Revisión actual del 17:04 29 ene 2022

Aquí, tenochcas, aprenderéis cómo empezó

la renombrada, la gran ciudad,

México –Tenochtitlan,

en medio del agua, en el tular,

en el cañaveral, donde vivimos,

donde nacimos,

nosotros los tenochcas.

Crónica Mexicáyotl.

Ciertamente los tenochcas estaban muy orgullosos de su ciudad, pero es muy evidente que también lo estaban del agua, del tular y de todo su ambiente. Pero eso no se restringe a esta etnia; a donde miremos, los mayas, los yaqui, los purépechas y todas nuestras etnias se hicieron, se han hecho uno con su ambiente. Nosotros los mexicanos actuales deberíamos estar interesados en nuestra biodiversidad simplemente porque constituye parte fundamental de nuestro ambiente y porque de allí obtenemos una gran diversidad de materiales que nos dan sustento, nos protegen y nos brindan gran riqueza espiritual. No deberíamos necesitar más aliciente para estudiarla, pero si alguien requiere de más argumentos, podemos remitirnos a los agricultores, los ganaderos, pescadores, las recolectoras de hongos, los científicos, los economistas y toda una interminable lista de personas (incluidos nosotros), que obtenemos diversos beneficios de nuestra riqueza biológica.

Caracterización de biodiversidad

El concepto de diversidad, privado de contexto, significa variedad, disparidad; conjunto o gama de cosas distintas. Aplicado en la ciencia de la biología, se acuña el término de diversidad biológica.

En 1992, durante la Cumbre de Río de Janeiro, en Brasil, la Convención sobre Diversidad Biológica de la Agenda XXI, definió el concepto de Diversidad Biológica como "La variabilidad de organismos de cualquier fuente, incluidos, entre otras cosas, los ecosistemas terrestres y marinos y otros ecosistemas acuáticos y los complejos ecológicos de los que forman parte; comprende la diversidad dentro de cada especie, entre especies y de los ecosistemas". Posteriormente, el término diversidad biológica se sintetizó en biodiversidad. En México, la Comisión para el Estudio de la biodiversidad (CONABIO), la define como la variedad de la vida. Este concepto incluye varios niveles de la organización biológica. Abarca a la diversidad de especies de plantas, animales, hongos y microorganismos que viven en un espacio determinado, a su variabilidad genética, a los ecosistemas de los cuales forman parte estas especies y a los paisajes o regiones en donde se ubican los ecosistemas. También incluye los procesos ecológicos y evolutivos que se dan a nivel de genes, especies, ecosistemas y paisajes

De la biodiversidad dependen muchos de los aspectos de nuestra vida. La producción de oxígeno atmosférico, la capacidad productiva de los suelos y la conservación del agua están íntimamente ligadas al mantenimiento de la diversidad biológica. La riqueza de genes, especies y ecosistemas es la fuente de una gran cantidad de productos fundamentales para el bienestar del ser humano tales como alimento, vestido y medicamentos; del mismo modo, la riqueza cultural de nuestro planeta está íntimamente ligada a la biodiversidad, enriqueciéndose mutuamente (ver figura 1).

Niveles de biodiversidad: genético, ecológico y biogeográfico

El primer nivel, la diversidad genética es la variación existente entre distintas versiones (alelos) de las unidades de herencia (genes) de los individuos de una especie (ver figura 2). Las diferencias heredables constituyen la materia prima sobre la cual las fuerzas evolutivas (por ejemplo, la selección natural o la deriva genética) han moldeado la variada complejidad de los seres vivos. La diversidad de especies es el número de especies diferentes que conviven en un área geográfica determinada. En ocasiones, la diversidad de especies se denomina también riqueza de especies cuando se hace referencia a un grupo o taxón particular, por ejemplo, se habla de la riqueza de especies de orquídeas o de la riqueza de vertebrados. Finalmente, la diversidad ecológica es la variedad de comunidades y ecosistemas que se presentan en determinadas áreas; incluyen a las especies que los componen, los papeles ecológicos que desempeñan (procesos e interacciones) y los cambios en la composición de especies de una región a otra.

El nivel genético de la biodiversidad.

En temáticas previas hemos discutido algunos aspectos genéticos como los principios de Mendel y la deriva génica; pues bien, un concepto relacionado y que nos vendría bien mencionar para la cabal comprensión de este apartado, es el Acervo génico o Poza génica. El acervo génico es un concepto abstracto que se refiere a la suma de todos los genes con todos los alelos presentes en una especie o en una población. Así, si pensamos en el acervo génico de la humanidad, tendríamos todos los genes con todos los alelos presentes en la especie humana: imagina una especie de crisol que, por ejemplo contuviera todos los rasgos existentes de pelo: todos los grosores; todos los grados de ensortijamiento, desde nulo (totalmente lacio), hasta totalmente rizado; todos los colores; todas las posibles abundancias, desde muy tupido hasta muy ralito, etc. Y así para todos los rasgos, incluyendo rasgos fisiológicos y metabólicos. Pues bien, este concepto es aplicable a toda especie, de modo que podemos hablar del acervo génico del oso polar (Ursus maritimus), del acervo génico del cacao (Theobroma cacao), de la poza génica del hongo sagrado Psilocybe mexicana.

