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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Las enseñanzas de la selva ante los riesgos de zoonosis*

Por: Rodolfo Dirzo

Department of Biology, Stanford University, Stanford, EUA. rdirzo@stanford.edu

*Artículo dedicado a Miguel Martínez-Ramos por su inauguración como vicepresidente de la SCME y por la invitación a contribuir con este artículo.

La selva de Los Tuxtlas, el manchón más norteño de selva tropical lluviosa que aún persiste en el continente americano, ha sido impactada por la actividad antropogénica durante siglos. Sin embargo, su deterioro se ha acelerado sobremanera en las últimas décadas. Las imágenes satelitales que muestran la cobertura de la selva entre la segunda mitad del siglo pasado y ahora, vívidamente revelan el daño: un paisaje dominado por terrenos desmontados (principalmente para ganadería) con numerosos remanentes pequeños de la selva milenaria (Figura 1). Uno de esos fragmentos corresponde al predio que la UNAM resguarda como estación de investigación sobre la biología del ecosistema tropical, y un laboratorio ecológico que ha engendrado proyectos de investigación con resultados que han iluminado nuestra comprensión de cómo funciona el mundo natural en el teatro ecológico tropical.


Figura. 1. Proceso de deforestación en el entorno de la Estación de Biología Tropical Los Tuxtlas (Instituto de Biología, UNAM). A la izquierda el proceso de deforestación de 1967 a 2013 (cobertura de selva en negro), demarcando el área de la estación con el rectángulo en rojo. A la derecha imagen de satélite (Google Earth ®) reciente con el área de la Estación demarcada con líneas blancas discontinuas. Modificado de Martínez-Ramos et al. (2016).

En décadas recientes, inmersa en ese mar de potreros, la estación se ha convertido en bastión para el estudio de las consecuencias del impacto antropogénico sobre la biodiversidad, funcionamiento de los ecosistemas y los servicios que el accionar de los mismos aportan al bienestar humano. Una de las enseñanzas derivadas del trabajo en esta selva tiene que ver con los riesgos de zoonosis, como ahora esbozo.

Del sotobosque de esta selva resalta un verdor inusitado – pero es un verdor engañoso: refleja que la densidad de plantas de ese estrato es muy alta, con creciente predominio de un grupo, las palmas, particularmente una llamada “chocho” (Figura 2). La proliferación de estas palmas, a expensas de otras especies, ha sido documentada en estudios iniciados por José Sarukhán en los años setentas del siglo pasado, y seguidos espléndidamente por Miguel Martínez-Ramos y sus colaboradores. Aunado a esos estudios, una serie de investigaciones, coincidentes en parte con el periodo del estudio demográfico del chocho, ha documentado que el sotobosque de Los Tuxtlas representa una anomalía ecológica responsable en parte de la proliferación de palmas: los mamíferos de tamaño medio y grande (>1 kg) están ausentes o tienen abundancias tan bajas que no se logran detectar. Esos estudios faunísticos multianuales revelan un fenómeno antropogénico de defaunación. Este término se ha posicionado ahora de manera amplia en la literatura sobre conservación biológica. 

Figura. 2. Sotobosque de la selva de Los Tuxtlas mostrando una gran abundancia de palmas de Astrocaryum mexicanum (“chocho”). Estas palmas de tallo delgado (4-5 cm diámetro) no pasan de 7 m de altura pero pueden vivir más de 120 años. Puede notarse que bajo la sombra de las palmas prácticamente no se observan plantas de otras especies, las más pequeñas (al frente de la fotografía) son palmas jóvenes de chocho. Fotografía cortesía de Miguel Martínez-Ramos.

Un resultado sobresaliente de estos estudios es que la defaunación es selectiva, de tal manera que la ausencia de fauna media y grande se correlaciona con una sobre representación numérica de mamíferos pequeños, muchos de ellos de especies que, por su historia de vida y su rol como hospederos de una carga enorme de patógenos zoonóticos, engendraron la hipótesis de que los sitios defaunados podrían representar focos rojos de zoonosis. Tal hipótesis ha catapultado investigaciones para ponerla a prueba. Por ejemplo, comparando parcelas experimentalmente defaunadas a través de exclusiones (mediante cercas electrificadas), comparadas con parcelas testigo adyacentes que conservan su contingente de fauna típica en sabanas tropicales africanas en Kenia, muestran que la abundancia de mamíferos pequeños, principalmente roedores, se multiplica por un factor de 2-2.5 en ausencia de la fauna grande. Además, el análisis molecular de la sangre de esos animales híper abundantes (y sus ectoparásitos) en las parcelas defaunadas muestra que estos albergan una amplísima gama de patógenos de zoonosis emergentes y reemergentes. Por ende, el aumento en la abundancia de tales hospederos incrementa el riesgo de zoonosis por numerosos patógenos incluyendo, por ejemplo, a las bacterias Bartonella (Figura 3) y Yersenia pestis, esta última causante de la peste negra, una zoonosis pulmonar, linfática o septicémica que puede causar la muerte.

