales especies pueden desarrollarse clones genéticamente uniformes, los cuales consisten en plantas que, aunque discretas, sin embargo constituyen el mismo “individuo” genético. Por ejemplo, los clones de álamo tembloroso (Populus tremuloides) pueden desarrollarse a través de la propagación vegetativa, en algunos casos cubriendo más de 40 ha y constando de miles de árboles. Dichos clones de álamo pueden ser los organismos “individuales” más grandes del mundo (en términos de biomasa total). De igual manera, la diminuta planta conocida como lenteja de agua (Lemna minor), que crece en la superficie de cuerpos de agua fértiles, se propaga desarrollando pequeños cogollos vegetativos en el borde de su sola hoja. Estos se rompen para producir plantas “nuevas”, dando como resultado una población genéticamente uniforme. Estos casos interesantes son excepciones, sin embargo, y la mayoría de las poblaciones y especies contienen una gran cantidad de variación genética.

Imagen 7.1. Las especies son un elemento familiar de la biodiversidad. El jaguar (Panthera onca) es un gran depredador generalizado en América del Sur y Central. Este fue fotografiado en el Parque Nacional Tambopata, Perú. Fuente: B. Freedman.

Un alto nivel de diversidad genética en una población generalmente se considera un atributo deseable. Con mayor diversidad genética, es más probable que las poblaciones tengan resistencia a nuevas enfermedades y sean más adaptables a los cambios en las condiciones ambientales. En general, se cree que las poblaciones pequeñas con poca diversidad genética están en riesgo debido a la endogamia y la baja adaptabilidad. Ejemplos de tales poblaciones en riesgo incluyen los varios cientos de ballenas beluga (Delphinapterus leucas) que viven en el estuario del río San Lorenzo y la población de solo unas 150 panteras (Felis concolor coryi) en Florida.

Riqueza de especies

La riqueza de especies es el número de especies en una comunidad ecológica en particular o en otra área específica, como un parque, provincia, país o, en última instancia, la biosfera. La riqueza de especies es el aspecto de la biodiversidad con el que las personas pueden relacionarse y comprender más fácilmente.

Es bien sabido que muchos países tropicales soportan una mayor riqueza de especies que los países templados (como Canadá). De hecho, la selva tropical soporta más especies que cualquier otro tipo de ecosistema. Desafortunadamente, la selva tropical rica en especies en los países tropicales está siendo destruida rápidamente, principalmente por la conversión en usos agrícolas de la tierra y otras perturbaciones. Estos cambios están causando el peligro o la extinción de muchas especies y son la causa abrumadora de la actual crisis de biodiversidad (ver Capítulo 26). La magnitud de esta crisis es mucho menor en Canadá. Sin embargo, muchas de nuestras especies nativas se han extinguido o están en riesgo debido a la sobrecosecha o pérdida de hábitat (Capítulo 26).

Un total de alrededor de 1.9 millones de especies han sido identificadas y se les ha dado un nombre científico. Alrededor del 35% de estas especies “conocidas” viven en el trópico, 59% en las zonas templadas y 6% en latitudes boreales o polares. Sin embargo, es importante reconocer que la identificación de especies es muy incompleta. Esto es especialmente cierto en el caso de los ecosistemas tropicales, que aún no han sido explorados y caracterizados a fondo. Según algunas estimaciones, la riqueza global de especies podría llegar hasta los 30—50 millones, con 90% de ellas viviendo en los trópicos, particularmente en las selvas tropicales.

La mayoría de las especies que los biólogos han nombrado son invertebrados, siendo los insectos la mayor parte de ese total, y los escarabajos (orden Coleoptera) que comprenden la mayoría de los insectos (Cuadro 7.1). El científico J.B.S. Haldane (1892—1964) fue pedido alguna vez por un teólogo que dijera sucintamente, a partir de su profundo conocimiento de la biología, lo que podía discernir del propósito de Dios. Se dice que Haldane dijo que Dios tiene “un cariño desmesurado por los escarabajos”. Esto refleja el hecho de que, en cualquier muestreo aleatorio de todas las especies conocidas en la Tierra, existe una fuerte probabilidad de que un escarabajo sea el espécimen elegido.

*Este es un número conservador. Algunas estimaciones sugieren que más de 30 millones de especies de insectos viven solo en bosques tropicales (ver texto). Fuentes: Modificado de Groombridge (1992), Heywood (1995), Environment Canada, (1997), Chapman (2009), y Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (2001), y Bernhardt (n.d.).

Además, se cree que muchos insectos tropicales aún no han sido descritos por biólogos —quizás más de otros 30 millones de especies, siendo muchos de ellos pequeños escarabajos. Esta notable conclusión surgió inicialmente de la investigación de T.L. Erwin, un entomólogo que estudiaba la selva tropical en América del Sur. Erwin trató pequeñas áreas de dosel del bosque con una niebla de insecticida, lo que resultó en una “lluvia” de artrópodos muertos que fue recolectada en charolas de muestreo colocadas en el suelo. En las charolas había un gran número de especies desconocidas de insectos, la mayoría de las cuales tenían una distribución altamente localizada, estando limitada a un solo tipo de bosque o incluso a una especie particular de árbol.

Claramente, los biólogos saben muy poco sobre el enorme número de especies relativamente pequeñas y discretas que se encuentran en hábitats poco explorados en los trópicos y en otros lugares, como el océano profundo. Sin embargo, incluso en un país relativamente bien prospeccionado como Canadá, aún no se han descubierto muchas especies de invertebrados, líquenes, microbios y otros organismos pequeños. Por supuesto, las plantas y animales más grandes son relativamente conocidos, en parte porque, para la mayoría de las personas (incluidos los científicos), estos tienen mayor “carisma” que los pequeños escarabajos, microbios y similares. Aún así, incluso en Canadá y otros países relativamente bien estudiados, se están descubriendo nuevas especies de plantas vasculares y animales vertebrados.

