Los parásitos en el estudio de la biodiversidad: ¿héroes o villanos?

Por: Gerardo Pérez-Ponce de León

Escuela Nacional de Estudios Superiores Mérida (ENES-Mérida, UNAM). Instituto de Biología (UNAM).

La biodiversidad se refiere a la variedad de vida en el planeta a diferentes niveles, desde la variabilidad genética, pasando por la de especies (plantas, animales, hongos y microorganismos), y la de los ecosistemas donde éstos viven. En este amplio concepto del término no existe un apartado que indique que algunos organismos no deban ser considerados. ¿Porqué entonces los parásitos son ignorados generalmente en las iniciativas sobre biodiversidad y conservación?. Primero, quisiera resaltar que el parasitismo es una forma de vida muy exitosa en el planeta. Al menos la mitad de las especies que habitan en él son parásitos. Desafortunadamente, es muy común que sean considerados por el público en general, y aún por diferentes sectores de la comunidad científica, como seres repulsivos, dañinos, causantes de enfermedades que afectan la salud humana o aquella de los animales que el hombre usa como alimentos o mascotas, haciéndolos claramente los “villanos” de la historia (Figura 1).

Figura 1. Algunos helmintos parásitos de dos especies de peces endémicos de la Península de Yucatán, Fundulus grandissimus (A) y Fundulus persimilis (B). La figura 1C muestra larvas de céstodos liberados del quiste; la figura 1D muestra nematodos del género Contracaecum y la 1E larvas de céstodos. Estos parásitos cierran su ciclo biológico cuando los peces son comidos por aves ictiófagas. Imágenes A y B, Fuente: Laboratorio de Biología de la Conservación, UMDI-Sisal, Parque Científico y Tecnológico de Yucatán.

Sin embargo, debo enfatizar que los parásitos son componentes fundamentales de los ecosistemas y que éstos aportan información muy útil para entender las causas de la distribución y la abundancia de los seres vivos y de los flujos de energía de los ecosistemas (preceptos conceptuales de la ecología). Además, los parásitos tienen un papel fundamental por su contribución del flujo de biomasa, la conectividad de las redes tróficas y la regulación de poblaciones de hospederos; el conocimiento de sus complejos ciclos de vida de cuenta de ello (Figura 2). Paradójicamente, se creía que, por su pequeño tamaño, los parásitos contribuían con muy poca biomasa a los ecosistemas hasta que se publicó un estudio en 2008 demostrando que tan solo los tremátodos aportaban una biomasa sustancial en sistemas estuarinos de California, que incluso excedía aquella de los depredadores tope. Se sabe también que los parásitos son indicadores de la salud de los ecosistemas pues son sofisticados marcadores biológicos que se utilizan como “sondas” de biodiversidad; además, aportan datos importantes sobre la historia evolutiva y biogeográfica de los hospederos y de los procesos que determinan la diversificación de la vida en el planeta. ¿Podrían ser entonces considerados como héroes y no como “villanos”?. Mi respuesta como parasitólogo es: ¡Claro que si!.

Figura 2. Ciclo de vida del trematodo Austrodiplostomum compactum. H.D. = Hospedero definitivo (cormorán o “pato buzo”); 1 HD = primer hospedero intermediario (caracol planórbido); 2 H.I = segundo hospedero intermediario (cíclido). Esquema elaborado por: Alejandra López Jiménez.

            La biodiversidad de la Península de Yucatán es impresionante. Entre sus ecosistemas mas notables están los sistemas lagunares costeros. Independientemente de su belleza y valor estético (Figura 3), éstos proveen importantes servicios ambientales como la captura de carbono y el procesamiento de nutrientes provenientes de las aguas continentales subterráneas. Además, por su elevada productividad, son utilizados por muchas especies de peces marinos como áreas de reproducción y/o alimentación. El conocimiento de la diversidad de parásitos que infectan a peces de la Península de Yucatán ha sido abordado por diversas instituciones (CINVESTAV, UADY, ECOSUR), principalmente para especies de importancia comercial. A este esfuerzo se suma desde ahora la UNAM a través de un proyecto de la ENES-Mérida que pretende caracterizar la diversidad morfológica y genética de los parásitos de peces en humedales costeros de la costa norte de Yucatán. Conocer en primera instancia la diversidad de parásitos en estos sistemas es fundamental para estudiar posteriormente el papel que éstos juegan en las redes tróficas y para utilizarlos como bioindicadores de la salud de estos ecosistemas. El principal reto es caracterizar la diversidad de parásitos utilizando métodos de vanguardia que permitan hacer estimaciones mas precisas. Para la costa norte de Yucatán hay reportadas poco mas de 200 especies de peces; de éstas, solo se han estudiado los parásitos que infectan a alrededor de 35. Mi grupo de trabajo se enfocará en los próximos años en estudiar los parásitos de los peces que no tienen importancia económica, pero que son fundamentales para entender la dinámica de los ecosistemas costeros.

Figura 3. Cienega de Sisal, Yucatán donde se muestra una enorme diversidad de aves acuáticas, hospederos definitivos de una vasta diversidad de parásitos que se encuentran como formas larvarias en los peces. Fotografía de: Laboratorio de Biología de la Conservación, UMDI-Sisal, Parque Científico y Tecnológico de Yucatán.

Referencias

  • Kuris, A. et al. 2008. Ecosystem energetic implications of parasite and free-living biomass in three estuaries. Nature 454: 515-518.
  • Pérez-Ponce de León, G. 2014. Los helmintos parásitos de peces como bioindicadores de la salud de los ecosistemas. En: Gonzalez-Zuarth et al. (eds). Bioindicadores: Guardianes de nuestro futuro ambiental. ECOSUR/INECC, pp. 253-272.
  • Poulin, R. 2014. Parasite biodiversity revisited: frontiers and constraints. International Journal for Parasitology 44: 581-589.

Reseña del autor

Gerardo Pérez-Ponce de León. Licenciatura, Maestría y Doctorado por la Facultad de Ciencias de la UNAM. Posdoctorado en la Universidad de Toronto, Canadá. Es Investigador Titular C; trabajó en el Instituto de Biología de la UNAM y ahora labora en la Escuela Nacional de Estudios Superiores-Mérida. Su investigación se centra en la descripción de la diversidad de helmintos parásitos de vertebrados silvestres utilizando herramientas de la sistemática molecular, con énfasis en el estudio de peces marinos y dulceacuícolas, así como en describir patrones y procesos de biogeografía e historia evolutiva de las asociaciones parásito-hospedero. Ha publicado mas de 200 trabajos en revistas indizadas, 22 capítulos de libros y un libro. En 2002 recibió el Premio de Investigación en Ciencias Naturales por la Academia Mexicana de Ciencias y en 2005 el H.B. Ward Medal Award por parte de la American Society of Parasitologists.

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Modelos de nicho ecológico como herramienta para el estudio y conservación de las serpientes de la península de Yucatán

Por: Carlos Alberto Yáñez Arenas

Laboratorio de Ecología Geográfica, Unidad de Conservación de la Biodiversidad, Parque Científico y Tecnológico de Yucatán, UMDI-Sisal, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. lichoso@gmail.com

Las serpientes son uno de los grupos de vertebrados más exitosos del planeta. Desde su aparición, hace unos 125 millones de años durante el período Cretácico, se han diversificado enormemente (existen ~3460 especies) y han sido capaces de colonizar casi todo tipo de ambientes, siendo un componente clave en las redes tróficas de muchos ecosistemas. Su forma física, así como sus hábitos y el potente efecto de su veneno han fascinado al ser humano por siglos, siendo veneradas y consideradas símbolos sagrados por muchas civilizaciones. Además de su valor cultural, proveen beneficios directos para el ser humano al consumir y controlar poblaciones de animales que afectan negativamente los cultivos y la salud de las personas. También se han vuelto muy importantes en la industria farmacéutica, ya que a partir del veneno de algunas especies se ha obtenido una amplia gama de componentes para la fabricación de medicamentos y para el tratamiento de múltiples enfermedades. No obstante, a pesar de todos estos beneficios en la actualidad siguen siendo estigmatizadas por gran parte de la sociedad debido a falsas creencias. De tal manera, que son relativamente poco consideradas en esfuerzos de conservación y su existencia se ha visto gravemente comprometida por muchas amenazas (Mullin & Seigel 2011). En la península de Yucatán se distribuyen 57 especies de serpientes, de las cuales aproximadamente 32% presentan algún grado de amenaza (Cuadro 1). Esto resalta la importancia y necesidad de llevar a cabo estudios sobre estos organismos ya que la implementación de medidas apropiadas para su conservación requiere información más detallada sobre diversos aspectos biológicos. Sin embargo, son relativamente pocos los estudios sobre serpientes en esta región, probablemente debido a lo complicado que es obtener información del grupo. Muchas especies presentan características crípticas y hábitos esquivos por lo que observarlas en vida silvestre resulta difícil, y medir atributos poblacionales es todavía más complicado.