Figura. 3. Efecto de la exclusión de fauna de mamíferos medianos-grandes sobre la prevalencia (% de ratones y pulgas infectadas) de la bacteria Bartonella sp. y la cantidad de ratones (Sacostomus mearnsi) y pulgas (Xenopsylla sp.) infectadas por Bartonella en sabanas de Kenia. Las líneas continuas indican el tratamiento sin exclusión y las discontinuas el tratamiento de exclusión. Aunque la prevalencia es similar en los dos tratamientos, la exclusión de la fauna provoca un aumento en ratones y pulgas infectadas, y por lo tanto en el riesgo de zoonosis. (Figura modificada de Young et al. 2014) .

La enseñanza general de estos estudios es que el descuido y deterioro de los ecosistemas representa un factor de riesgo latente de zoonosis futuras, algunas con potencial de engendrar pandemias similares a la que ahora padecemos provocada por el coronavirus SARS-CoV-2.

Referencias

Dirzo, R., Young, H.S., Balle, G. Ceballos, C., Galetti, M., B. Collen. 2014. Defaunation in the Anthropocene. Science 345: 401-406.

Martínez-Ramos, M., Ivan Ortiz-Rodríguez, Piñero, D., Dirzo, R., Sarukhán, J. 2016. Humans disrupt ecological processes within tropical rainforest reserves. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 113: 53-23-5328.

Reseña del autor

Rodolfo Dirzo, Department of Biology, Stanford University, Stanford CA 94305, USA.

Biólogo por la Universidad de Morelos; Maestría y Doctorado por la Universidad de Gales.  

Ha sido investigador en la UNAM (Institutos de Biología y Ecología), jefe de la Estación Biológica Los Tuxtlas y del Departamento de Ecología Evolutiva. En Stanford ofrece cursos de Conservación Biológica, Ecología, y Diversidad Biocultural (este último se lleva a cabo en Oaxaca). Sus publicaciones abordan el impacto humano sobre la biodiversidad. Mantiene programas educativos en ciencias, dirigidos a estudiantes de grupos minoritarios, de familias de inmigrantes en California. Es miembro de la Academia de Ciencias de Morelos,  Academia Mexicana de Ciencias, Academia de Ciencias de EUA, y Academia de Ciencias de California

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Naturaleza y Salud de las personas

Por: Patricia Balvanera

Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad y Unidad Académica de Estudios Territoriales Oaxaca, Universidad Nacional Autónoma de México. pbalvanera@cieco.unam.mx

La naturaleza sostiene a la vida humana y, en particular, a nuestra salud. Naturaleza es todo aquello que se encuentra en el mundo físico y biológico que nos rodea, incluyendo a los seres vivos y sus interacciones con el agua, el aire y la tierra. Cada día consumimos algo de la naturaleza para desayunar, comer y cenar. El café que bebemos, el maíz de la tortilla, el jitomate de la salsa, los nopales embebidos en ricas sopas (Figura 1). De la naturaleza obtenemos recursos que nos permiten cocinar y mantenernos confortables y seguros al interior de nuestros hogares. Nuestras casas pueden estar construidas de la madera de árboles, o de tabiques de arcilla obtenida de suelos formados a lo largo de miles de años por procesos físicos, químicos y la actividad de múltiples microorganismos. Obtenemos energía de la leña cosechada de arbustos o árboles, o bien de combustibles fósiles cómo el gas, el petróleo y el carbón, que resultaron de la descomposición de plantas o animales que vivieron hace millones de años. Una amplia variedad de medicinas que utilizamos para curarnos provienen de plantas o animales, o bien de productos sintéticos inspirados en organismos vivos que poseen propiedades medicinales. La naturaleza contribuye a nuestra salud satisfaciendo nuestras necesidades fisiológicas.


Figura. 1. La naturaleza contribuye a nuestra salud satisfaciendo nuestras necesidades fisiológicas. Fuente: Carlos Galindo Leal. CONABIO.