Comparada con invertebrados y microbios, la riqueza de especies de otros grupos de organismos de bosques tropicales es mejor conocida. Por ejemplo, un levantamiento de selva tropical en Sumatra, Indonesia, encontró 80 especies de plantas del tamaño de un árbol (con un diámetro mayor a 20 cm) en un área de solo 0.5 hectáreas. Un estudio en Sarawak, Malasia, encontró 742 especies leñosas en una parcela de 3 ha de selva tropical, con la mitad de las especies representadas por un solo individuo. Un estudio similar en el Perú amazónico encontró 283 especies arbóreas en una parcela de 1 ha, con 63% representadas por un solo individuo y 15% por solo dos. En marcado contraste, los bosques templados en América del Norte suelen tener menos de 9-12 especies arbóreas en parcelas de este tamaño. El bosque templado más rico del mundo, en los Great Smokies del este de Estados Unidos, contiene entre 30 y 35 especies arbóreas, mucho menos que las que ocurren en los bosques tropicales. Más bosque boreal del norte, que cubre gran parte de Canadá, tiene solo 1-4 especies de árboles presentes.

Se han realizado algunos estudios sobre la riqueza de especies de aves en la selva tropical. Un estudio de bosque amazónico en Perú encontró 245 especies de aves residentes, más otras 74 migrantes, en una parcela de 97 ha. Otro estudio encontró 239 especies de aves en una selva tropical en la Guayana Francesa. En contraste, el bosque templado en América del Norte generalmente soporta 30-40 especies de aves. No se han realizado muchos estudios exhaustivos de otros tipos de biota en ecosistemas tropicales. En un estudio, se encontró que un área de 108 km ₂ de bosque tropical seco en Costa Rica contenía alrededor de 700 especies de plantas, 400 especies de vertebrados y 13,000 especies de insectos, incluyendo 3,140 tipos de polillas y mariposas.

Riqueza de Comunidades

La biodiversidad a nivel del paisaje (o paisaje marino; colectivamente estos se denominan ecopaisajes) se asocia con el número de comunidades diferentes que ocurren dentro de una región específica, así como su abundancia relativa, tamaño, forma, conexiones y distribución espacial. Un área que esté uniformemente cubierta con un solo tipo de comunidad sería juzgada por tener poca biodiversidad a nivel, en comparación con un ecopaisaje que tiene un mosaico rico y dinámico de diferentes comunidades.

Debido a que los ecopaisajes naturales contienen muchas especies y comunidades que han evolucionado juntas, es tan importante conservar este nivel de biodiversidad como lo es proteger la diversidad genética y de especies. Comunidades naturales, paisajes y paisajes marinos se están perdiendo en todas partes del mundo, con los peores daños que implican la destrucción de bosques tropicales y arrecifes de coral. Sin embargo, también se están produciendo pérdidas dramáticas de este nivel de biodiversidad en Canadá:

• Solo queda cerca de 0.2% del área original de pradera de pasto alto, habiéndose convertido el resto al uso agrícola.
• Casi todo el bosque caroliniano del sur de Ontario ha sido destruido, principalmente por la conversión a paisajes agrícolas y urbanizados.
• La supervivencia de los bosques viejos en la costa de Columbia Británica está en riesgo, con el tipo seco de abeto Douglas costero especialmente agotado. La pérdida de bosques antiguos se debe principalmente a la recolección de madera, que convierte el ecosistema en un bosque más joven de segundo crecimiento (ver Capítulo 23).
• En todo el sur de Canadá, humedales de todo tipo han sido destruidos o degradados por la contaminación, el llenado y otras perturbaciones.
• Las poblaciones naturales de peces han sido ampliamente diezmadas, incluyendo comunidades de especies mixtas en los Grandes Lagos, poblaciones de salmónidos (salmón y trucha) en el oeste de Canadá y bacalao y gallineta nórdica frente a las provincias atlánticas.
• Los hábitats de diversos tipos de fondos han sido borrados por la práctica extensiva del arrastre de fondo en las pesquerías en las plataformas continentales, con grandes consecuencias para los tipos dependientes de comunidades ecológicas.

En todos estos ejemplos canadienses, solo quedan parches remanentes de comunidades naturales y ecopaisajes en peligro de extinción. Estos corren un gran riesgo porque ya no son componentes de ecosistemas robustos, extensos y de organización natural.

Valor utilitario

Los humanos no están aislados del resto de la biosfera, en parte porque nuestra supervivencia depende de tener acceso a productos de ciertos elementos de la biodiversidad. Debido a este requisito, los humanos deben explotar especies y ecosistemas como fuentes de alimento, biomateriales y energía, es decir, por su valor utilitario (también conocido como valor instrumental).

Por ejemplo, todos los alimentos que comemos se derivan en última instancia de la biodiversidad. Además, alrededor de una cuarta parte de los medicamentos recetados que se dispensan en América del Norte contienen ingredientes activos extraídos de plantas. Además, existe una riqueza de productos adicionales, aún por descubrir, de la biodiversidad que son potencialmente útiles para las personas. La investigación sobre especies silvestres de plantas, animales y microorganismos ha descubierto muchos bioproductos nuevos que son útiles como alimento, medicamentos, materiales u otros fines. Al igual que muchas de las especies ya conocidas por ser útiles, algunas de las recién descubiertas tienen un valor económico potencialmente grande.

Para ilustrar la importancia de las plantas medicinales, considere el caso de la bígaro rosada (Catharantus roseus), una pequeña planta herbácea originaria de Madagascar, una gran isla frente al noreste de África. Un método utilizado en la búsqueda de medicamentos anticancerosos consiste en el cribado de grandes cantidades de plantas silvestres para detectar la presencia de sustancias químicas que tengan la capacidad de ralentizar el crecimiento de los tumores. Durante un estudio de ese tipo, se encontró un extracto de bígaro rosado para contrarrestar la reproducción de las células cancerosas. Investigaciones adicionales identificaron que los químicos activos son varios alcaloides, que probablemente son sintetizados por la bígaro rosada para disuadir a los herbívoros. Estos bioquímicos naturales se utilizan ahora para preparar los medicamentos vincristina y vinblastina, los cuales han demostrado ser extremadamente útiles en la quimioterapia para tratar la leucemia infantil, un cáncer del sistema linfático conocido como enfermedad de Hodgkin, y varias otras neoplasias malignas.