De este modo, el acervo génico de toda especie y de toda población es más o menos rico y su agotamiento o empobrecimiento pone en riesgo de extinción a la población o incluso a la especie. Debemos tener claro que si bien toda especie tiene una distribución geográfica, puede haber poblaciones relativamente asiladas del resto, por lo que no todas las poblaciones de una especie comparten la misma riqueza genética de la especie. Dada nuestra definición de biodiversidad, podemos afirmar que la variabilidad genética de las poblaciones y de las especies forma parte de la riqueza de formas de vida, y por lo tanto, forman parte de la biodiversidad.

El estudio de la diversidad de genética de las especies no es algo muy socorrido, sobre todo porque los costos son elevados; no obstante, muchos cultivos justifican el gasto, tal es el caso del maíz. En efecto, la CONABIO desarrolló un proyecto llamado “Proyecto Global de Maíces Nativos”, dentro del cual el equipo liderado por Artega (2015) estudió la variabilidad genética de 46 razas de maíz de México, así como sus afinidades a la altitud, la latitud y la longitud, encontrando una distribución geográfica como la del mapa representado en la figura 3.

Este es un interesante ejemplo que nos pone en claro dos cosas; la primera es que las diferencias entre cada raza de maíz son de tipo genético, lo cual habla de la riqueza genética de la especie, pues podemos suponer que de una variedad de semillas los humanos seleccionaron aquéllas que mejor prosperaron en cada ambiente determinado (tipo de suelo, régimen de lluvias, marcha anual de la temperatura, etc). De aquí se genera la nueva raza de maíz que tiene en su DNA codificadas las proteínas y enzimas que le permitirán explotar eficientemente cada ambiente particular. Así,cada raza tendrá adaptaciones importantes y compartidas, que les permitirán hacer frente a cada ambiente particular; pero por nuestro conocimiento de los procesos genéticos, podemos estar seguros de algo: dentro de cada raza de maíz citado, también existe variabilidad.

Desde la primera parte del siglo pasado se sabe que las especies pueden presentar una variación geográfica. Un ejemplo muy conocido es el de la serpiente ratonera, Elaphe obsoleta, la cual en su distribución en los Estados Unidos puede presentar 6 subespecies, las cuales se interfecundan en las áreas de sobrelapamiento (donde coexisten dos o más subespecies) (ver figura 4).

Pero existe diversidad que solo podemos atestiguar por métodos bioquímicos; por ejemplo, Lewontin y Hubby, estudiaron la variación en la composición bioquímica de ocho enzimas de Drosophila pesudoobscura, encontrando una elevada diversidad, la mayoría de las cuales, no obstante, cumplían con su función catalizadora.

Un gigantesco e involuntario experimento acerca de la variabilidad genética en bacterias ha sido realizado por la especie humana, ya que desde la aplicación comercial de los antibióticos, hemos estado seleccionando bacterias cuya carga hereditaria les permite sobrevivir en presencia de algunas de estas sustancias. Por poner un solo ejemplo, un estudio en Inglaterra revela que la resistencia de Staphylococcus aureus a la penicilina G era de 10%; tras 6 años de aplicación, la resistencia se incrementó a 60% y en la actualidad ronda el 90% (La penicilina G fue el primer antibiótico puesto a la venta en la década de 1950, aunque fue descubierta por Alexander Fleming en 1928).

Así, la diversidad genética está determinada por la homogenidad o heterogeneidad de alelos. Desde luego que existe una diversidad de razones que llevan a esta heterogeneidad u homogeneidad genética: Procesos de alta inmigración para la heterogeneidad y de aislamiento reproductivo o de cuello de botella para la homogeneidad,

Desde el punto de vista de potencial evolutivo, es mas conveniente que la población posea una relativamente alta variabilidad genética; suficiente para tener capacidad de respuesta ante los cambios en el ambiente, pero no tan alta que tenga problemas de apareamiento y/o reproducción. Ejemplos interesantes lo constituyen las especies con mayor motilidad (la motilidad se refiere a la capacidad de movimiento) como insectos alados, aves y murciélagos.

Un estudio realizado simultáneamente en los Estados Unidos y México por McCracken y asociados con el murciélago migratorio Tadarida brasiliensis mexicana arrojó como resultado una alta diversidad genética (ver figura 5). Se estudiaron hasta 38 loci polimórficos en ocho colonias durante el verano, que pasan en los Estados Unidos; y cuatro durante el invierno, que pasan en México, luego de viajar cientos de kilómetros. Se encontró una elevada riqueza genética, además de que no existe diferencia significativa en la frecuencia de los alelos estudiados para las 12 colonias. Los investigadores consideran que esta elevada heterogeneidad genética se mantiene gracias al frecuente intercambio de individuos entre las poblaciones de estos mamíferos voladores, que evita la endogamia y el aislamiento reproductivo.

El caso opuesto, con una poca variabilidad genética, puede presentar problemas de homocigocidad para alelos antiadaptativos en el ambiente local, e incluso para cualquier ambiente dentro de la distribución de la especie. Un caso estudiado es el de los leones del Ngorongoro (ver figura 6), que es una extensa llanura en el interior de un cráter en Tanzania, África. Dicho cráter es la caldera volcánica incólume más grande del mundo, con 9 a 12 kilómetros de ancho (no es totalmente circular), 670 metros de profundidad e incluye una laguna y un río. Durante cientos de años, la población de leones en el interior del cráter estuvo relativamente aislada, pero una multitud de factores han venido a acentuar esta situación de endogamia: en primer lugar, la poca inmigración que existía ha sido interrumpida debido a la colonización de las laderas externas del volcán por los Masai; en segundo lugar, en 1962 una plaga eliminó a 77 de los 87 leones que vivían en el cráter. La población se ha restablecido a partir de la endogamia de esos 10 sobrevivientes, aunque entre 1966 – 1968 hubo 7 inmigrantes y uno mas en 1993. Ni un solo inmigrante más desde entonces. Para empeorar las cosas, en la década de 1990 murieron más leones debido a algunos brotes de la enfermedad, probablemente por contacto con los perros de los Masai.