Cuadro 1. Serpientes de la península de Yucatán con algún grado de amenaza en listados nacionales e internacionales. Se presenta también su estatus de endemismo: PBPY = provincia biogeográfica península de Yucatán, MPY = porción mexicana de la península de Yucatán.

No obstante, existen datos históricos de localidades dónde ha sido registrada su presencia. Esta información puede conseguirse a partir de diversos repositorios digitales (e.g., GBIF, VertNet), y también puede expandirse a partir de proyectos nacionales de ciencia ciudadana, como Naturalista de CONABIO o regionales como la Red para la Conservación de Anfibios y Reptiles de Yucatán. Entonces, una buena alternativa para estudiar a las serpientes de la PY es el uso de herramientas que puedan aportar información relevante para fines de conservación a partir exclusivamente de registros de presencia existentes.

Los modelos de nicho ecológico y de distribución de especies son posiblemente la mejor solución para el reto que plantea estudiar las serpientes de la PY. Éstos incorporan un conjunto de herramientas y técnicas de análisis con las que se correlacionan registros georreferenciados de presencia (y en ocasiones ausencia) de las especies con un conjunto de predictores ambientales (e.g., temperatura, precipitación, vegetación) para inferir sus requerimientos ecológicos (i.e., su nicho ecológico) y proyectarlos en la geografía para estimar su distribución potencial (Fig. 1).

Fig. 1. Representación de los insumos que requiere el modelado de nichos ecológicos y sus áreas de análisis. Los círculos amarillos representan los registros de presencia de la nauyaca hocico de cerdo (Porthidium yucatanicum), una de las serpientes amenazadas de la península de Yucatán.

En el Laboratorio de Ecología Geográfica de la UNAM estamos aplicando este tipo de modelos para estudiar los factores ambientales que determinan la distribución de serpientes con importancia cultural en la región como la víbora de cascabel – Crotalus tzabcan (Yañez-Arenas et al., 2020), evaluar los efectos del cambio climático sobre sus rangos geográficos, describir patrones de distintas expresiones de su diversidad (taxonómica, filogenética y funcional), evaluar la influencia de la vegetación sobre la presencia y diversidad de especies en ambientes urbanos (Figura 2), e identificar sitios prioritarios para su protección a partir de la representación espacial de métricas relacionadas con aspectos poblacionales como la distancia al centroide del nicho ecológico (Osorio-Olvera et al., 2020). No obstante, es relativamente incipiente el estudio de las serpientes de la PY por lo que el panorama de temas de estudio es amplio y diverso.

Fig. 2. Panel A: Densidad de registros de presencia de serpientes en relación a la variación en la combinación del valor mínimo y máximo del índice de vegetación normalizado (NDVI) en la zona metropolitana del municipio de Mérida (en el gradiente de la paleta de colores los colores más claros representan mayor cantidad de observaciones). Panel B: Relación entre la riqueza potencial de serpientes y el NDVI promedio en el área de estudio [modelo polinomial y~x+I(x^3); R2=0.64; p <0.01].

Referencias

  • Mullin, S. J., Siegel. R. A. (Editores). 2011. Snakes: Ecology and Conservation. Comstock Publishing Associates. ISBN 978-0801-459-09-2.
  • Yañez-Arenas, C., Castaño-Quintero, S., Rioja-Nieto, R., Rodríguez-Medina, K., X. Chiappa-Carrara. 2020. Assessing the relative role of environmental factors that limit the distribution of the Yucatan rattlesnake (Crotalus tzabcan). Journal of Herpetology 54(2): 216-224
  • Osorio-Olvera, L., Yañez-Arenas, C., Martínez-Meyer, E., A. Townsend Peterson. 2020. Relationships between population densities and niche-centroid distances in North American birds. Ecology Letters 23(3): 555-564

Reseña del autor

Carlos Alberto Yáñez Arenas. Profesor-investigador en ecología y biología de la conservación en la Universidad Nacional Autónoma de México. Es profesor de carrera adscrito a la Facultad de Ciencias de la UNAM, donde además se desempeña como el responsable académico del Laboratorio de Ecología Geográfica y curador de la Colección Científica Regional de Anfibios y Reptiles. Revisor de diversas revistas de circulación internacional y editor asociado de la Revista Latinoamericana de Herpetología y de la revista Nature Scientific Data. Con una producción científica prolífica, que abarcan más de 50 publicaciones de diversa índole, las cuales son producto del desarrollo de líneas de investigación relacionadas con la Ecología Geográfica, el estudio de las especies invasoras, la evaluación del efecto del cambio climático sobre la diversidad biológica, el modelado espacial de la distribución de las especies, entre otras. Los resultados de sus investigaciones también se han presentando en diferentes foros, que van desde congresos académicos hasta foros periodísticos.

Correo electrónico: lichoso@gmail.com

Teléfono de oficina: +52 (999) 341-0860 ext. 7627

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Seguridad alimentaria en Yucatán y los ecosistemas que la sostienen

Por: Casandra Reyes García1 y Alejandra García Quintanilla2

1Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2Colectivo Popol Vuh

La península de Yucatán presenta grandes retos para el cultivo de alimentos ya que en algunas zonas carece completamente de suelo o presenta suelos de escasos milímetros de profundidad y pobre en nutrientes. Las lluvias son estacionales, con una sequía prolongada. Sin embargo, la península cuenta con los saberes de la cultura maya, una cultura milenaria que ha adaptado sus prácticas productivas a un sistema tan estresante como este.

Para sobrevivir en este sitio, los mayas aprendieron a manejar la biodiversidad. A falta de suelo, la poda del bosque y su quema incorporan los nutrientes de éstos al sistema. Además de la milpa, las unidades familiares cuentan con un solar o traspatio donde cultivan plantas para alimentación, medicina y otros usos. También practican la cacería y recolección, incitando la presencia de los animales con alimentos cultivados en las milpas. Y por último, cuentan con apiarios para la producción de miel, en los que hoy en día han incluido a apis mellifera, además de las tradicionales abejas meliponas, nativas de la Península. De esta manera, su sistema productivo es diversificado, pero también diverso, la milpa cuenta con una gran diversidad de plantas con diferentes requerimientos y ciclos de vida que garantiza alimentos en años húmedos o secos. Así, pueden usarse hasta 67 especies de fauna y 407 variedades de plantas en una sola localidad.

En la actualidad dicho sistema está amenazado por el cambio climático, que significa un incremento en la variabilidad de las lluvias (confundiendo los mejores períodos para la quema o la siembra) y un aumento en las temperaturas (afectando la salud de abejas, animales y plantas). Otro gran problema es la destrucción de las selvas en las que está inmerso este sistema productivo.