La explotación de la biodiversidad silvestre se puede llevar a cabo de manera que permita la renovación de las poblaciones cosechables. Desafortunadamente, muchos recursos de biodiversidad potencialmente renovables están sobreexplotados, lo que significa que se manejan como si fueran recursos no renovables (están siendo “minados”; ver Capítulos 12 y 14). Esto da como resultado que los recursos biológicos se degraden en cantidad y calidad.

En ocasiones, las especies sobreexplotadas se extirpan localmente o incluso se extinguen globalmente, y cuando esto sucede, sus valores únicos ya no están disponibles para ser utilizados por los humanos. El gran alca y la paloma pasajera son ejemplos de especies canadienses que se extinguieron por la sobrecosecha. Las extirpaciones locales y regionales han sido más numerosas e incluyen el puma, el oso pardo, el lobo maderero y el ginseng silvestre en la mayoría de sus rangos anteriores (véanse los capítulos 14 y 26).

Enfoque Canadiense 7.1.
Plantas Medicinales Las plantas y productos derivados de ellas siempre han sido vitales para la supervivencia humana, siendo utilizadas como fuentes de alimento, medicina, material y energía. Por ejemplo, la mayoría de los alimentos que consumen las personas son la biomasa de las plantas; el resto son productos animales o microbianos, pero incluso estos se producen indirectamente a partir de plantas. Además, los productos útiles se derivan de una gran riqueza de especies vegetales: alrededor de 1,800 plantas medicinales están disponibles comercialmente en América del Norte, y quizás 20,000 en todo el mundo. Todos estos bioproductos son recursos potencialmente renovables que pueden ser cosechados y manejados de manera sustentable (ver Capítulo 12).

Estudios realizados por antropólogos han demostrado repetidamente que los pueblos aborígenes son íntimamente conscientes de las plantas medicinales útiles que crecen dentro de sus ecosistemas locales. Este “conocimiento ecológico tradicional” es útil para identificar plantas útiles para una mayor investigación por parte de los científicos. Sin embargo, solo una pequeña fracción de la enorme riqueza de la biodiversidad ha sido investigada por científicos por su potencial para abastecernos de productos útiles. Debido a la probabilidad de descubrir nuevos bioproductos, es imperativo que sigamos realizando investigaciones de “bioprospección”. Este tipo de trabajo está en curso en muchos países, entre ellos Canadá. Canadá apoya alrededor de 3,200 especies de plantas nativas, de las cuales hasta 1,000 han sido utilizadas con fines medicinales, en su mayoría por pueblos aborígenes. De este número relativamente grande, varias decenas de especies se han utilizado lo suficientemente ampliamente como para tener un valor comercial significativo. Algunos de ellos se están cultivando para abastecer a los mercados emergentes de hierbas medicinales, mientras que otros aún se cosechan de la naturaleza. Algunos ejemplos de especies canadienses que son de interés como plantas medicinales incluyen los siguientes:

• La milenrama (Achillea millefolium) es una hierba perenne generalizada de hábitats y prados alterados que se puede tomar (a menudo en forma de cápsula) para tratar el resfriado común, la diarrea, la fiebre y algunas otras enfermedades, o usarse como cataplasma para sofocar el flujo de sangre de las heridas. Se cultiva fácilmente o puede recolectarse de la naturaleza.
• La coneflower púrpura (Echinacea pallida var. angustifolia) es una hierba perenne de hábitats de pradera que se bebe ampliamente como extracto de raíz. La raíz también se puede masticar o tomar de otras formas para prevenir o tratar el resfriado común, el dolor de garganta, las infecciones bacterianas y otros males. Se cultiva fácilmente y es una de las hierbas medicinales más utilizadas en América del Norte.
• La onagra (Oenothera biennis) es una hierba bienal generalizada de hábitats y prados alterados que puede tomarse como infusión de plantas completas para tratar el asma y los trastornos gastrointestinales, o como un producto de aceite prensado como suplemento nutricional. Se cultiva fácilmente o se puede cosechar de la naturaleza.
• El ginseng (Panax quinquefolius) es una planta perenne del sotobosque de frondosas orientales que puede tomarse como infusión de raíz como tónico general o para tratar dolores de cabeza, calambres, fiebre, reumatismo y otras enfermedades. Se cultiva en una rotación de cinco a siete años, y puede ser la fitoterapia más utilizada en el mundo. No debe recolectarse de la naturaleza porque la sobrecosecha pasada la ha puesto en peligro.
• El tejo del Pacífico (Taxus brevifolia) es una planta del tamaño de un árbol de la humedad de la costa oeste, y el tejo canadiense (T. canadensis) un arbusto de bosque oriental. Un extracto de corteza u hojas que contiene el taxol químico ha demostrado ser útil en el tratamiento de ciertas neoplasias malignas, particularmente cánceres de ovario y mama. La biomasa para su procesamiento se recolecta a partir de plantas silvestres, pero la sobrecosecha local ha sido un problema en algunas áreas. Se están estableciendo plantaciones de tejo del Pacífico y otros tejos para aliviar la presión sobre las poblaciones de plantas silvestres de crecimiento lento.
• El arándano (Vaccinium macrocarpon) es un arbusto muy extendido de humedales pantanosos que puede tomarse como jugo prensado como fuente de vitamina C, para tratar infecciones del tracto urinario y dolencias renales, y para otros fines para los que sus propiedades diuréticas son útiles. La especie se cultiva extensamente y también se recolecta de hábitats silvestres.