Debido a ello, actualmente todos los individuos son familiares. El resultado es una baja diversidad genética, una alta anormalidad espermática, elevada mortalidad de crías por malformaciones, así como un elevado porcentaje de individuos susceptibles a infecciones. Los investigadores están actualmente tratando de introducir leones de otras localidades que aporten un flujo genético fresco. En efecto, las autoridades del Tanzania National Parks, junto con el Prof. Craig Packer, están escogiendo cuidadosamente leones (principalmente hembras), de otras zonas externas al Ngorongoro para incrementar la variabilidad genética en la población local y evitar así su extinción.

Lo anterior nos lleva a concluir que la diversidad genética es importante, pero su resultado, el fenotipo o características apreciables de los individuos, es lo definitorio para los procesos evolutivos. Con esto, lo que queremos decir es que existen manifestaciones genéticas que permiten una mayor adaptación al ambiente reinante, pero también existen otras que pueden ser antiadaptativas o letales, así como neutras. De modo que la condición de homocigosis o heterocigosis por lo general no resulta de procesos aleatorios, sino que en muchos casos pasa por el tamiz de la selección natural.

Para redondear esta idea de la biodiversidad genética, debemos recordar dos cosas:

La primera, es que la diversidad de todas las especies en cuanto a la aparición de alelos nuevos está determinada por las mutaciones, aunque la recombinación y el entrecruzamiento proveen de combinaciones nuevas de los alelos ya existentes en las especies con reproducción sexual.

La segunda, tiene que ver con el resultado de la diversidad genética, ya que la presencia de diversos alelos en cada gen, brinda a las especies una gran plasticidad, debido a que ante un ambiente discontinuo y cambiante, las poblaciones poseen diversas manifestaciones fenotípicas que pueden llegar a tener éxito en microambientes específicos. La conclusión es que la diversidad genética de las poblaciones les permite mayores posibilidades de persistir ante eventualidades ambientales.

El Nivel Ecológico de la Biodiversidad

Como acabamos de ver, el nivel genético de la biodiversidad está relacionado con la población, y por lo tanto con las especies, pero el siguiente nivel propuesto en nuestro Programa Indicativo da un gran salto y pasa al nivel ecológico, que obviamente incluye a la comunidad y al ecosistema. De manera que para abordar dicha temática lo haremos de esa manera: revisaremos primero la comunidad y algunas de sus propiedades emergentes, y luego haremos lo propio con el ecosistema.

La Comunidad. La definición más amplia de comunidad es "conjunto de poblaciones que coexisten en tiempo y espacio". La comunidad tiene una serie de atributos que no son propios de cada especie particular y únicamente tienen sentido con referencia al nivel de organización de la comunidad. Tradicionalmente, se han mencionado cinco propiedades emergentes que son:

1. Diversidad de especies. Da respuesta a una de las primeras preguntas que surgen al estudiar la comunidad: ¿Qué especies de plantas y animales viven en ésta comunidad en particular? Esta lista de especies es una medida simple de la riqueza de especies, o diversidad de especies.

2. Forma de crecimiento y estructura. Podemos describir el tipo de comunidad mediante categorías mayores de formas de crecimiento: árboles, arbustos, hierbas y musgos. Más aún, podemos detallar las formas de crecimiento en categorías tales como árboles de hoja ancha y árboles con hojas en forma de aguja. Estas distintas formas de crecimiento determinan la estratificación, o capas verticales de la comunidad.

3. Dominancia. Podemos observar que no todas las especies en la comunidad son igualmente importantes al determinar su naturaleza. A pesar de los cientos de especies que puedan estar presentes en la comunidad, relativamente pocas ejercen una mayor influencia en su control, debido a su tamaño, cantidad o actividades. Las especies dominantes son aquéllas que tienen un gran éxito ecológico y que determinan en gran medida las condiciones bajo las cuáles las especies deben crecer.

4. Abundancia relativa. Es una medición de la proporción relativa de las diferentes especies en la comunidad.

5. Estructura trófica. Este punto responde a la pregunta ¿Quién se come a quién? Las relaciones de alimentación de las especies en la comunidad determinará el flujo de materia y energía desde los vegetales, a los herbívoros y a los carnívoros.

Los cinco atributos pueden presentar cambios temporales o espaciales y con frecuencia tales cambios son de tipo evolutivo, presentándose el proceso de sucesión, que implica el desarrollo de comunidades de gran estabilidad, denominadas comunidades clímax.

Los estudios de la comunidad difícilmente pueden ser muy completos; la gran dificultad para estudiar todas y cada una de las especies presentes, así como sus relaciones, hace que prácticamente todo estudio de la comunidad sea parcial.

Por ejemplo, en un estudio de comunidad realizado en una zona de reforestación en la Sierra del Ajusco , rodeado por un Bosque Aciculifolio (con hojas en forma de aguja). La composición florística del bosque incluye diversas especies de pino: Pinus montezumae, P. hartwegii, P. patula y P. radiata, así como ciprés (Cupressus sp.) y abeto (Abies religiosa).

En la zona de pastizal, predominan las gramíneas Mulhenbergia macroura y Stipha ictize, encontrándose además algunos arbustos de la familia de las compuestas como Bacharis glutinosa, así como algunas plantas anuales.