Gran parte del éxito de este sistema productivo es la selva que lo sostiene. La selva provee los nutrientes para la siembra; un hogar a las plantas comestibles, medicinales, de combustible, de construcción, etc.; y un hogar para los animales de caza, polinizadores, dispersores o que controlan las plagas. La selva es también un regulador de temperatura, habiendo en las horas más calientes del día hasta 10°C menos en zonas arboladas en comparación con zonas aledañas sin árboles. Durante la noche, zonas de roca expuesta o con construcciones también mantienen el calor, siendo las zonas arboladas más frescas. Las selvas juegan un papel fundamental en aumentar la cantidad de lluvia, ya que sus árboles transpiran agua que contribuye a la formación local de nubes. Las zonas deforestadas pueden entonces sufrir una disminución en la lluvia. El intercambio de gases en las hojas de los árboles permite que el CO2 (principal gas de efecto invernadero) se convierta en azucares, mientras libera el oxígeno, vital para la respiración.

Las grandes extensiones de tierra comunitaria, que posteriormente se organizaron en ejidos, permitían la rotación de las milpas dentro de una masa forestal abundante. Sin embargo, en las últimas décadas se ha incrementado la privatización y la deforestación para dar lugar a grandes extensiones de monocultivos, ganadería, y asentamientos urbanos (Fig. 1).  Nuestros estudios en selvas remanentes, fragmentadas, ya encuentran afectaciones en algunas especies clave para la diversidad. La deforestación ya repercute sobre los sistemas productivos. Se ha reportado alta mortalidad de colmenas debido a agroquímicos rociados en campos cercanos, al aumento en la temperatura, a la falta de alimento y por enfermedades. Los sistemas productivos mayas aportan seguridad alimentaria y mantienen las materias primas para el estilo de vida y cultura de las familias. Pero al ser un sistema de baja monetización por su baja producción para la venta exterior, tiende a ser desvalorado desde la perspectiva gubernamental, donde se privilegian prácticas de privatización que ponen en riesgo la subsistencia de estos sistemas de gran biodiversidad. En un momento donde el foco internacional se fija en el dilema entre conservar la biodiversidad y usar los terrenos para la producción de alimentos, el modelo maya merece ser revalorado y visibilizado.

Figura 1. Propiedad social y delimitación de áreas naturales protegidas (ANP) en la Península de Yucatán. Se muestra la tierra de uso común o comunales, las tierras parceladas que son aquellas que han pasado a la propiedad privada para su aprovechamiento en diversos rubros (urbano, agrícola comercial, ganadería) y los polígonos de las ANP´s protegidas federales y estatales. La imagen fue elaborada por Casandra Reyes García usando la plataforma de Geocomunes (https://geocomunes.org/Visualizadores/PeninsulaYucatan/), quienes a su vez reportan datos de 2019 del Registro Agrario nacional (para los datos de propiedad), y de la Comisión de Áreas Naturales Protegidas para las ANPs.

Referencias

  • Orellana, R., C. Espadas, C. Conde y C. Gay (2009). Atlas Escenarios de cambio climático en la Península de Yucatán. Centro de Investigación Científica de Yucatán A.C. Mérida, Yucatán, México. pp. 111.
  • Reyes García, C. y Espadas Manrique, C. (2016). Oleadas de calor y el efecto de la vegetación en Yucatán. Desde el Herbario CICY8, 97-101.
  • Terán-Contreras S. (2010). Milpa, biodiversidad y diversidad cultural. En: Biodiversidad y Desarrollo Humano en Yucatán. Durán R. y M. Méndez (eds). CICY, PPD-FMAM, CONABIO, SEDUMA. 496 pp

Reseña de las autoras

Casandra Reyes García es bióloga egresada de la UNAM, cuenta con un doctorado en University of Cambridge, en Reino Unido y labora en el Centro de Investigación Científica de Yucatán desde 2007. Se especializa en la ecofisiología de plantas vasculares tropicales, con énfasis en indicadores del efecto del cambio climático. Es miembro del Sistema Nacional de  Investigadores, nivel II. Ha tenido una serie de proyectos que le han permitido mantener durante una década el monitoreo de cuadrantes permanentes en diversos ambientes de la Península de Yucatán, donde ha usado indicadores biológicos para evaluar cambios en los ecosistemas. Su interés abarca también los servicios ambientales de la naturaleza y la relación con las poblaciones humanas.

Alejandra García Quintanilla es doctora en historia por la University of North Carolina at Chapel Hill. Su línea de investigación es la historia del pensamiento maya en relación a la naturaleza, aspectos epistémicos, filosóficos, éticos y estéticos.  Es miembro del colectivo Popol Vuh, investigadora jubilada de la Universidad Autónoma de Yucatán. Fue fundadora desde 1999 del curso de alta cultura maya que se imparte en las comunidades a jóvenes mayas. Conductora del programa de radio Los Mayas de Ayer y Hoy del Instituto Mexicano de la Radio (2008-2016). Colabora con diversos grupos en el análisis de los megaproyectos que se propone implantar en Yucatán.

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Integridad de los ecosistemas y biodiversidad: El caso de Cuatro Ciénegas

Por: Valeria Souza Saldivar

Instituto de Ecología UNAM. souza.valeria2@gmail.com

Cuatro Ciénegas (CC) es un sitio extraordinario, es un valle en forma de mariposa blanca que se posa entre sierras en el desierto Chihuahuense, en el centro del estado de Coahuila. Este valle tiene, sin exagerar, al oasis mas biodiverso del planeta, a pesar de que este es el sitio con menor proporción de fósforo en relación con nitrógeno que se conoce. Esta paradoja de la biodiversidad en un sitio sin la fuente de energía fundamental para la vida (el fósforo) es sumamente interesante, ya que se resuelve al entender que esta era la condición ancestral del sitio y que por lo tanto toda la vida esta adaptada de una manera exquisita a esta limitante letal para organismos de otros sitios.

¿A qué me refiero con esto? A que en CC se guardaron las condiciones del mar ancestral, un mar rico en azufre y pobre en fósforo, entre los sedimentos, limos, arcillas de una sierra llamada San Marcos y Pinos. El agua per se, probablemente se recicló en el infinito ciclo local del agua en el humedal. Lo fascinante es que tenemos evidencias de que, no solo los minerales se quedaron entre las rocas, sino que las comunidades completas que forman tapetes microbianos y estromatolitos en las pozas de Cuatro Ciénegas, también se quedaron por millones, tal vez miles de millones de años en este ciclo de montaña y sol (Figura 1).

Figura 1.  Tapete microbiano de domos del arqueano (izquierda) y domos del arqueano (derecha), poza recién descubierta, la más diversa  de todas.

Este portento biológico tal vez se debe en parte a que este sitio es donde se rompieron 2 súper continentes en la historia del planeta: Rodinia, al final del precámbrico y Pangea durante el Jurásico. La cicatriz de esa tectónica extraordinaria explica la forma particular del valle, pero también explica el porque se quedó en las profundidades de San Marcos y Pinos la anomalía magmática que rompió a los súper continentes (Figura 2). En la actualidad ese magma no solo alimenta a parte de la comunidad microbiana, sino que es esencial para explicar el ciclado de agua y nutrientes entre la superficie y el manto freático profundo.  Con el agua se mueven las comunidades microbianas fundando nuevas pozas al moverse la montaña y estableciendo una enorme dinámica poblacional en las comunidades de las que ya están conformadas.

Figura 2. El valle desde la Sierra La Madera; se ve aquí la forma increíble de la Sierra de San Marcos y Pinos que se levantó en el Cretácico guardando en su seno a la diversidad microbiana del pasado y sus minerales. Ahí está la bolsa magmática que explica el humedal.