Referencia e Información Adicional
Pequeña, E. y P.M. Catling. 1999. Plantas Medicinales Canadienses. Ottawa, ON: NRC Research Press.
Deur, D. y N. Turner (editores). 2005. Mantenerlo vivo: Tradiciones de uso y cultivo de plantas en la costa noroeste de América del Norte. Seattle, WA: Prensa de la Universidad de Washington.

Prestación de Servicios Ecológicos

La biodiversidad brinda muchos servicios ecológicos que son críticos para la estabilidad e integridad de los ecosistemas, así como para el bienestar de los humanos. Incluyen el ciclo de nutrientes, la productividad biológica, el control de la erosión, el suministro de oxígeno y la eliminación del dióxido de carbono y su almacenamiento como carbono orgánico. Todos estos servicios son críticos para el bienestar de las personas y otras especies, pero generalmente no se les asigna valor económico. En parte, esto se debe a que todavía no tenemos suficiente comprensión y apreciación de la “importancia” de los servicios ecológicos y de las especies y comunidades particulares que los brindan. Según Peter Raven, famoso botánico y defensor de la biodiversidad, “En conjunto, la biodiversidad mantiene el planeta habitable y los ecosistemas funcionales”.

Valor intrínseco

La biodiversidad tiene su propio valor intrínseco (o valor inherente), independientemente de cualquier valor directo o indirecto en términos de las necesidades o bienestar de los seres humanos. Este valor es fundamental para todos los elementos de la biodiversidad, y es insustituible. Este valor intrínseco plantea ciertas cuestiones éticas sobre acciones que amenazan la biodiversidad. ¿Los humanos tienen el “derecho” de empobrecer o exterminar elementos únicos e irrecuperables de la biodiversidad, aunque nuestra especie sea tecnológicamente capaz de hacerlo? ¿Está la existencia humana de alguna manera empobrecida por las extinciones provocadas por nuestras acciones? Se trata de cuestiones filosóficas, y no pueden ser resueltas por la ciencia sola. Sin embargo, las personas o sociedades ilustradas no facilitarían el peligro o la extinción de especies o comunidades naturales.

La biodiversidad vale la pena

Mucha gente cree firmemente que la biodiversidad silvestre y los ecosistemas naturales valen la pena e importantes. Citan los valores utilitarios e intrínsecos de la biodiversidad, pero también pueden mencionar opiniones menos tangibles, como el carisma de muchas especies (como lobos, pandas y focas arpa bebé) y la espiritualidad de los lugares naturales (como el imponente bosque viejo y otros tipos de desierto). Debido a que esta creencia se está extendiendo y popularizando cada vez más, está teniendo una gran influencia en los políticos, que están incluyendo temas de biodiversidad en sus agendas de acción, las amenazas a la biodiversidad se han vuelto políticamente importantes.

Sin lugar a dudas, existe una riqueza por descubrir de productos de biodiversidad que son potencialmente útiles para los humanos. Muchos de estos bioproductos se encontrarán en especies tropicales que aún no han sido “descubiertas” por los biólogos. Claramente, el argumento más importante a favor de preservar la biodiversidad es la necesidad de mantener los ecosistemas naturales para que puedan continuar brindando su vasto inventario de productos útiles y sus valiosos servicios ecológicos. Además, también se debe preservar la biodiversidad por su valor intrínseco.

Monera

Los moneranos son los microorganismos unicelulares más simples e incluyen bacterias y bacterias azul-verdes, siendo estas últimas fotosintéticas. Son procariotas, porque su material genético no está contenido dentro de un orgánulo acotado por membrana llamado núcleo. Los organismos en los otros reinos tienen núcleos dentro de sus células y se llaman eucariotas. Los procariotas tampoco tienen otro tipo de orgánulos, como cloroplastos, flagelos o mitocondrias. Fueron los primeros organismos en evolucionar, hace unos 3.5 millones de años. No fue hasta hace mil 500 millones de años que aparecieron los primeros eucariotas.

Se han nombrado al menos 7,643 especies de bacterias (Cuadro 7.1), pero hay muchas especies adicionales que aún no han sido descritas por microbiólogos. La diversidad de bacterias incluye especies capaces de explotar una gama fenomenal de oportunidades ecológicas y metabólicas. Muchos son descomponedores, que se encuentran en la biomasa “podrida”. Algunas especies son fotosintéticas, otras son quimiosintéticas y otras pueden utilizar prácticamente cualquier sustrato orgánico para su nutrición, ya sea en presencia o ausencia de oxígeno. Algunas bacterias pueden tolerar ambientes extremos, viviendo en aguas termales tan tórridas como 78°C, mientras que otras están activas hasta 400 m en hielo glacial.

Muchas especies bacterianas viven en simbiosis mutuamente beneficiosas (mutualismos) con organismos más complejos. Por ejemplo, algunos viven como comunidad en los rumenes de vacas y ovejas, y otros viven en el intestino humano, en ambos casos contribuyendo a la digestión de los alimentos. Otras bacterias, conocidas como Rhizobium, viven en las raíces de las plantas leguminosas (como los guisantes y los tréboles), donde fijan el gas nitrógeno atmosférico en una forma (amoníaco) que las plantas pueden usar como nutriente (ver Capítulo 5).

Muchas bacterias son parásitos de otras especies, causando diversas enfermedades. Por ejemplo, Bacillus thuringiensis es un patógeno de polillas, mariposas y moscas negras y se ha utilizado como insecticida biológico contra ciertas plagas en la agricultura y la silvicultura. Las especies de bacterias también causan enfermedades importantes en los seres humanos, incluyendo cólera, difteria, gonorrea, enfermedad del legionario, lepra, neumonía, escarlatina, sífilis, tétanos, caries, tuberculosis, tos ferina, la mayoría de los tipos de intoxicación alimentaria, y la “enfermedad carnívora” causada por una cepa virulenta de Estreptococos.