Entre la fauna, se encuentra una gran diversidad de insectos, reptiles como lagartijas del género Sceloporus, serpiente de cascabel enana (Sistrurus sp.) y zencoate (Pituophis depei) (ver figura 7). Entre las aves, se encontraron diversas canoras, corredoras, columbiformes y depredadoras: Dendrortyx barbatus, D. Macroura, Colinus virginianus, Pipilo torquatus, Vireo manus y Tyto alba.

Entre los mamíferos, se cita al lince (Lynx rufus), comadreja (Mustela frenata), zorrillo (Mephitis macroura), mapache (Procyon lotor), conejo castellano (Sylvilagus floridanus), conejo de los volcanes (Romerolagus diazi), así como diversos roedores.

El trabajo estuvo dirigido a estudiar la comunidad de roedores en el pastizal, de los que se registraron 5 especies: ratón de los volcanes (Neotomodon alstoni), metorito (Microtus mexicanus) (Figura 8), ratón de campo (Peromyscus maniculatus), ratón orejudo (Reithrodontomys megalotis) y ratón casero (Mus musculus). Durante un muestreo en verano, se obtuvieron los datos de la tabla 1.

Desde un punto de vista estricto, se trata de una sola comunidad, puesto que todas las especies coinciden en tiempo y espacio; no obstante, por comodidad, los ecólogos pueden fácilmente referirse a tres comunidades: el bosque aciculifolio, la zona de pastizal y la comunidad de roedores (forma de crecimiento y estructura). La dominancia es clara en los tres casos: en el bosque las especies dominantes son los pinos; en el pastizal, Mulhenbergia macroura domina por su tamaño y abundancia; y en la comunidad de roedores las dos especies más dominantes son Microtus mexicanus y Neotomodon alstoni.

Finalmente, entre los depredadores encontramos al búho, al lince, la comadreja, la serpiente de cascabel, zencoate, lagartija y ocasionalmente zorrillo y mapache. Entre los herbívoros, tenemos al resto de las aves, así como los demás mamíferos (estructura trófica).

Como puede inferirse, variaciones relativamente pequeñas en la diversidad de especies, así como en su abundancia, provocaría variaciones considerables en la comunidad. Se llega incluso al extremo (bastante cercano a la realidad), de afirmar que no existen dos comunidades idénticas.

Nivel de ecosistemas. Un ecosistema es la unidad funcional en la cual la energía y los nutrientes fluyen entre el medio físico (abiótico) y una comunidad de organismos (medio biótico). Los componentes abiótico y biótico interactúan entre sí produciendo una interdependencia compleja que mantiene al ecosistema en un equilibrio dinámico. Una alteración pequeña en uno de los factores puede romper este equilibrio y causar una perturbación en todo el ecosistema.

Es fácil darnos cuenta de cómo los factores abióticos pueden influir en la comunidad biótica; frecuentemente las bajas o altas temperaturas matan a muchos organismos, también lo causa un incendio en el bosque, o un ciclón que destruye los árboles en una selva. Pero en realidad la relación es en ambos sentidos y, los organismos pueden producir cambios en el medio abiótico, así como también el medio abiótico los afecta a ellos. Por ejemplo, la atmósfera terrestre originalmente no tenía oxígeno libre, pero cuando aparecieron los primeros organismos fotosintéticos empezaron a producir oxígeno que gradualmente fue suministrado a la atmósfera y, de esta manera, los organismos fotosintéticos alteraron las condiciones primitivas de la atmósfera en forma tan drástica que el oxígeno pasó de ser inexistente en forma libre en la atmósfera a una concentración actual de 21 por ciento.

Las plantas también contribuyen a modificar el ambiente mediante la formación y fertilidad del suelo; las selvas densas regulan la humedad ambiental, la temperatura y la cantidad de luz que puede alcanzar el suelo; además generan una considerable cantidad de oxígeno producto de la fotosíntesis, que tiene importancia planetaria.

El flujo de energía y los componentes del ecosistema ya han sido estudiados en el curso de Biología II, de modo que no son tema de discusión en esta asignatura. Los aspectos que nos interesa abordar están relacionados con la riqueza de ecosistemas en el planeta. Una manera de abordarlo puede ser imaginando que desde fuera del planeta pudiésemos seguir las trazas del metabolismo; es decir, tener una medida del metabolismo en el planeta, y con esa información trazar un mapa tridimensional de la distribución de las formas de vida en la Tierra. Por supuesto que ese mapa sería la biósfera, la que podemos definir como “la capa de la Tierra donde existen seres vivos”; pero esa capa no es homogénea. En efecto, si consideramos la corteza terrestre, tenemos que algunos organismos viven exactamente sobre la superficie; algunos permanecen en el aire, volando durante horas cada día; otros viven bajo la superficie, llegando a extremos impresionantes, como unas bacterias recién descubiertas (ver figura 8), que miden de 20 a 150 nanómetros, lo que las convierte en los seres vivos más pequeños del planeta, y que viven a unos 5.5 Km. bajo la superficie del suelo, soportando temperaturas de hasta 169 °C (Figura 9). Debemos considerar además que la superficie continental no es plana, sino que es bastante irregular, encontrando elevaciones que, como en el caso del Everest llegan a alcanzar casi 9 Km. sobre el nivel del mar.