Sin embargo, este danzar del agua que ha durado eones, ahora esta interrumpido por la avaricia y la ignorancia humanas.  Primero fueron los canales que rompieron la recarga de los manantiales, sacando el agua primigenia a cultivos. Después la avaricia aumentó y la permanencia del humedal fue cuestionada…”para que sirve el agua estando ahí, no sirve de nada”…razón por la cual, en inicios de los 70´s se hicieron varias obras precisamente para secar el humedal y abrir la frontera agrícola a los ejidatarios a quien recientemente se les había repartido la tierra. Uno de ellos, saca salada, exporta esta agua “de desperdicio” 80 km fuera del valle a Monclova. El cultivo que se decidió poner desde esos entonces, dado que es zona ganadera, fue alfalfa, ya que el agua, aparentemente era infinita. La alfalfa es el cultivo mas sediento que conozco y en 50 años se chupo al 90% del humedal (Figura 3). A estos canales hay que agregarle un sin numero de pozos legales e ilegales y sobretodo un desorden absoluto en quien es dueño de que concesión de agua. Esperemos que el trabajo con la sociedad de Cuatro Ciénegas, y sobretodo del trabajo con sus niños y jóvenes esté cambiando la percepción del agua en este oasis extraordinario que ha resistido a todo tipo de cambio climático a 5 extinciones globales, al levantamiento del altiplano central y de la sierra madre oriental, pero no nos ha resistido a nosotros, los humanos que vimos pisar al primer hombre en la luna y que tuvimos en ese momento la conciencia de esta frágil bola azul que llamamos hogar, que llamamos Tierra.

Figura 3. Valeria muy triste junto a un churince seco.

Reseña del autor

El área de trabajo de la Dra. Valeria Souza es la Ecología Evolutiva y la Evolución Molecular de los Microorganismos y trabaja con la pregunta: ¿porqué hay tantas especies? Es decir, cuales son los procesos evolutivos, fisiológicos y ecológicos que separan a los organismos que forman poblaciones hasta convertirlos en especies, así como entender cómo varias especies similares pueden coexistir en un sitio particular y saber qué redes de interacciones forman. Tiene más de 100 artículos en revistas arbitradas con más de 7000 citas, 40 capítulos en libros, un libro coeditado y dos textos de biología para 5º de preparatoria programa UNAM. Es SNI nivel III. Ha recibido muchas distinciones y premios académicos y ambientales. Trabaja en el Instituto de Ecología, UNAM.

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El proceso de conversión de selvas a la agricultura y la integridad ecológica

Por: Miguel Martínez Ramos

Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad. mmartinez@cieco.unam.mx

La Selva Lacandona es uno los bloques de bosque tropical húmedo de mayor biodiversidad en Mesoamérica. Aquí, hace más de mil años, la civilización maya desarrolló sistemas agrícolas que mantenían a poblaciones grandes, de más de 50,000 personas, viviendo en el entorno de ciudades ceremoniales. Se piensa que una deforestación extensa y una sobre-explotación agrícola de los suelos condujo a la degradación ecológica, a la falta de alimentos y al abandono de las ciudades. Siglos más tarde, sin embargo, la selva se regeneró naturalmente en los sitios abandonados, llegando a albergar nuevamente una extraordinaria biodiversidad (Figura 1).

Figura 1. Fotos (2017) de selva en la región Selva Lacandona, sureste de México. A la izquierda pirámide Maya cubierta por la vegetación selvática. A la derecha, vista cercana a la vegetación de selva con un magnífico árbol del árbol localmente llamado Ramón (Brosimum alicastrum, Moracea).

Durante los años setenta y ochenta del siglo pasado, el gobierno de México repartió terrenos de la Selva Lacandona, específicamente en la región de Marqués de Comillas, a familias provenientes de diferentes estados de la República Mexicana. Con ello se inició una nueva ola de conversión de selvas a la agricultura. La conversión contemporánea se realiza con herramientas tecnológicas y formas agrícolas que los Mayas no tenían, tales como agroquímicos, maquinaria pesada, ganadería y uso de monocultivos extensos de plantas perennes (incluida la palma aceitera africana). En menos de 50 años, la cobertura de selva en la región se ha reducido a un 30% de su extensión histórica (Figura 2). Además, en los sitios con un suelo pobre, donde se practica la ganadería extensiva y se hace uso frecuente del fuego y agroquímicos la integridad del ecosistema se encuentra rota. Estas tierras degradadas son infestadas por unas cuantas especies de malezas agresivas, que impiden la producción agricultura y el proceso de regeneración natural y sucesión secundaria de la selva.

Figura 2. Arriba, un paisaje de la Selva Lacandona mostrando, a la izquierda del río Lacantún, a la Reserva de la Biosfera de Montes Azules y, a la derecha del río, a la región de Marqués de Comillas. Abajo, la selva (verde oscuro) en Marqués de Comillas se ha ido reduciendo rápidamente desde la colonización humana, como lo ilustran estas dos imágenes de satélite (Google Earth©) obtenidas 14 y 44 años después de los primeros establecimientos humanos. Imágenes proporcionadas por Esteban Martínez.

Procesos como este se repiten en los trópicos de todo el planeta, lo que está generado una gran pérdida de biodiversidad a nivel global y degradando múltiples contribuciones de la naturaleza al bienestar humano. La población mundial sigue creciendo rápido y pronto alcanzará 8,000 millones de personas. Esta población en expansión demanda enormes cantidades de alimentos agrícolas. Así, la humanidad enfrenta el gran problema de cómo conservar y restaurar las valiosas selvas bajo la presión creciente ejercida por el avance de la frontera agrícola.

Estudiantes e investigadores hemos llevado a cabo estudios de ecología de selvas en Marqués de Comillas, explorando formas de conciliar la conservación con la producción agrícola (Martínez-Ramos et al. 2016). Encontramos que cuando las prácticas agrícolas son de escala pequeña (< 2 hectáreas), no utilizan agroquímicos, maquinaria pesada, ni fuego y mantienen árboles nativos, la selva puede regenerase tras el abandono de los campos agrícolas. Prácticas como las milpas tradicionales y los sistemas agroforestales ejemplifican este tipo de manejo. Cuando los prácticas agrícolas son extensas (> 10 ha) y hacen uso frecuente de agroquímicos, fuego y maquinaria, dejando escasa o ninguna cobertura de árboles, el suelo tiende a degradarse e infestarse por malezas. La ganadería extensiva en suelos pobres ejemplifica este tipo de manejo. Además, nuestros estudios y otros (Banks-Laite et al. 2015) muestran que es posible tener altos niveles de biodiversidad, conservando la integridad del ecosistema de selva y sus comunidades bióticas, cuando en el paisaje se mantiene al menos 40% de cobertura de selva. Si la deforestación va más allá de este umbral crítico (> 60%), se pierde la integridad del ecosistema, lo que se manifiesta con un colapso de especies nativas en el paisaje (Figura 3), posiblemente resultante de procesos de efecto cascada. Como complemento al valor para la conservación, estos “paisajes agroforestales”, combinados con un manejo agroforestal y agropecuario de bajo impacto, pueden aportar una amplia gama de productos forestales, además de proveer  funciones y servicios ecosistémicos que son importantes para la regulación del clima, el mantenimiento de la fertilidad del suelo, el control de plagas agrícolas, el suministro de polinización biótica para cultivos y la conservación de fuentes de agua dulce, entre otros muchos beneficios para el bienestar humano.

Figura 3. Pérdida de integridad de comunidades biológicas (PICB) en paisajes sujetos a actividades agropecuarias. (a) La PICB se expresa como la disminución de especies arbóreas a medida que se reduce la cobertura de selvas en el paisaje en Marqués de Comillas (de G. Wies et al., en revisión). (b) La PICB se mide con la pérdida de la similitud en la composición de especies de vertebrados (anfibios, reptiles, aves, mamíferos) entre paisajes en deforestación y la selva continua (100% de cobertura; de Banks-Laite et al. 2014) en la región de Bosque Atlántico en Brasil. En ambos casos, la banda vertical indica umbrales de cobertura de selva por encima de los cuales se puede mantener la integridad del ecosistema de selva. Menos cobertura que los umbrales lleva a un proceso de perdida de especies en cascada y al colapso del ecosistema y su biodiversidad.

Los estudios realizados hasta ahora en Marqués de Comillas muestran cómo la integridad del ecosistema de selva se ve afectada, a nivel de parcela y de paisaje, por las prácticas agropecuarias. Con un programa de investigación de reciente creación (denominado BIOPAS), ahora apuntamos a entender los procesos y mecanismos ecológicos que subyacen a estos efectos, a través de estudios de poblaciones y comunidades de plantas y animales, de la estructura funcional y filogenéticas de ensamblajes bióticos y de redes complejas de interacción biótica. Finalmente, queremos entender las consecuencias de la perdida de la integridad del ecosistema sobre los aportes de la selva al bienestar de las comunidades locales.