Protista

Los protistas incluyen una amplia gama de organismos eucariotas simples, que comprenden especies unicelulares y multicelulares. Los protistas incluyen foraminíferos, protozoos, mohos de limo y algas unicelulares y multicelulares. Este último grupo incluye las grandes algas conocidas como algas marinas, algunas de las cuales tienen más de 10 m de largo. El reino Protista está formado por 14 filos y alrededor de 60 mil especies nombradas, las cuales varían enormemente en su genética, morfología y función. Muchos biólogos creen que el Protista es un grupo general de grupos no tan estrechamente relacionados. Es probable que los protistas eventualmente se dividan en varios reinos debido a la acumulación de evidencia de diferencias clave entre los grupos y el reconocimiento de que los otros reinos eucariotas más complejos (hongos, plantas y animales) evolucionaron a partir de diferentes ancestros protistanos.

Varios filos de protistas, ampliamente conocidos como algas, son fotosintéticos. Estos grupos incluyen las diatomeas (Bacillariophyta), algas verdes (Chlorophyta), dinoflagelados (Dinoflagellata), euglenoides (Euglenophyta), algas rojas (Rhodophyta) y algas pardas como las algas marinas (Phaeophyta). Las algas son importantes productores primarios en ecosistemas marinos y de agua dulce. Algunas algas marinas se cosechan para extraer productos químicos conocidos como alginatos, que son aditivos importantes para muchos alimentos y cosméticos. Los fenómenos marinos poco comunes conocidos como “mareas rojas” son las floraciones de ciertos dinoflagelados que producen metabolitos extremadamente tóxicos.

Otros filos de los protistas son heterotróficos en su nutrición. Estos grupos incluyen los ciliados (Ciliophora), formas (Foraminíferos), mohos de limo (Myxomycota), amebas (Rhizopoda) y flagelados unicelulares (Zoomastigina). Los forams son microorganismos unicelulares que forman una concha arquitectónicamente compleja de carbonato de calcio, cuyos restos pueden acumularse a lo largo del tiempo geológico para formar un mineral conocido como tiza- los acantilados blancos de Dover en el sur de Inglaterra están hechos de restos de foram. Los tripanosomas son flagelados unicelulares que son responsables de la enfermedad del sueño, una enfermedad de los humanos y otros animales vertebrados. Ciertas especies de amebas son parásitos de animales, incluida la disentería amebiana en humanos. La Giardia ciliada causa una enfermedad transmitida por el agua conocida como diarrea del excursionista (o fiebre del castor), cuyo riesgo es una razón por la que incluso el agua natural de aspecto más limpio debe hervirse o desinfectarse de otra manera antes de beber.

Hongos

Este reino está formado por levaduras, que son microorganismos unicelulares, y hongos, que son multicelulares y filamentosos. Los hongos evolucionaron hace al menos 400 millones de años, pero pueden ser mucho más antiguos que eso porque sus restos no se fosilizan bien. Las células fúngicas excretan enzimas en su entorno, que luego digieren externamente materiales orgánicos complejos. El hongo luego ingiere los compuestos orgánicos simples resultantes. Todos los hongos son heterotróficos, la mayoría son descomponedores de materia orgánica muerta, mientras que otros son parásitos en plantas o animales. Existen tres divisiones principales (phyla) de los hongos, que se distinguen principalmente por sus medios de reproducción sexual. La reproducción asexual también es común.

Los cigomicetos (división Zygomycota) logran la reproducción sexual mediante la fusión directa de hifas (los tejidos filiformes de los hongos), que forman esporas en reposo conocidas como cigoesporas. Hay alrededor de 600 especies nombradas, las más familiares de las cuales son los moldes de pan, como Rhizopus, con su micelio esponjoso (una masa de hifas poco organizada).

Los ascomicetos (división Ascomycota) incluyen alrededor de 30,000 especies nombradas, algunas de las cuales se conocen comúnmente como hongo de copa o morrillo. Durante la reproducción sexual, los ascomicetos forman numerosos cuerpos microscópicos en forma de copa conocidos como asci, que se encuentran en estructuras carnosas especializadas llamadas ascocarpos. Las especies familiares incluyen levaduras, morillas y trufas, así como los patógenos que causan el tizón del castaño y la enfermedad del olmo holandés (ver abajo).

Los basidiomicetos (división Basiodiomycota) incluyen alrededor de 16,000 especies nombradas. La reproducción sexual involucra una estructura productora de esporas relativamente compleja conocida como basidio, que dependiendo de su forma puede llamarse hongo, bola hinchada, seta o hongo de plataforma. En Canadá, la mayor de estas estructuras es desarrollada por la bola hinchada gigante (Calvatia spp.), que tiene un basidio tipo bola con un diámetro de hasta 50 cm.

Los líquenes son mutualismos entre un hongo y una alga o una bacteria azul-verde. La mayor parte de la biomasa de líquenes es tejido fúngico, que proporciona hábitat y nutrientes inorgánicos para el socio fotosintético, que a su vez proporciona nutrición orgánica al hongo. Otro tipo de mutualismo, conocido como micorriza, implica una relación entre las raíces de las plantas y ciertos hongos. Esta relación es beneficiosa para la planta porque permite una absorción más eficiente de nutrientes inorgánicos del suelo, especialmente fosfato. Alrededor del 80% de las especies de plantas desarrollan micorrizas.

Los hongos son ecológicamente importantes porque son excelentes descomponedores, permitiendo reciclar los nutrientes y reduciendo la acumulación de biomasa muerta.

Diversos tipos de hongos son económicamente importantes porque estropean los granos almacenados y otros alimentos, son parásitos de plantas agrícolas o forestales, o causan enfermedades en humanos y otros animales. La tiña es una enfermedad de la piel, generalmente del cuero cabelludo, la cual es causada por diversos hongos. El hongo del tizón del castaño (Endothia parasitica) fue introducido accidentalmente en América del Norte y aniquiló al castaño nativo (Castanea dentata), que solía ser un árbol prominente y valioso en los bosques orientales. El hongo holandés de la enfermedad del olmo (Ceratocystis ulmi) es otro patógeno introducido que está matando olmos (especialmente olmo blanco, Ulmus americana).