Por otra parte, si consideramos las masas acuáticas, tenemos que muchas especies viven en ella a profundidades variables. Algunos viven casi en la superficie; otros un poco por debajo; otros en aguas medias; unas más viven pegados al fondo, incluso en los más profundos abismos oceánicos a unos 11 Km. de profundidad; algunos más viven enterrados bajo el fondo marino, e incluso algunas viven en ambientes donde surge lava volcánica del interior del planeta o hidrocarburos gaseosos que estos organismos utilizan para obtener la energía necesaria para mantenerse con vida e incluso crear ecosistemas basados en energía no luminosa.

Como una confirmación de que nuestros conceptos son correctos, estamos de acuerdo en que en todos estos ambientes existen unidades funcionales que denominamos ecosistemas, y en todos encontramos comunidades interactuando con el ambiente no vivo; asimismo, podemos ubicar los niveles tróficos que conocemos (productores, consumidores y desintegradores). De este modo, toda esa capa de vida que es la biosfera está integrada por un complicado mosaico de ecosistemas, todos ellos con cierta interdependencia y todos únicos e irrepetibles.

El Nivel Biogeográfico de la Biodiversidad

La CONABIO (Comisión Nacional para el Estudio de la Biodiversidad) establece como niveles de biodiversidad tres: biodiversidad genética, biodiversidad de especies y biodiversidad de ecosistemas. Una revisión de la literatura sobre el tema no arroja luz sobre un nivel biogeográfico de la biodiversidad. No obstante, haremos una breve reflexión sobre el asunto.

En los contenidos previos ya discutimos los tres niveles señalados por la CONABIO y en la diversidad de ecosistemas señalamos que estos están constituidos en un complejo mosaico interconectado y mencionamos que posiblemente no existan dos ecosistemas idénticos; esto es debido al amplio rango de variabilidad de los tres grupos de factores que los constituyen: físicos, químicos y biológicos. Los factores físicos como el clima (que incluye, entre otros parámetros a la temperatura, la precipitación pluvial y el viento), cambian según la latitud y la altitud, que son factores geográficos; la disponibilidad de sales en el suelo, así como el pH son factores químicos de origen geológico, que también tienen un componente geográfico. El tercer factor, la biota, no es universal; es decir, aunque el planeta está poblado por seres vivos, prácticamente ninguno tiene distribución planetaria, ni el hombre y su fauna asociada (ratas, ratones, perros, gatos, cabras, etc.), se encuentran en toda la biosfera. Esto tiene sentido, ya que los procesos evolutivos están determinados por ambientes específicos y especies biológicas con una variabilidad genética determinada en cortes específicos de tiempo, por lo que en general, tanto la especiación como la extinción de fondo son eventos locales. De tal modo que al igual que tenemos los tres niveles de diversidad (genética, de especies y ecológica), también tenemos diversidad en la distribución de las especies (determinada por sus capacidades de dispersión), y sus comunidades en la superficie planetaria. Por lo antes mencionado, en el mundo real tenemos que en cada masa terrestre encontramos especies restringidas a islas, valles, cordilleras, continentes o masas acuáticas. Por lo tanto, es apropiado decir que existe una distribución de la biota determinada por la geografía. Esto da como resultado patrones biogeográficos de distribución de las formas de vida en el planeta; pero son eso, patrones, que discutiremos formalmente en la siguiente temática: Patrones de biodiversidad.

Como parte de la reflexión sobre el posible nivel biogeográfico de la biodiversidad, mencionaremos como ejemplo la línea del ecuador. En efecto, el ecuador atraviesa 13 países (ver tabla 2 y figura 10). No obstante, las formas de vida originarias en cada masa terrestre son distintas. En efecto, los tres países americanos comparten algunas especies, pero cada uno tiene algunas especies nativas o endémicas; los siete países africanos también comparten especies con pocos endemismos particulares, a excepción de Santo Tomé y Príncipe que es un pequeño archipiélago a entre 300 y 250 km de la costa de África, frente a Gabón. Este archipiélago sí difiere considerablemente de los demás países africanos. La tercera columna de países sobre el ecuador, también son islas, pero salvo Indonesia, mucho más aisladas y de hecho, aún conservan mucha de la biota original que era muy exclusiva, a pesar del desastre que causaron los animales y vegetación que introdujeron los colonizadores europeos. Así, podemos ver que la biodiversidad se ve influida por factores geográficos.

Presentación. Niveles de biodiversidad.

Patrones: Taxonómicos, biogeográficos y ecológicos.

La urgente necesidad surgida a principios de los 90's de estudiar la biodiversidad y de salvaguardar el patrimonio biótico del planeta y sus espacios (países, regiones, localidades), llevó a la sociedad a replantearse el significado normal de las ramas de la biología tradicionalmente encargadas de atender estos asuntos. En efecto, hemos asistido a la reformulación del fenómeno evolutivo y de las tres ramas que se ocupan de interpretarlo; a saber, la taxonomía, la biogeografía y la ecología.

Así, se ha logrado establecer que el estudio regional de la biodiversidad puede hacerse en base a patrones taxonómicos, biogeográficos y ecológicos, siendo graduales en el orden mencionado, ya que cada uno de ellos brinda cada vez información más específica. Por ejemplo, podemos hacer una lista de especies para todo el globo terráqueo; pero por la ubicación geográfica de un sitio específico, ésta lista se restringiría estrictamente a las especies de esa Región Biogeográfica en particular; asimismo, la lista de especies se restringe aún más cuando hablamos de un ecosistema específico. A continuación se discutirán cada uno de los tres patrones mencionados para estudiar a la biodiversidad.