Referencias

Banks-Leite, C. et al. 2014. Using ecological thresholds to evaluate the costs and benefits of set-asides in a biodiversity hotspot. Science 345: 1041–1045.

Martínez-Ramos M, A. Pingarroni, J. Rodríguez-Velázquez, L. Toledo-Chelala, I. Zermeño-Hernández, F. Bongers. 2016. Natural forest regeneration and ecological restoration in human-modified tropical landscapes. Biotropica 48: 745–757.

Wies, G., N.S. Arzeta, M. Martínez-Ramos.  Assessing ecological thresholds and the implications for conservation in Human Modified Tropical Landscapes. Biological Conservation (en revisión).

Reseña del autor

El Dr. Miguel Martínez Ramos es Biólogo y Doctor en Ecología por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).  Es investigador titular del Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad, UNAM. Ha sido Bullard Fellow por la Universidad de Harvard, Presidente de la Association for Tropical Biology and Conservation, Presidente de la Sociedad Botánica de México, Presidente de la Sociedad Científica Mexicana de Ecología (SCME), Premio Estatal de Ciencia y Tecnología otorgado por el COECyT Michoacán y el Estado de Michoacán y actualmente es Investigador Nacional nivel III del Sistema Nacional de Investigadores y Vicepresidente de la SCME. Tiene amplia experiencia en investigación sobre ecología de selvas y en ecología de poblaciones y comunidades, abarcando temas de demografía de plantas, dinámica de poblaciones y comunidades vegetales y animales, mecanismos de coexistencia de especies, evolución de historias de vida, sucesión ecológica, manejo sostenible de productores forestales, regeneración y restauración de bosques tropicales y dinámica de sistemas socio-ecológicos en paisajes modificados por actividades humanas.

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Las especies invasoras: una amenaza para la integridad de los ecosistemas y la biodiversidad

Por: Ana Isabel González

Subcoordinadora de Especies Invasoras, CONABIO agonzalez@conabio.gob.mx

Fotografía 1. Bryophyllum delagoense Especie originaria de Madagascar e invasora en México autor Concepción Martínez Fuente Banco de imágenes de CONABIO.

Las especies exóticas invasoras son uno de los factores de presión más importantes para los ecosistemas y la biodiversidad, junto con el cambio climático, la pérdida de hábitat, cambio de uso de suelo, sobreexplotación de organismos y contaminación (CONABIO, 2009). Una especie exótica invasora se define como aquella que no se distribuye de manera natural en una región determinada, en este caso México, y que además ocasiona impactos negativos a la biodiversidad, los ecosistemas, la salud, la economía y la sociedad. Dependiendo de la especie, los impactos pueden incluir uno o varias combinaciones de los siguiente ejemplos: Impactos a la biodiversidad (depredación, competencia o introducción de enfermedades que afectan a las especies nativas…), a los ecosistemas (alteración de las comunidades y modificación de ecosistemas, incremento en la frecuencia de incendios, erosión, monocultivos…), a la economía (reducción de cosechas, incremento en los costos de producción o de mantenimiento, daños estructurales…), a la salud (afectaciones a la salud humana, animal o vegetal) y a la sociedad por pérdida de usos y costumbres, actividades recreativas o alimentos tradicionales. Existen especies exóticas invasoras pertenecientes a todos los grupos taxonómicos y en todos los ambientes, y cada evento de invasión es el resultado de la combinación de diferentes factores, entre los cuales están las características específicas de la especie, la región o ecosistema al que es introducida, así como su estado de conservación, las condiciones físicas y climáticas del entorno, la época del año, la frecuencia de introducción, la disponibilidad de recursos, etc. Estos factores complican mucho el poder determinar con anticipación cuál de todas las especies exóticas tendría el potencial de volverse invasora en un área determinada.

Aunque existen diferentes estrategias de atención ante las invasiones, que deben ser adaptadas al caso por caso, una invasión biológica no puede ser atendida por un solo sector o institución, sino que se requiere de la colaboración entre diferentes disciplinas y esferas. Un ejemplo reciente de la amenaza que representan las especies invasoras para la integridad de los ecosistemas, son los pastos exóticos que invaden las praderas del noroeste del pacífico en Oregón, USA, cuyas comunidades de gramíneas son muy distintivas y para las cuales los pastos exóticos representan una amenaza severa  debido a su gran capacidad de formar monocultivos y a su mayor resistencia y resiliencia ante incendios (Endress et al., 2020).

Fotografía 2. Asterias amurensis Especie originaria de Asia, invasora recientemente reportada en Mazatlán. Fuente Wikipedia

Como reflexión personal, uno de los principales retos que tenemos como país es precisamente el cómo enfrentar y atender la problemática de las especies invasoras, en un momento en que tantos problemas, igualmente importantes, requieren nuestra atención. Sobre todo, debido a que las invasiones biológicas son un tema relativamente nuevo, y por lo tanto frecuentemente subestimado, por quienes están fuera del ámbito de las disciplinas ambientales. México tiene grandes avances en materia de especies invasoras ya que cuenta con una estrategia de la cual se han implementado varias acciones. Se tiene por primera vez una lista oficial identificando a muchas de estas especies y se tienen protocolos de atención y respuesta establecidos, junto con personal técnico altamente capacitado. Sin embargo, se requiere aún de fortalecer a las instituciones para que continúen realizando esta labor de prevención y atención oportuna, que incide directamente en la seguridad nacional de nuestro país y evita mayores pérdidas ambientales, sanitarias y económicas. Es fundamental continuar apoyando y desarrollando la investigación científica y generación de conocimiento, fortalecer al personal técnico, mediante la capacitación continua y se requiere apoyo por parte de los especialistas en educación ambiental y comunicación para desarrollar estrategias a seguir para que esta información permee a los diferentes actores que requieren estar involucrados y al público en general. Como seres humanos debemos reconsiderar nuestra relación con el medio ya que, de continuar el camino actual, solo lograremos intensificar los problemas existentes.

Referencias

Conabio. 2009. Capital natural de México, vol. II: Estado de conservación y tendencias de cambio. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, México

Endress, B.A., Averett, J.P., Naylor, B.J., Morris, L.R. Taylor, R. V. 2020. Non-native species threaten the biotic integrity of the largest remnant Pacific Northwest Bunchgrass prairie in the United States. Applied Vegetation Science. 23:53-68

Reseña del autor

Ana Isabel González es bióloga egresada de la Universidad de Guadalajara con estudios de maestría y doctorado en Conservación Biológica en el Reino Unido. Desde el 2007 colabora en la CONABIO a cargo del programa de especies invasoras. Ha desarrollado el Sistema de Información sobre Especies invasoras, incluyendo listas, estándares de información y lineamientos para la homologación y uso de datos.  Otras actividades incluyen asesoría en el proceso de toma de decisiones, coordinación de proyectos específicos, la difusión y seguimiento al tema en diferentes foros y los trabajos de coordinación de coordinación de la Estrategia nacional sobre especies invasoras. La Subcoordinación desarrolló la herramienta de Evaluación rápida de Invasividad (MERI) con la valoración de más de 600 especies. Actualmente es presidente de la Red Norteamericana de Especies Invasoras (NAISN) y es responsable de los insumos de la CONABIO enfocados en implementar la Estrategia Nacional sobre Especies Invasoras en México.

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Medir la condición de los ecosistemas en la era de la información

Por: Miguel E. Equihua Zamora

Instituto de Ecología, AC.

equihuam@gmail.com

La Tierra tiene una capacidad finita de ofrecer recursos a la humanidad. Aún los recursos que obtenemos de plantas y animales, potencialmente renovables, son dinámicamente limitados. Es decir, su reposición impone tasas finitas de aprovechamiento y además se requiere mantener existencias mínimas. También hemos aprendido que los procesos ecológicos que sustentan la dinámica de las poblaciones son delicados. Comprender esto ha generado un creciente interés por un manejo prudente, eficiente, equitativo y justo de los ecosistemas naturales, sus recursos y sus procesos funcionales en la búsqueda de un “bienestar sustentable” (Fig. 1).Así surgen iniciativas globales como los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas. Los ecosistemas son el cimiento de todas las actividades humanas, por los bienes y servicios que proveen. Son patrimonio de las generaciones presentes y futuras.