Los hongos económicamente útiles incluyen algunas especies de levaduras que pueden fermentar azúcares en condiciones anaerobias (deficientes en O ₂), produciendo CO ₂ gaseoso y etanol. El CO ₂ eleva la masa de pan antes de hornear, mientras que los cerveceros aprovechan la producción de alcohol para elaborar cerveza y vino. Otros hongos se utilizan para fabricar queso, salsa de soja, tofu, aditivos alimentarios como el ácido cítrico, y antibióticos como la penicilina.

Algunos hongos formadores de hongos se cultivan como alimento, mientras que otras especies comestibles se recolectan de hábitats naturales. La especie más cultivada es el hongo del prado (Agaricus campestris), mientras que el hongo silvestre más preciado es la trufa extremadamente sabrosa (Tuber melanosporum). Algunos hongos silvestres contienen sustancias químicas que inducen alucinaciones, sentimientos de bienestar u otros estados mentales placenteros, y son buscados por personas para uso religioso o recreativo. Estos incluyen el agárico de mosca (Amanita muscaria), una especie muy extendida en Canadá y en otros lugares, y la psilocibina (Psilocybe spp.) de regiones más meridionales de América del Norte y Centroamérica. Algunos hongos silvestres son letalmente venenosos incluso cuando se comen en pequeñas cantidades. Las especies más tóxicas en Canadá son el ángel destructor (Amanita virosa) y el casquete mortal (A. phalloides).

Plantae

Las plantas son organismos fotosintéticos que fabrican sus alimentos utilizando la energía de la luz solar para sintetizar moléculas orgánicas a partir de las inorgánicas. Las plantas evolucionaron a partir de algas verdes multicelulares hace unos 430 millones de años, y las primeras del tamaño de un árbol aparecieron hace 300 millones de años. Las plantas son diferentes a las algas en que siempre son multicelulares, tienen paredes celulares ricas en celulosa, sintetizan una variedad de pigmentos fotosintéticos (incluyendo clorofilas y carotenoides), y utilizan el almidón como su principal medio de almacenamiento de energía. Las plantas son extremadamente importantes como fijadores fotosintéticos del CO ₂ en carbono orgánico, y son dominantes en los ecosistemas terrestres, donde las algas y las bacterias azul-verdosas son escasas. Las plantas se pueden separar en 12 divisiones, las cuales se agregan en dos grupos funcionales.

Las briófitas son plantas relativamente simples que carecen de tejido vascular y no tienen una cutícula cerosa que cubra su follaje, característica que restringe estas plantas a hábitats húmedos. Las briofitas consisten en lo siguiente:

• hepáticas (división Hepaticophyta), de las cuales hay alrededor de 6.500 especies
• musgos (Bryophyta), incluyendo alrededor de 10,000 especies, que son prominentes en algunos humedales, especialmente en los pantanos, donde la biomasa muerta de musgos de turba (especies de Sphagnum) se acumula como un material parcialmente descompuesto conocido como turba, que se extrae como acondicionador del suelo y fuente de energía
• Hornworts (Anthocerophyta), con 100 especies

Las plantas vasculares son relativamente complejas y tienen tejidos vasculares especializados en forma de tubo en sus tallos para conducir agua y nutrientes. Hay nueve divisiones de plantas vasculares:

• helechos batidores (división Psilophyta), que contienen varias especies
• musgos club y quillworts (Lycophyta), alrededor de 1,000 especies
• colas de caballo o juncos (Sphenophyta), 15 especies
• helechos (Pterophyta), 12.000 especies
• cícadas o palmas de sago (Cycadophyta), 100 especies
• gnetums (Gnetophyta), 70 especies
• ginkgo (Ginkgophyta), con una especie relicta (Ginkgo biloba)
• coníferas (Coniferophyta), incluyendo alrededor de 550 especies de abetos, cicutas, pinos, secuoyas, abetos, tejos y otros
• plantas con flores (Anthophyta), que contienen un conjunto diverso de alrededor de 235,000 especies

Las plantas con flores también se conocen como angiospermas, debido a que sus óvulos están encerrados dentro de una membrana especializada, y sus semillas dentro de una capa de semilla. Las coníferas, ginkgo y gnetums carecen de estas estructuras y se conocen como gimnospermas. En conjunto, las angiospermas y gimnospermas se conocen como plantas semilleras. Sus semillas se desarrollan a partir de una fusión entre células haploides especializadas conocidas como polen y óvulos, en un proceso llamado polinización.

Las plantas semilleras son extremadamente diversas en su forma y función. Las especies más altas son las secuoyas (Sequoia sempervirens), que pueden superar los 100 m de altura. La más pequeña es una planta acuática conocida como harina de agua (Wolffia spp.), solo del tamaño de una cabeza de alfiler. Muchas plantas semilleras viven menos de un año (estas son plantas “anuales”), mientras que la edad de otras puede superar los 4,500 años, por ejemplo, los pinos eristlecone más antiguos (Pinus aristata).

Muchas plantas con flores crecen como arbustos o árboles. Los tejidos leñosos rígidos en sus tallos proporcionan resistencia mecánica que permite que estas plantas crezcan altas contra las fuerzas de la gravedad y el viento. Otras angiospermas carecen de tejidos rígidos del tallo y crecen como plantas herbáceas que mueren de nuevo al suelo al final de la temporada de crecimiento.

Las especies de angiospermas son cultivos importantes en la agricultura, mientras que los árboles de coníferas y angiospermas son prominentes en la silvicultura. Las plantas también son económicamente importantes como fuentes de bioquímicos en la industria y la medicina, y porque proporcionan el alimento y hábitat que requieren tantos otros organismos, incluyendo muchos animales que son utilizados por las personas como alimento.