Los patrones taxonómicos. Un primer conjunto de patrones pueden detectarse de manera aespacial (carente de la dimensión espacial), es decir, circunscritos a la simple numerología de las especies por grupos de organismos y a sus relaciones entre ellos. A éstos podríamos denominarles patrones taxonómicos.

Así, por ejemplo, podríamos citar la riqueza mundial de especies para ciertos grupos taxonómicos como se presenta en la tabla 3; esto representaría el patrón de biodiversidad taxonómico para el mundo, pero del mismo modo podríamos hacerlo para un continente país, estado o región.

Los patrones biogeográficos. El estudio de la biogeografía nos proporciona el segundo tipo de patrones de biodiversidad. Como su nombre lo indica, la biogeografía se encarga de estudiar la distribución de los seres vivos en el planeta. Para entender adecuadamente la importancia de ésta disciplina, es necesario tener en cuenta los procesos de dispersión de las especies, la influencia de los factores ambientales en los seres vivos y los conceptos de deriva continental y tectónica de placas. De éste modo, a diferencia de los patrones taxonómicos, los biogeográficos Sí toman en cuenta la dimensión espacial.

Los estudios de biogeografía han podido establecer zonas biogeográficas con base a su homogeneidad en cuanto a la flora y fauna que se presenta. Aunque existe cierta diversidad en cuanto a éstas zonas o reinos biogeográficos, nos referiremos aquí al sistema más conocido, que divide a la Tierra en siete reinos o regiones; a saber: Paleártico, Neártico, Etiópico, Neotropical, Oriental, Australiano y Oceánico (ver figura 11).

En cada uno de éstos reinos existen especies típicas. Por ser más conocidos, ejemplificaremos con los mamíferos. Existen en la actualidad 86 familias de mamíferos de las cuáles 3 son cosmopolitas (que tienen distribución casi planetaria); éstas son la familia Muridae (ratas y ratón casero), Leporidae (conejos y liebres) y Canidae (lobos y perros). La familia del hombre no se considera por razones obvias, ni los murciélagos (Orden Quiróptera), por ser mamíferos voladores con gran capacidad de dispersión y distribución cosmopolita. 30 familias más se presentan en dos o más regiones y 50 son endémicas (se presentan en una sola región o reino).

Región Paleártica. Esta región incluye la mayor parte del norte del viejo mundo, y es la más amplia de las regiones biogeográficas. Se encuentran dentro de ésta vasta área Europa, África del Norte, Parte de Asia (excepto la India y el sudeste de Asia), y el Cercano Oriente. El clima es principalmente templado y se presentan amplios bosques de coníferas. La Región Paleártica se encuentra separada de la Etiópica por desiertos; de la Región Oriental por los Himalayas; y de la Región Neártica por el Estrecho Behring. Presenta 2 familias endémicas: Spalacidae y Seleviniidae; sobresale de la primer familia la rata topo (Figura 12) y de la segunda el dzhalman, un pequeño roedor del desierto ruso.

Región Neártica. Esta región incluye casi todo el norte del Nuevo Mundo hasta la parte tropical de México. Dentro de ella, encontramos hábitats que van de semitropicales hasta tundra; por lo tanto, la fauna de mamíferos es igualmente diversa, presentando 4 familias endémicas, siendo las más sobresalientes Geomidae (tuzas), Heteromidae (rata canguro) y, Antilocapridae (antílope americano o berrendo) (Figura 13).

Región Etiópica. Esta Región va desde Madagascar y África del Norte a los Montes Atlas, el Desierto del Sahara y el Sudeste de Arabia. Esta área estaba unida a la Región Paleártica por un puente de tierra ahora roto por el Canal de Suez al norte de Egipto. Aquí se encuentran representados desiertos, sabanas tropicales, bosques tropicales y de montaña, así como tundra alpina. Junto con la Región Neotropical, la Etiópica posee el más grande número de familias endémicas: 15; sobresalen los lémures, jirafas, aardvark y tenrec (Figura 14). (familias Lemuridae, Jiraffidae, Orycteropodidae y Tenrecidae respectivamente).

Región Neotropical. Esta se caracteriza por presentar la mayor diversidad climática y biótica e incluye todo el Nuevo Mundo desde la zona tropical de México hacia el sur. Gran parte de ésta área es tropical o subtropical, y grandes zonas están cubiertas de bosque tropical siempre verde. En algunas partes de Sudamérica existen sabanas y pastizales. En las partes altas de los Andes existen bosques de montaña y tundra alpina. Con 17 familias endémicas, sobresalen el mono aullador, el oso hormiguero y el perezoso (Figura 15) (familias Cebidae, Myrmecophagidae y Bradypodidae).

Región Oriental. Dentro de ésta Región o Reino se incluyen la India, Indochina, el sudeste de China, Malasia, las Islas Filipinas y las islas de Indonesia al este de una línea imaginaria entre Borneo y Célebes, así como Java y Lombok. Esta área está dominada por climas tropicales, y antes de que el hombre desmontara para sembrar pastizales, estaba casi totalmente cubierta por bosques tropicales. La Región Oriental está parcialmente aislada de la Paleártica por desiertos al oeste y por los Himalayas al norte y noreste. Cuenta con 4 familias endémicas, sobresaliendo la musaraña arborícola y los társidos (ver figura 16) (familias Tupaiide y Tarsidae).