Fig. 1. La sustentabilidad vista como una búsqueda que aspira a construir un bienestar sustentable. Fuente:Traducido de Costanza, R. (2020). Ecological economics in 2049: Getting beyond the argument culture to the world we all want. Ecological Economics, 168, 106484.

Aunque desde principios del siglo XX ya Leopold reconocía en la responsabilidad de preservar la integridad de la naturaleza un principio ético, hasta ahora, no se ha logrado desarrollar una metodología para la evaluación de la condición de los ecosistemas que sea aceptada en forma amplia (Wurtzebach and Schultz 2016). La falta de esta capacidad técnica explica en gran parte que su uso no se haya implementado en la mayoría de los países. Desde hace algunos años y ahora a través de la iniciativa “Integralidad Gamma” proponemos que el concepto de “integridad ecosistémica” puede utilizarse para construir una forma de evaluación mediante métodos de ciencia de datos y aprendizaje de máquinas.

Vivimos en un contexto que ha incrementado ampliamente la capacidad humana de producir datos ambientales (probablemente a nivel de “big data”). El desarrollo tecnológico hace posible no sólo recolectarlos sino analizarlos bajo nuevos paradigmas para abordar los problemas que actualmente enfrentamos en la interacción entre los seres humanos y los ecosistemas (Equihua et al. 2020). Una problemática central es el tratamiento de ecosistemas como externos a la economía, cuando son la base de esta, fuente originaria de insumos y beneficios directos a la humanidad. Está claro que los esfuerzos para incluirlos como base para la toma de decisiones sobre su manejo y la conservación no han sido suficientes, en parte por falta de estimaciones de su condición. México ha producido conjuntos de datos que se pueden considerar big data, como son el Inventario Nacional Forestal y de Suelos (INFyS), el Sistema Nacional de Información de Biodiversidad (SNIB) y el Sistema Nacional de Monitoreo sobre Biodiversidad (SNMB). Éstos, en combinación con imágenes de satélite de libre acceso (p.ej. MODIS, Landsat, Sentinel 1 y 2) pueden ser utilizados progresivamente para evaluar la condición de los ecosistemas en el país.

La integridad ecosistémica emerge del efecto de factores naturales y antropogénicos que operan concurrentemente sobre los ecosistemas. Sin embargo, para mejorar la claridad en i-Gamma seguimos una estrategia analítica que separa los procesos. Los modelamos utilizando redes bayesianas aprovechando su capacidad modular de influencia. Así, seguimos un enfoque que podríamos llamar “orientado a objetos”. De aquí que, desarrollamos un modelo que nos permite estimar la condición en la cual se encuentran los ecosistemas, considerando que un referente de ausencia de intervenciones humanas lleva a los ecosistemas a tener un índice de integridad de 100%.

Este modelo lo hemos organizado a partir de tres capas de datos y un marco conceptual basado en un patrón genérico de influencias (contextual, instrumental y emergente, véase la Fig. 2).  Lo hemos implementado mediante un enfoque bayesiano con el que combinamos datos in situ (del inventario Nacional Forestal y de Suelos: INFyS) y de percepción remota para estimar la integridad de ecosistemas terrestres en México a una resolución espacial de 250 m.

Fig. 2 Integración del modelo de tres capas de la integridad ecosistémica. Fuente: diseño original del proyecto i-Gamma.

La solución que hemos desarrollados permite disponer de datos fidedignos, oportunos y con relevancia local sobre la condición de los ecosistemas terrestres del país. Esta representación del entorno natural se puede asociar con las actividades humanas como inductoras del cambio. Ahora estamos buscando la sensibilización de actores clave de los distintos sectores (social, empresarial y gubernamental) en torno al potencial de utilizar esta información en el diseño de estrategias que permitan el tránsito hacia una sociedad ambiental, cultural y económicamente sustentable (Embery 2013). Vemos que hacer medible el estado de los ecosistemas favorece el crecimiento de una conciencia socioecosistémica que da cause a nuestro accionar y fortalece nuestra convicción de la importancia de lograr que los datos sobre el desempeño social y ecológico sean accesibles sin restricciones. También participamos en la iniciativa piloto de la ONU que está explorando opciones para una nueva contabilidad económica basada en ecosistemas, el proyecto SEEA [1],[2].

Agradezco el apoyo a “Integralidad Gamma” proyecto (i-Gamma) proporcionado por el fondo FORDECyT de CONACyT, México bajo el número de subvención 296842.

Referencias

Embery, J. 2013. Two birds with one stone: enhancing education for sustainable development and employability. In: Enhancing education for sustainable development in business and management, hospitality, leisure, marketing, tourisme. Chapter 9. 1–11.

Equihua, M. et al. 2020. Ecosystem antifragility: beyond integrity and resilience. PeerJ.

Wurtzebach, Z., Schultz, C. 2016. Measuring ecological integrity: history, practical applications, and research opportunities. BioScience 66: 446–57.

Reseña del autor

Miguel E. Equihua Zamora. Biólogo por la Facultad de Ciencias de la UNAM. Cursó la Especialidad en Estadística Aplicada del IIMAS de la UNAM. La Maestría en Computación Aplicada a la Biología y Doctorado en Ecología, ambos por la Universidad de York, Inglaterra. Es Investigador Titular C en el Instituto de Ecología, AC (Inecol). Conformo y lidereo el proyecto CiberCiencia que dio acceso a literatura científica especializada en línea para los centros CONACyT, lo que impulso el Consorcio Nacional (CONRICyT: http://www.conricyt.mx/). Ecólogo orientado a la sustentabilidad y la modelación numérica de la relación sociedad naturaleza. Ha participado y coordinado 80 proyectos aplicados de evaluación ambiental tanto para Instituciones públicas como privadas, así como proyectos de investigación en ciencia básica.

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Integridad ecológica y enfermedades en bosques tropicales