La naturaleza también regula las condiciones que requerimos para vivir. Las plantas son determinantes de las condiciones de temperatura y humedad del ambiente que son adecuadas para nuestro bienestar. Las plantas terrestres y las algas marinas absorben grandes cantidades del dióxido de carbono que emitimos al quemar gas, carbón o petróleo y con ello mitigan los cambios climáticos globales producidos por la actividad humana. La naturaleza regula la calidad, cantidad y temporalidad del agua dulce que bebemos o que usamos para los campos de cultivo. Las selvas y los bosques de las montañas, de las riberas de ríos o de las lagunas costeras, bombean agua a la atmósfera y favorecen la infiltración del agua al subsuelo, retienen contaminantes y evitan deslaves y la erosión de suelo. Los bosques también regulan los embates de eventos atmosféricos catastróficos, como los huracanes, evitando inundaciones grandes o siendo barreras físicas ante vientos fuertes. La naturaleza también controla a organismos nocivos que pueden amenazar nuestra vida, como es el caso de las ranas y los murciélagos que consumen moscos que transmiten el dengue. La naturaleza contribuye a nuestra salud regulando las condiciones ambientales de los distintos rincones del planeta en los que los habitamos.

La naturaleza es también fundamental para nuestra salud emocional (Figura 2). Caminar en la naturaleza nos permite soltar nuestras preocupaciones, gozar del entorno y ampliar nuestras perspectivas. Un hermoso paisaje, el canto de un ave o el estar en contacto con animales amigables ayudan a las personas enfermas a una recuperación más rápida. La naturaleza también es parte de nuestra identidad como personas: el árbol que sembró mi abuelo en el patio o el monte que recorría en mi infancia, contribuyen a nuestra conceptualización de nosotros mismos. La naturaleza sustenta nuestras visiones, conocimientos y prácticas: las selvas del sureste mexicano son parte de la cultura maya, tanto en el pasado como en el presente. La naturaleza nos inspira para la creación artística. La naturaleza contribuye a nuestra salud nutriendo nuestras necesidades emocionales.

Figura. 2. La naturaleza contribuye a nuestra salud nutriendo nuestras necesidades emocionales. Fuente: Astrid Domínguez Guerrero, CONABIO.

La actual crisis de la naturaleza está poniendo en peligro nuestra salud, nuestro bienestar. En las últimas cinco décadas, múltiples contribuciones de la naturaleza que son fundamentales para la vida de las personas han declinado de manera alarmante (Figura 3). Dicho deterioro resulta de la acelerada pérdida de especies de plantas, animales, hongos y bacterias, de las formas industrializadas de producción de alimentos agrícolas y pecuarios, del uso indiscriminado de ecosistemas y recursos de la tierra y del mar, de la contaminación de suelo, agua y aire, y de la creciente expansión de especies exóticas invasoras. La actual pandemia provocada por el coronavirus SARS-CoV-2 es un ejemplo claro y doloroso del efecto nocivo que tiene la destrucción de la naturaleza sobre su capacidad de contribuir a nuestra salud (contribución 10 en la Figura 3). Es urgente darnos cuenta de lo mucho que dependemos de la naturaleza para transformar radicalmente la forma en la que la valoramos, la usamos e interactuamos con ella.

Figura. 3. Tendencias de las contribuciones de la naturaleza para las personas de 1970 a la fecha. Ver leyendas en la parte inferior de la figura para la interpretación de los símbolos. Fuente: IPBES 2019.

Referencias

IPBES . 2019. Summary for policymakers of the global assessment report on biodiversity and ecosystem services of the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services. S. Díaz, J. Settele, E. S. Brondízio E.S., H. T. Ngo, M. Guèze, J. Agard, A. Arneth, P. Balvanera, K. A. Brauman, S. H. M. Butchart, K. M. A. Chan, L. A. Garibaldi, K. Ichii, J. Liu, S. M. Subramanian, G. F. Midgley, P. Miloslavich, Z. Molnár, D. Obura, A. Pfaff, S. Polasky, A. Purvis, J. Razzaque, B. Reyers, R. Roy Chowdhury, Y. J. Shin, I. J. Visseren-Hamakers, K. J. Willis, and C. N. Zayas (eds.). IPBES secretariat, Bonn, Germany. 56 pages. https://ipbes.net/sites/default/files/2020-02/ipbes_global_assessment_report_summary_for_policymakers_es.pdf 

Hall, J. S., V. Kirn, E. Yanguas Fernández (Editores). 2015. La gestión de cuencas hidrográficas para servicios ecosistémicos en las laderas de los neotrópicos. Banco Interamericano de Desarrollo. ISBN 978-9962-614-31-9 

Reseña del autor

Patricia Balvanera. Bióloga por la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Maestra en Ciencias y Doctora en Ecología por la Universidad Autónoma de México (UNAM). Es Investigadora Titular C del Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad de la UNAM. Investiga los vínculos entre la biodiversidad y el bienestar humano. Ha producido más de una centena de trabajos científicos. Es editora asociada de las revistas indizadas Science Advances, People and Nature (British Ecological Society), Ecology and Society (Resilience Alliance), Ecosystem Services (Elsevier) y Ecosystem and People (Taylor and Francis). Es Copresidenta de la evaluación sobre la diversidad de valores de la naturaleza de la Plataforma Intergubernamental Científico Normativa de Biodiversidad y Servicios Ecosistémicos IPBES.