Región Australiana. Australia, Tasmania, Nueva Guinea, las Célebes, así como muchas pequeñas islas de Indonesia forman parte de ésta Región (no se incluyen Nueva Zelanda y el área del Pacífico). La parte norte del área, incluyendo Nueva Guinea y partes de la costa este de Australia, está cubiertas de bosque tropical, pero gran parte de Australia es sabana tropical o desierto. Algunos de los desiertos más áridos del mundo están en el interior de Australia. La Región Australiana es famosa por su inusual fauna de marsupiales. Presenta 8 familias endémicas; sobresalen los canguros, koalas, equidna y ornitorrinco (familias Macropodidae, Phalangeridae, Tachyglossidae y Ornithorhychidae, respectivamente) (ver figura 17).

Región oceánica. Todos los océanos del mundo constituyen esta Región; así como los habitantes de pequeñas islas oceánicas aisladas (usualmente murciélagos, así como ratas y ratones introducidos por el hombre). Incluye 13 familias endémicas, sobresalen: focas, morsas, ballenas y delfines (Familias Phocidae y Odobenidae para los dos primeros y Cetácea para los dos últimos) (ver figura 18).

Los patrones ecológicos. Recordemos que el término ecología proviene de los vocablos griegos oikos = casa y logos = estudio de; por lo que etimológicamente, “la ecología se refiere al estudio de los pobladores de la Tierra”, incluyendo a los cinco reinos. Otras definiciones útiles son “el estudio de la estructura y función de la naturaleza” y “la totalidad o tendencias de relaciones entre los organismos y el medio ambiente”

Una vez ubicados en la ecología, procederemos a hablar del ecosistema, que como debes recordar, se define como “el funcionamiento conjunto de la comunidad y el medio abiótico.” El ecosistema es la unidad de estudio de la ecología; tal estudio, si es integral debe enfocarse a conocer el flujo de la energía y la disponibilidad de materia, ya que la complejidad de un ecosistema dependerá, en principio, de la cantidad de energía que reciba y de la materia disponible para ser convertida en biomasa.

Los siguientes elementos a considerar son las poblaciones y la comunidad, así como las redes tróficas y los ciclos biogeoquímicos.

En la práctica, no siempre es fácil determinar los límites espaciales de un ecosistema. En el caso de un lago, los límites son muy evidentes, pero un bosque, un pastizal o un chaparral, tienen sus límites muy difusos. El término ecotono sirve para referirse a una zona de transición entre ecosistemas.

Al estudiar la biodiversidad desde un punto de vista ecológico, se encuentran ciertos patrones que obedecen a factores geográficos como la latitud y la altitud, así como a factores climáticos, orográficos e hidrológicos. Adicionalmente, los fenómenos de convergencia y paralelismo permiten encontrar paisajes relativamente parecidos en zonas geográficamente muy distantes por el nicho ecológico que ocupan sus formas vivientes. Por ejemplo, la sabana africana y la pampa sudamericana presentan organismos de especies diferentes, pero con nichos ecológicos similares. Lo mismo ocurre con las zonas alpinas, los bosques tropicales y templados, así como con los desiertos cálidos y fríos (ver figura 19).

Por otra parte, debemos mencionar que es necesario reconocer el concepto de hábitat como “el lugar específico donde puede vivir un organismo” (Odum, 1975); y todo espacio (terrestre o acuático), como un conjunto de hábitats. Por lo tanto, los patrones de diversidad se exploran, ya no solo en función del área de la especie (es decir su distribución geográfica), sino de su presencia o ausencia en los hábitats distinguidos en el espacio. En sentido estricto, los criterios que se requieren para definir un hábitat, son diferentes para, por ejemplo, los vertebrados o las especies de árboles, que para los insectos, las algas o los moluscos.

Los hábitats terrestres también son definidos de manera diferente a los acuáticos, y dentro de estos últimos habría que distinguir entre los de las aguas continentales y las marinas. Por ejemplo, mientras que en la porción terrestre para la casi totalidad de los organismos el espacio es de carácter bidimensional (exceptuando, desde luego, a las especies voladoras), en el medio acuático los organismos nadadores (nekton) se mueven en tres dimensiones. Asimismo, en el caso de la porción terrestre, existe una franca tendencia a reconocer en el clima y la vegetación, los dos criterios centrales para poder definir los grandes hábitats; mientras que en el ambiente acuático parecen ser los relacionados con el gradiente latitudinal, de profundidad y de disponibilidad de nutrientes (figura 20).

La dimensión ecológica de la biodiversidad no se restringe, por supuesto, a la sola búsqueda de patrones de relación con los hábitats, sino que existe también una perspectiva que está muy relacionada con el papel que juegan los conjuntos de organismos en el entramado del ecosistema. Por ejemplo, ¿cuál es el papel funcional de la biodiversidad en relación con la viabilidad y reproducción de los ecosistemas terrestres y acuáticos? La relación de la biodiversidad con el funcionamiento del ecosistema lo determina el tipo de organismos (con un énfasis en el papel de los microorganismos); la función de ciertas especies dominantes o claves, o grupos de éstas; el nivel de redundancia funcional de las especies; su papel en las cadenas tróficas, etc.

Presentación. Patrones de la biodiversidad.

Tipos de diversidad.

A partir de estudios comparativos de biodiversidad, se ha propuesto diferenciar los distintos tipos posibles siguiendo una limitante espacial, resultando cuatro tipos: diversidad puntual, alfa, beta y gamma. La biodiversidad puntual mide las especies que se encuentran juntas en muestras muy pequeñas; la alfa mide la diversidad dentro de un mismo hábitat; la beta (entre hábitats) es el resultado de la comparación de la diversidad alfa encontrada en diferentes hábitats; y la diversidad gama se refiere a la encontrada entre regiones o paisajes muy amplios. De aquí surge el siguiente cuadro:

Diversidad Intrahábitat:

Diversidad Puntual. Especies que se encuentran juntas al tomar muestras muy pequeñas.