Por: Julieta Benítez-Malvido

IIES, UNAM. Laboratorio de Ecología del Hábitat Alterado. jbenitez@cieco.unam.mx

Se puede afirmar que gran parte de la población está al tanto de la pandemia que ha afectado la salud y economía del planeta. En menor proporción, estamos conscientes que la pandemia tuvo su origen como consecuencia de las interacciones existentes entre el ser humano con especies de fauna silvestre y los ecosistemas que habitan. Aún en proporción menor, conocemos que además de las zoonosis (enfermedades que se transmiten de los animales al hombre y viceversa), las actividades humanas en los ecosistemas naturales hacen más susceptible a la vegetación nativa a contraer enfermedades infecciosas (e.g., causadas por virus, bacterias, hongos y nemátodos) y no infecciosas como aquellas causadas por cambios drásticos en el ambiente abiótico (luz, temperatura, humedad malformaciones nutrimentales y agroquímicos) Figura 1). En el trópico, la tala selectiva, la deforestación, la apertura de caminos, la fragmentación del hábitat, etc., son acciones humanas que modifican las características físicas y biológicas de los ecosistemas, produciendo estrés en la vegetación y cambios en la abundancia y riqueza de algunos insectos vectores de enfermedades. Además, la migración de seres humanos, generalmente, conlleva la introducción de plantas y animales exóticos, que pueden ser portadores accidentales de nuevas enfermedades. Es decir, la alteración del hábitat modifica la integridad de los ecosistemas y produce las condiciones ideales para la introducción, supervivencia y transmisión de los agentes patógenos infecciosos a la vegetación. Los hongos patógenos junto con los insectos son los principales agentes de daño en sistemas agrícolas y naturales. Cerca del 75 % de todas las enfermedades vegetales son causadas por hongos. La infección por hongos patógenos puede causar un crecimiento anormal en la planta o su muerte (Figura 2). Entre los hongos patógenos más estudiados, por su impacto económico, se encuentran especies de los géneros Fusarium y Phytophthora que infectan, por ejemplo, a especies tropicales de importancia comercial nativas de México, como son los casos de la caoba (Swietenia macrophylla), el mamey (Pouteria sapota) y el aguacate (Persea americana)(Figura 3). Además, aunque muchos hongos patógenos son específicos a algunas especies de planta, otras especies pueden cambiar de un hospedero a otro, como es el caso de Fusarium mexicanum que posiblemente brincó de la caoba y otras especies nativas, al mango (Mangifera indica), que es una especie introducida en México. Sin embargo, aún falta mucho conocimiento sobre la gran mayoría de los patógenos que infectan las plantas en sistemas tropicales naturales Algunos patógenos pueden provocar la disminución o extinción local de poblaciones de plantas. En bosques templados, epidemias causadas por hongos han devastado poblaciones de diferentes especies de plantas, modificando la biodiversidad local. La extinción de una especie de planta, en un lugar determinado, puede tener efectos sobre otros organismos que dependen de ésta para su existencia. Por lo contrario, la pérdida de algún patógeno puede afectar la biodiversidad debido a que la planta hospedera se libera de un importante regulador poblacional, lo que permite que su población crezca sin control y desplace a otras especies de plantas. Se ha observado qué, en un área natural protegida en Ranomafana, Madagascar, un hongo patógeno introducido está diezmando las poblaciones de árboles del género Calophyllum, que representan un recurso alimenticio importante para la fauna nativa, incluyendo a varias especies de lémur (P. Wright, comunicación personal). Se deben identificar las principales especies de hongos patógenos que causan enfermedades en los ecosistemas tropicales y estudiar los procesos de surgimiento, transmisión, y diseminación de las diferentes enfermedades.

Actualmente, la información existente indica que la alteración del bosque tropical y su microclima, entre otros aspectos ecológicos, favorecen la incidencia de hongos patógenos. La degradación de los bosques tropicales representa un riesgo importante en la introducción de nuevas especies de hongos y la proliferación de nuevas enfermedades puede afectar dramáticamente la biodiversidad y, por lo tanto, la integridad ecológica de los ecosistemas.


Figura 1. Las interacciones entre las actividades humanas (e.g., deforestación, introducción de especies exóticas, uso de agroquímicos, contaminación de suelos y agua, etc.)  y los riesgos sobre la salud del hombre, plantas y animales (Modificado de Destoumieux-Garzón, et al. 2018).

Figura 2. Individuo de Heliconia aurantiaca con daño por hongos patógenos foliares e insectos herbívoros en un fragmento de selva, Chajul, Chiapas (Fotografía: B. A. Santos).

Figura 3. Árbol de mamey (Pouteria sapota) con síntomas de infección por Fusarium sp.en el ejido de Chajul, Chiapas (Fotografía: R. Lombera)

Referencias

Benítez-Malvido, J. 2012. Alteración del hábitat y la proliferación de patologías en las plantas. Investigación y Ciencia. Enero 2012 Destoumieux-Garzón No. 424, pp. 36-42.

Destoumieux-Garzón,D., Mavingui, P., Boetsch, G., Boissier, J., Darriet, F., Duboz, P., Fritsch, C., Giraudoux, P., Le Roux, F., Morand, S., Paillard, C., Pontier, D., Sueur, C., Voituron, Y. 2018. The One Health Concept: 10 Years Old and a Long Road Ahead. Frontiers in Veterinary Science  5:14 doi: 10.3389/fvets.2018.00014.

Santillán-Mendoza, R., Pineda-Vaca, D.,  Fernández-Pavía, S. P., Montero-Castro, J. C., Goss, E. M., Benítez-Malvido, J., Rodríguez-Alvarado, G. 2019. Genetic diversity of Fusarium mexicanum, causal agent of mango and big-leaf mahogany malformation in Mexico. Molecular Biology Reports 46: 3887–3897.

Reseña del autor

Julieta Benítez-Malvido. Estudió Biología en la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, la maestría en Ecología la obtuvo en la Universidad de Durham, Inglaterra y el doctorado en la Universidad de Cambridge, Inglaterra. Es investigadora en la Universidad Nacional Autónoma de México desde 1996. Su línea de investigación es en ecología tropical, principalmente, se ha enfocado en comprender y demostrar como las perturbaciones humanas impactan diferentes procesos ecológicos en los bosques tropicales de México y del Amazonas Central.  Ha demostrado que la fragmentación afecta la regeneración de árboles y el mantenimiento de la diversidad de la selva a corto, mediano y largo plazo; tomando en cuenta que los árboles son el principal componente de la estructura, funcionamiento y diversidad en selvas tropicales estos hallazgos han sido relevantes para dar luz a la vulnerabilidad de las selvas al impacto de las actividades humanas. También sus estudios han mostrado como la pérdida y fragmentación del hábitat afecta interacciones mutualistas, antagonistas y comensalistas planta-planta, planta-animal y animal-animal. En la actualidad ha estado enfocada al estudio de la pérdida de hábitat y su efecto sobre la incidencia de enfermedades en las plantas, usando como modelo de estudio a las herbáceas del género Heliconia en la Reserva de la Biósfera de Los Montes Azules, Chiapas.

Fotografía: Pia Parolin

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Distribución y riesgo de zoonosis emergentes de importancia en salud pública

Por: Víctor Sánchez-Cordero

Departamento de Zoología, Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México. victor@ib.unam.mx

Las enfermedades zoonóticas emergentes de importancia en salud pública (EZSP) representan un problema mundial. Las EZSP emergen cuando un patógeno se transmite de un animal hospedero (generalmente un vertebrado) al humano, ocasionando una nueva enfermedad que puede ser severa. Una de las formas más comunes de transmisión se da a través de un vector (frecuentemente un artrópodo). Sin embargo, se conoce aún muy poco sobre las especies de hospederos y vectores que transmiten patógenos causantes de EZSP. Nuestro grupo de investigación se enfoca en predecir la distribución de dos EZSP en México, las cuales son causadas por los protozoarios Trypanosoma cruzi (enfermedad de Chagas) y Leishmania mexicana (Leishmaniasis). Ambas enfermedades tienen un alto impacto en México y en el mundo.

Nuestras investigaciones se dirigen a identificar qué especies de hospederos y de vectores se encuentran involucradas en ambas EZSP. Para ello, exploramos las coincidencias en la distribución geográfica de las especies de mamíferos que funcionan como hospederos y de las especies que funcionan como vectores (especies de chinches del género Triatoma, vectores de Chagas y, especies de moscas hematófagas del género Lutzomyia, vectores de Leishmaniasis). Como primer paso, usando información de colecciones biológicas, se construyen bases de datos de las coordenadas geográficas de localidades en las que se han registrado a las especies, así como información del ambiente que opera en esas localidades.  Con esta información, se usan algoritmos computacionales del programa MaxEnt para modelar el nicho ecológico potencial de cada especie. MaxEnt asocia las localidades de registro de una especie con variables climáticas y predice en un mapa la cobertura geográfica con las condiciones climáticas idóneas para la presencia de las especies. Para corroborar estos modelos, efectuamos colectas de las especies de mamíferos hospederos y de vectores (Triatoma y Lutzomyia) en las áreas predichas, y determinamos la presencia de parásitos con técnicas de biología molecular. La validación de la presencia de vectores, hospederos y patógenos permitió generar mapas de riesgo de las ZESP, los cuales se cotejaron con casos de pacientes confirmados con estas EZSP. Las coincidencias geográficas entre lo observado y lo predicho fue alta (Figura 1).


Figura. 1. Mapas de distribución de seis especies de Lutzmomyia, vectores de Leishmaniasis en México (gris). Las localidades de colecta se indican con puntos negros (González et al., 2011).  