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Aplanando la curva epidémica

Por. Eugenio P. Balanzario

Centro de Ciencias Matemáticas, Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Morelia. ebg@matmor.unam.mx

Desde que inició el 2020 hemos aprendido mucho sobre las curvas epidémicas y estamos conscientes de que hoy la curva de crecimiento de contagios de la Covid-19 incluso regula nuestras vidas. Por esta razón, en este blog hemos querido incluir una reflexión sobre estas curvas que son como las que se trabajan en estudios de poblaciones, y a las que estamos ahora muy atentos porque muestran la evolución de un serio problema de salud humana que nos amenaza a todos.

Con las conferencias diarias sobre el desarrollo de la Covid-19 en México, el concepto de curva epidémica es ya del dominio popular. Por otro lado, debido al temor de que una sobreabundancia de casos pueda saturar los recursos públicos de atención médica, ha sido de especial interés el aplanar la curva en casi todo el mundo. Sin embargo, el concepto de “aplanar la curva” no parece que se haya entendido bien. Es posible que una comparación de las curvas de incidencia de casos per capita de distintos países nos ayude a clarificar el significado de “aplanar la curva”.

En la figura 1 aparecen las curvas epidémicas de 15 países, incluyendo a México. Estas curvas se construyeron a partir de los datos de casos diarios reportados ajustando los parámetros (alfa y beta) del modelo SIR (Susceptible, Infectado, Recuperado), en donde beta es la tasa de transmisión y alfa es la tasa de recuperación de la enfermedad.


Figura. 1. Número de casos por país (dividido entre el tamaño de su población y multiplicado por 10,000) por unidad de tiempo (años).

La relación entre los dos parámetros de los distintos países se puede modelar, dando como resultado el que beta se pueda estimar a partir de alfa (figura 2).

Figura. 2. Valor de los dos parámetros (alfa en el eje horizontal y beta en el eje vertical) para 30 países seleccionados. La curva en color rojo modela la interdependencia entre estos dos parámetros, alfa y beta.

Ahora bien, en la figura 3 vemos que conforme alfa se incrementa, la curva tiene menor altura, es decir, se hace más plana. En México se ha venido realizando un gran esfuerzo por aplanar la curva; sin embargo, si bien a primera vista (figura 1) pareciera que sí se logró aplanar la curva en grado satisfactorio, en la figura 2, el par de parámetros para México (punto azul, esquina inferior izquierda) muestra un valor de alfa más bien bajo (7.48).

Figura. 3. Curvas para distintos valores de alfa y el valor estimado para beta según el modelo de la figura 2. Los ejes vertical y horizontal son como en la figura 1.

Un valor de alfa (tasa de recuperación) más grande es deseable para lograr aplanar la curva. De este análisis resulta que los países que mayor éxito han tenido a la fecha en aplanar la curva son China y Cuba. Llama la atención la lenta evolución de la curva en el caso de México. Si esta curva estimada es fiel a la realidad, porque el resultado de la modelación depende en todos los casos de la calidad de los datos, las consecuencias de esta lenta evolución aún nos son desconocidas.

Nota. La selección de los países que se reportan aquí fue hecha en base a la estabilidad en el proceso de estimación de los parámetros a partir de los datos publicados. Sin embargo, para el caso de México, dicha estabilidad todavía no se alcanza por no haberse superado suficientemente aún el pico de la curva, a la fecha de la estimación de la curva (28 de julio de 2020) y según los datos publicados en EU Open Data Portal.

Referencias

EU Open Data Portal. https://data.europa.eu/euodp/en/data/dataset/covid-19-coronavirus-data/resource/55e8f966-d5c8-438e-85bc-c7a5a26f4863.

Reseña del autor

El Dr. Eugenio P. Balanzario es investigador titular en el Centro de
Ciencias Matemáticas de la UNAM, Campus Morelia. El Dr. Balanzario obtuvo su título de licenciatura en Matemáticas Aplicadas y el grado de doctor en matemáticas puras con especialización en teoría analítica de los números. En la actualidad, al Dr. Balanzario le interesan las aplicaciones de la probabilidad y la estadística a problemas de interés social.

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