Diversidad Alfa. Especies que se encuentran juntas en pequeños hábitats homogéneos.

Diversidad entre hábitats:

Diversidad Beta. Diversidad entre una variedad de hábitats.

Diversidad Gamma. Diversidad regional que incluye reemplazamiento ecológico.

Así, tenemos que la diversidad alfa es definida como el número de especies distribuidas en una localidad; idealmente un área relativamente homogénea y delimitada. Por lo que también se puede decir que la diversidad alfa es una función de la cantidad de especies presentes en un mismo hábitat.

La diversidad beta cuantifica que tan diferentes (o similares) son los conjuntos de especies de diferentes localidades en una región. Por lo tanto, se refiere al recambio en la composición de especies al moverse de una localidad a otra y expresa la diversidad de hábitats en una región, así como la amplitud del nicho de las especies. Los estudios de la diversidad beta involucran generalmente gradientes ecológicos y/o ambientales, la diversidad beta es una medida del grado de partición del ambiente en parches o mosaicos biológicos, es decir mide la contigüidad de hábitats diferentes en el espacio. Mac Arthur (1965) a la diversidad alfa la denominó diversidad dentro del hábitat, mientras que a la diversidad beta la denominó diversidad entre hábitats.

La diversidad gamma se refiere a la totalidad de especies en una región geográfica discreta y para Whittaker es el resultado de la combinación de los niveles de diversidad alfa y beta y, más recientemente se expresa de la siguiente manera: Diversidad gamma = (diversidad alfa) (diversidad beta).

Podemos calcular la diversidad beta entre (recuérdese que la beta es un tipo de diversidad entre hábitats) las localidades 1 y 2, entre 1 y 3 o entre 2 y 3. Veamos el primer caso (1 y 2): Comparten 4 especies: A, B, C y D; pero las especies E y F solo se presentan en la localidad 1, mientras que H y G solo se presentan en la localidad 2. De modo que tenemos 4 especies diferentes; por lo que beta = 4.

La diversidad beta para el país (las tres localidades juntas), es la relación entre el número de especies en una región y el promedio de las diversidades  de las localidades que contiene dicha región:

Así, para el país hipotético presentado, tendríamos una biodiversidad beta ( ) de 1.6. Este valor se considera bajo, ya que significa que el recambio de especies de una localidad a otra es muy poca. En países megadiversos, por lo general este valor es mayor.

La Península de Yucatán puede servir para ejemplificar los tres niveles de diversidad y la relación existente entre ellos. La Península es un área geográficamente discreta y con una historia geológica independiente del resto del país, por lo que la totalidad de especies en ésta área geográfica será la diversidad gamma. Posee un gradiente ecológico y ambiental en el que se reconocen tres grandes tipos de hábitat que van desde selvas medianas perennifolias al sur, hasta selvas caducifolias al noroeste, pasando por una transición de bosque subperennifolio; aunque a pequeña escala es posible reconocer una mayor diversidad de hábitat como bosques bajos secundarios, sabanas y zonas de manglar. Este gradiente ecológico es la medida de la contigüidad de hábitats diferentes en el espacio y en el recambio de especies al movernos de una localidad a otra y, es a lo que se le conoce como diversidad beta. Cada tipo de hábitat existente en la Península es un área relativamente homogénea y delimitada y tiene un número definido de especies, por lo que esto representa la diversidad alfa.

En nuestro país los estados con menor diversidad alfa corresponden a Baja California y Baja California Sur, ya que sus condiciones ecológicas y ambientales son muy homogéneas, mientras que la mayor diversidad alfa corresponde a los estados de Chiapas, Tabasco y Veracruz, que se encuentran en latitudes más cercanas al trópico y con mayor número de hábitats diferentes. La mayor diversidad beta se encuentra en el eje neovolcánico, en donde una mayor diversidad de ambientes y la confluencia de dos zonas biogeográficas permiten un mayor recambio de especies en un área relativamente reducida.

Los estudios de biodiversidad a nivel planetario aportaron datos sorprendentes, ya que arrojaron una distribución de la riqueza de formas de vida muy heterogénea; es decir, teniendo claro que la división política del planeta en países es totalmente arbitraria y no tiene relación con la distribución de biomas o zonas de vida, resultó que algunos países albergan gran riqueza y otros no tanta. De este modo, a finales del siglo pasado estuvo claro que hay unos 12 países que concentran la mayor parte de la riqueza de especies en el planeta; a estos países se les llamó megadiversos. Una lista de estos países con su riqueza biológica puede verse en la tabla 4.

Para la conservación de la biodiversidad, uno de los factores más importantes a tomar en cuenta es la diversidad beta. En un país megadiverso como México, en el cual lo intrincado de su orografía, la diversidad de ecosistemas, y de climas favorece el encontrar un gradiente ecológico y ambiental muy notorio y por lo tanto una diversidad beta muy alta. Esto significa que la composición de especies puede cambiar radicalmente de una localidad a otra, dando origen al concepto de Áreas Prioritarias o hot spots, que representan lugares muy delimitados de alto interés de conservación ecológica. De lo anterior se deduce que una reserva establecida en un determinado lugar, no incluye a las especies de otras localidades y será necesario crear más áreas de reserva en hábitats diferentes para garantizar la conservación de las especies separadas por los gradientes ecológicos y ambientales.

Presentación. Tipos de biodiversidad