Las especies de Lutzomyia se distribuyen generalmente en el sureste, lo que coincide con el mayor número de casos de Leishmaniasis (Figura 1). Las especies de Triatoma se distribuyen en casi todo México, en lugares donde también se reportan casos de la enfermedad de Chagas. Al generar modelos bajo escenarios de cambio climático global se ha encontrado que las especies de vectores y de hospederos de ambas ZESP se podrían desplazar hacia Estados Unidos y Canadá (Figura 2).

Figura 2. Distribución actual (A) y futura al 2050 (B-G) bajo siete escenarios de cambio climático de Triatoma gerstaeckeri, chinche vector del patógeno de Chagas (Garza et al., 2014).

La utilidad de los mapas de riesgo (Figura 3) bajo escenarios actuales y de cambio climático, sirven como una plataforma de información para identificar zonas de riesgo y buscar medidas de prevención. Este marco de investigación puede ser aplicado para producir mapas de distribución de especies de hospederos y vectores para otras EZSP.

Figura. 3. Mapa de riesgo de Leishmaniasis, que integra la distribución de las especies de vectores (Lutzomyia) y de hospederos (mamíferos). Nivel de riesgo: rojo fuerte = alto; rojo diluido = bajo. El área achurada indica las zonas de casos clínicos reportados (Stephens et al., 2009).  

Agradezco la invitación y comentarios al texto del Dr. Miguel Martínez Ramos.

Referencias

Garza M, et al. 2014. Projected future distributions of vectors of Trypanosoma cruzi in North America under climate change scenarios. PLoS Negl Trop Dis 8(5): e2818.

González, C., et al. 2011. Current knowledge of Leishmania vectors in Mexico: How geographic distributions of species relate to transmission areas. The Amer. Jour. of Trop. Med. Hyg. 85: 835-843.

Stephens C. R. et al. 2009. Using biotic interaction networks for prediction in biodiversity and emerging diseases. PLoS ONE 4(5): e5725.

Reseña del autor

Víctor Sánchez Cordero. Biólogo por la Facultad de Ciencias de la UNAM y Doctor (PhD) por la Universidad de Michigan, Ann Arbor, EUA. Es Investigador Titular C del IB-UNAM. Su investigación analiza el impacto de la deforestación y el cambio climático global sobre la distribución actual y futura de grupos biológicos, con el fin de proponer áreas prioritarias de conservación y de identificar zonas geográficas de riesgo de zoonosis emergentes de importancia en salud pública. Ha publicado más de 200 trabajos científicos. En el 2009 recibió el Reconocimiento a la Conservación de la Naturaleza, otorgado por la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales, y en el 2011 el premio “Por Amor al Planeta” VW. Fue Director del IB-UNAM (2011-2019) y actualmente es Presidente del Comité Científico Mariposa Monarca.   

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Ecosistemas y bienestar

Por: Marisa Mazari Hiriart

Laboratorio Nacional de Ciencias de la Sostenibilidad. Instituto de Ecología. Universidad Nacional Autónoma de México. Ciudad de México. mazari@unam.mx

Los ecosistemas son fundamentales para nuestra especie porque de ellos depende nuestra salud y bienestar. Nos brindan innumerables bienes y servicios que nos permiten vivir y desarrollarnos en el Sistema Planetario como uno más de los organismos que lo habitan (Figura 1). Pero actuamos como la especie dominante y, por la cantidad de recursos que usamos, somos la mas depredadora. Además, generamos gran cantidad de desechos que alteran el ambiente.


Figura. 1. Ambiente natural. Bosque tropical y cascada, Chiapas.

Por nuestras actividades productivas desde hace 300 años y con la Revolución Industrial (1760-1840), hemos modificado gradualmente a los ecosistemas, y en forma acelerada desde los años 1950. Algunas de estas actividades de gran impacto son la extensión de la frontera agrícola, que altera los ciclos de agua y de nutrientes, y el uso de energía fósil que, en conjunto afectan al planeta, poniendo en peligro los sistemas de soporte de la vida.

Steffen y colaboradores en 2015 categorizaron siete variables planetarias fundamentales para la vida: como de alto riesgo la diversidad genética y los ciclos biogeoquímicos de nitrógeno y fósforo; de riesgo creciente el cambio de uso de suelo, el cambio climático y por debajo de la frontera de seguridad, con gran incertidumbre, los sistemas de agua dulce, el agotamiento de la capa de ozono y la acidificación de los océanos; todas ellas fundamentales para nuestra supervivencia.

Desde 2008 los humanos viven principalmente en ciudades. Más de la mitad de la población del mundo vive en estos ambientes artificiales, que brindan beneficios y riesgos para el bienestar humano, que según McMichael (2007), idealmente, deben ser planeadas y manejadas de manera sostenible (Figura 2). Pero pequeñas áreas albergan a miles o millones de habitantes que demandan vivienda, agua, aire, alimentos y energía, en una relación poco acorde con la naturaleza. En estos ecosistemas artificiales, los ciclos de consumo y generación de desechos superan la capacidad de degradación de los ecosistemas, que permanecen como parte del sistema de soporte de vida.

Figura. 2. Ambiente artificial. Favelas, Brasil.

Los servicios ecosistémicos son indispensables para nuestra salud y disfrutamos de ellos sin darnos cuenta. El cambio ambiental es complejo, generalmente indirecto, poco evidente y desplazado tanto en tiempo como en espacio, y depende de diversas fuerzas que los pueden modificar (Millennium Ecosystem Assessment, 2005). Organismos internacionales como la OMS y la FAO hablan de “Una Salud”, entendiendo que la salud humana está íntimamente conectada con la salud animal y del ambiente que compartimos. Hoy entendemos que la pandemia de COVID-19 es consecuencia de un desbalance que hemos provocado en el ambiente.

La salud de la población depende de las condiciones sociales y económicas, pero también del abasto de agua y alimentos que provienen y dependen de la integridad y funcionamiento de los ecosistemas. Las determinantes a macro-escala, tales como la salud, están siendo desestabilizadas de manera global, por presiones sin precedentes (McMichael, 2006). La pandemia del 2020 nos debe hacer conscientes de las consecuencias de nuestras acciones y nos debe hacer pensar en las futuras generaciones y el mundo que les dejaremos de no cambiar nuestra manera de vivir y modificar los ecosistemas (Figura 3).

Figura. 3. Ambiente alterado. Socio-ecosistema acuático alterado, Brasil.

Referencias

Millennium Ecosystem Assessment, 2005. Ecosystems and Human Well-being. Health Synthesis. World Health Organization. Geneva, Switzerland.

McMichael, A.J. 2006. Population Health As a Primary Criterion for Sustainability. EcoHealth 3: 182-186.

McMichael, A.J. 2007. Will considerations of environmental sustainability revitalise the policy links between the urban environmental and health. NSW Public Health Bulletin 18(3-4): 41-45. Steffen, W., Richardson, K, Rockström, J., et al. 2015. Planetary boundaries: Guiding human development on a changing planet. Science 13, 347(6223):1259855.

Reseña del autor

Marisa Mazari hiriart. Bióloga por la UNAM, con maestría en Hidrobiología Aplicada de la Universidad de Gales, Gran Bretaña y Doctorado en Ciencias Ambientales e Ingeniería de la Universidad de California Los Ángeles. Es Investigadora Titular del Laboratorio Nacional de Ciencias de la Sostenibilidad del Instituto de Ecología, UNAM, laboratorio en el que se realiza investigación interdisciplinaria desde 1992. Es una ecóloga acuática que ha trabajado en usos sostenibles del agua en socio-ecosistemas tanto urbanos como rurales en México, identificando fuentes potenciales de contaminación que representan un riesgo para el ambiente y la salud pública. Fue coordinadora del Programa de Posgrado en Ciencias de la Sostenibilidad de la UNAM (2016-2019). Ha realizado mas de 60 proyectos en el área ambiental con entidades gubernamentales locales y federales, así como proyectos de investigación en ciencia básica. Cuenta con 100 publicaciones entre artículos, libros y capítulos de libro. Ha formado alumnos de licenciatura, maestría y doctorado.

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