Animalia

Los animales son organismos multicelulares, y la mayoría son móviles durante al menos alguna etapa de su historia de vida, teniendo la capacidad de moverse para buscar alimento, dispersarse o reproducirse. Los animales son heterótrofos: deben ingerir su alimento, consumiendo en última instancia los productos fotosintéticos de plantas o algas.

La mayoría de los animales (excepto las esponjas) tienen sus células organizadas en tejidos especializados que se organizan aún más en órganos. Casi todos los animales se reproducen sexualmente, proceso que implica la unión de gametos haploides de un macho y una hembra para producir un óvulo fertilizado. Los animales comprenden la mayor parte de las especies identificadas de organismos, siendo los insectos el grupo más diverso. Aparte de estas amplias generalizaciones, los animales son extremadamente diversos en su forma y función. Varían en tamaño desde las ballenas azules más grandes (Balaenoptera musculus), que pueden alcanzar 32 m de longitud y 136 toneladas de peso, hasta los escarabajos y ácaros del suelo más pequeños, que miden menos de 1 mm de largo y pesan algunos miligramos.

El reino animal incluye alrededor de 35 filos. La mayoría ocurren en hábitats marinos, con un número menor en agua dulce y en tierra. Todos los animales en todos los filos excepto uno se consideran invertebrados (sin espina dorsal), mientras que el filo Chordata incluye a los vertebrados, animales con columna vertebral. A continuación se describen los filos más destacados.

• Las esponjas (phylum Porifera) incluyen un grupo marino de alrededor de 5,000 especies más 150 especies de agua dulce. Las esponjas son animales simples, sésiles (no móviles) como adultos, sin diferenciación de tejidos en órganos. Se alimentan por filtro de materia orgánica suspendida en su hábitat acuoso. El lento flujo de agua a través de las esponjas es impulsado por células superficiales que utilizan flagelos, pequeñas estructuras parecidas a látigos, para mover el agua sobre su superficie.

• Los cnidarios (phylum Cnidaria) incluyen alrededor de 9,000 especies, casi todas las cuales son marinas. Los grupos familiares incluyen corales, hidroides, medusas y anémonas de mar. Los cnidarios tienen una estructura corporal simple y gelatinosa. Presentan simetría radial, lo que significa que una sección transversal en cualquier dirección a través de su eje central produce dos partes que son imágenes especulares. Las medusas son animales que nadan débilmente o flotan, con una forma corporal conocida como medusa. La mayoría de los demás cnidarios son sésiles como adultos, estando unidos a un sustrato inferior. Los cnidarios son carnívoros que utilizan tentáculos que hacen sonar la boca para capturar presas, a menudo después de someter a la víctima al picarla con células especializadas. Los corales desarrollan un marco protector de carbonato de calcio y son importantes organismos formadores de arrecifes.

• Las lombrices planas y tenias (phylum Platyhelminthes) incluyen alrededor de 12,000 especies de animales de cuerpo blando en forma de cinta. Muchos gusanos planos son carroñeros de vida libre o depredadores de animales pequeños, mientras que las tenias y trematodos son parásitos internos de animales más grandes, incluidos los humanos.

• Los nematodos (phylum Nematoda) incluyen 12,000 especies de pequeñas criaturas parecidas a gusanos. Estos animales son redondos en sección transversal y abundan en casi todos los hábitats que contienen otras formas de vida, que van desde hábitats acuáticos hasta desierto. Muchas especies son parásitos, que viven en o sobre sus huéspedes. Prácticamente todas las plantas y animales son parasitados por una o más especies de nematodos, que a menudo se especializan para un huésped en particular. Las especies de anquilostomas, lombrices intestinales y lombrices intestinales son parásitos importantes de los humanos. La lombriz intestinal de Trichinella causa una enfermedad dolorosa conocida como triquinosis, mientras que Filaria causa filariasis, una enfermedad tropical.

• Los gusanos verdaderos (phylum Annelida) incluyen alrededor de 12,000 especies de animales tubulares, segmentados y de cuerpo blando. La mayoría de los gusanos son marinos, pero otros ocurren en hábitats terrestres húmedos y de agua dulce. Los gusanos se dividen en tres grupos principales: gusanos de cerdas o poliquetos, gusanos u oligoquetos típicos (incluidas las lombrices de tierra) y sanguijuelas o hirudineanos. La mayoría se alimenta de materia orgánica muerta, pero las sanguijuelas son parásitos chupadores de sangre de animales más grandes. Las lombrices de tierra brindan un servicio importante al ayudar a reciclar la biomasa muerta en muchos hábitats terrestres.

• Los moluscos (phylum Mollusca) comprenden alrededor de 85,000 especies de almejas, sepias, pulpos, ostras, vieiras, babosas, caracoles y calamares. Muchos tienen una capa dura de carbonato de calcio que protege las partes blandas del cuerpo. Otros moluscos, como el calamar y el pulpo, carecen de esta cáscara dura. Los moluscos son más abundantes en hábitats marinos y de agua dulce, con relativamente pocas especies terrestres. La mayoría son herbívoros o carroñeros, pero algunos son depredadores. Diversas especies son utilizadas por los humanos como alimento, y varias producen perlas, utilizadas para hacer joyas. Algunas babosas y caracoles son plagas en la agricultura, mientras que otros son hospedadores alternativos para ciertos parásitos, como el parásito tropical que causa esquistosomiasis en humanos.

• Los artrópodos (phylum Arthropoda) constituyen el mayor grupo de organismos. Hay más de un millón de especies nombradas y probablemente millones de otras que aún no han sido descritas. Los artrópodos tienen un esqueleto exterior (exoesqueleto) hecho de un polisacárido conocido como quitina, con sus partes del cuerpo segmentadas para permitir el movimiento. Tienen al menos tres pares de patas. Los grupos más abundantes son las arañas y ácaros (clase Aracnida), crustáceos (Crustáceos), ciempiés (Chilopoda), milpiés (Diplopoda) e insectos (Insecta). Los insectos por sí solos constituyen más de la mitad de todas las especies nombradas. Los artrópodos son de gran importancia económica, ya que algunas especies son utilizadas por las personas como alimento (como la langosta), y otras utilizadas para producir alimentos (como la miel de ciertas abejas). Las termitas dañan edificios al comer madera, mientras que varios insectos son plagas en la agricultura. Especies de mosquitos, moscas negras, pulgas y garrapatas propagan enfermedades de humanos y otros animales, incluyendo malaria, fiebre amarilla, encefalitis y peste.

• Los equinodermos (phylum Echinodermata) incluyen alrededor de 6,000 especies de animales marinos, como estrellas quebradizas, dólares de arena, estrellas de mar, pepinos de mar y erizos de mar. Los equinodermos tienen simetría radial cuando son adultos. La mayoría tiene un exoesqueleto de carbonato de calcio, algunos están cubiertos con proyecciones espinosas y algunos se mueven usando grandes cantidades de pies pequeños de tubo. Los erizos de mar y los pepinos de mar se cosechan como una fuente menor de alimento, popular en algunos países asiáticos.

• Los cordados (phylum Chordata) son el grupo de animales más familiar. Los caracteres distintivos (en al menos la fase embrionaria) incluyen un cordón nervioso hueco que discurre a lo largo de la superficie dorsal (superior) y una estructura dorsal flexible, similar a una barra (la notocorda), que es reemplazada por la columna vertebral en adultos. Hay alrededor de 63 mil especies de cordados, divididas entre tres subfilos. Los tunicados (Urochordata) están compuestos por alrededor de 1,000 especies de animales marinos, incluyendo uvas marinas y melocotones marinos. Los tunicados tienen una pequeña notocorda y los adultos son filtro-alimentadores sésiles. Las lancetas (Cephalochordata) constan de 23 especies de animales marinos que se alimentan con filtro, los cuales tienen un cuerpo largo y comprimido lateralmente. Los vertebrados (Vertebrata) comprenden casi todas las especies del grupo, la mayoría de las cuales tienen una columna vertebral cuando son adultos. Las clases principales de vertebrados vivos son las siguientes.
  • Los peces sin mandíbula (clase Agnatha) incluyen 63 especies de lampreas y peces hagfish, que evolucionaron por primera vez hace 470 millones de años. Estos animales marinos o de agua dulce tienen una notocorda y un esqueleto de cartílago.

  • Los peces cartilaginosos maxilares (clase Chondrichthyes) constan de 850 especies de cazón, rayas, tiburones y patines, todos los cuales se encuentran en hábitats marinos. Los peces cartilaginosos evolucionaron hace más de 410 millones de años.

  • Los peces óseos (clase Osteichthyes) incluyen alrededor de 30,500 especies de peces típicos, como bacalao, salmón, atún y guppies. Los primeros peces óseos evolucionaron hace unos 390 millones de años.

  • Los anfibios (clase Amphibia) constan de 6,515 especies de ranas, salamandras, sapos y cecilios sin patas. Los primeros anfibios evolucionaron hace unos 330 millones de años. Las primeras etapas de la historia de vida (huevo y larva) son acuáticas, pero las etapas adultas de muchas especies pueden vivir en hábitats terrestres.

  • Los reptiles (clase Reptilia) incluyen 8,734 especies de cocodrilos, lagartos, serpientes y tortugas. Los reptiles evolucionaron por primera vez hace unos 300 millones de años. Los grupos extintos incluyen los dinosaurios, plesiosaurios y pterosaurios, el último de los cuales se extinguió hace unos 65 millones de años. Los reptiles fueron los primeros animales completamente terrestres, capaces de completar todas las etapas de su historia de vida en tierra (aunque algunas especies, como las tortugas, son altamente acuáticas como adultos). Los reptiles tienen la piel seca y ponen huevos en tierra. Sus crías son versiones en miniatura de los adultos.

  • Las aves (clase Aves) constan de 9.990 especies, las cuales evolucionaron por primera vez hace unos 225 millones de años a partir de pequeños ancestros dinosaurios. Las aves son homeotérmicas (de sangre caliente), están cubiertas de plumas, ponen huevos de cáscara dura y tienen una cubierta cachonda de las mandíbulas conocida como pico. La mayoría de las especies pueden volar, siendo las excepciones las aves más grandes, los pingüinos y muchas especies que evolucionaron en islas carentes de depredadores.

  • Los mamíferos (clase Mammalia) constan de 5,487 especies, que evolucionaron por primera vez hace unos 220 millones de años (los primeros mamíferos fósiles son difíciles de distinguir de los reptiles). Los mamíferos se hicieron prominentes tras la extinción de los últimos dinosaurios, hace unos 65 millones de años. Los mamíferos son homeotérmicos, tienen al menos algo de pelo en su cuerpo, alimentan a sus crías con leche y tienen una doble circulación de la sangre (es decir, un corazón de cuatro cámaras y sistemas circulatorios completamente separados para la sangre pobre en oxígeno y rica en oxígeno). Hay tres grupos principales de mamíferos: Los monotremes son algunas especies de mamíferos ponedores que viven en Australia y Nueva Guinea: el ornitorrinco y varias especies de equidnas. Los marsupiales tienen jóvenes vivos que al nacer se encuentran en una etapa extremadamente temprana de desarrollo. Después del nacimiento, los pequeños crías migran a una bolsa especial (el marsupium) en el vientre de la madre donde se desarrollan aún más mientras se alimentan de leche. Ejemplos de marsupiales incluyen canguros, koalas y wallabies, que viven solo en Australia, Nueva Guinea e islas cercanas, y la zarigüeya de las Américas. Los mamíferos placentarios incluyen muchas especies familiares de América, África y Eurasia. Los mamíferos placentarios dan a luz jóvenes vivos que son amamantados por la madre. Los humanos son una especie de mamífero placentario.