Caminos sin retorno

Estamos acostumbrados a circular por caminos, carreteras y autopistas de doble sentido. Es decir, por rutas por las que cuesta tanto, o tan poco, ir como volver. Quizás sea eso lo que hace que nos sorprenda cuán escasas son las vías de la biosfera en las que ir y volver son aventuras de igual peso. Aunque, si pensáramos más en ello, todo nos iría mucho mejor en materia de conservación de la biodiversidad.

La baja capacidad de recuperación de las comunidades de aguas dulces contaminadas

Cuando en los años sesenta y setenta del siglo pasado la población española abandonó de golpe el mundo rural y se concentró en unas pocas ciudades grandes, cerca de recientes polígonos industriales, comenzaron los problemas relacionados con la contaminación del agua, tanto por vía urbana como industrial. Por ejemplo, en el gran humedal de la Albufera de Valencia, tercero en importancia para las aves acuáticas en nuestro país, sólo por detrás de Doñana y el delta del Ebro, la entrada masiva de contaminantes inició un proceso gradual de pérdida de las especies de flora y fauna que necesitan aguas bien oxigenadas. Pero el sistema no colapsó de golpe. Curiosamente, aguantó bien la llegada de grandes cantidades de fósforo y nitrógeno a lo largo de las antiguas acequias de época islámica, demostrando una gran capacidad de resistencia al cambio. Pero todo cambió drásticamente al incorporarse un tercer factor a la ecuación: los vertidos de productos fitosanitarios, sobre todo herbicidas para las malas hierbas de los arrozales que circundan la laguna litoral. La pérdida sincrónica de las praderas de algas y fanerógamas a causa de los herbicidas fue el detonante del inicio de un rápido proceso de eutrofia. Así las comunidades vegetales dominantes, sumergidas o flotantes, pasaron de golpe de las fanerógamas y las algas macroscópicas a las algas microscópicas del fitoplancton (la microvegetación). Su multiplicación en masa creó una capa tan densa de biomasa en la superficie del agua que bloqueó la entrada de luz solar hasta el fondo de la somera laguna, lo que a su vez impidió que allí se desarrollaran más algas o plantas macroscópicas amantes de la luz. Algo parecido a lo que ocurre en los bosques de denso dosel arbóreo, donde nada crece bajo su sombra.

Las pocas plantas que aún así consiguen enraizar son devoradas por ejércitos de carpas y múgiles que ahora dominan la comunidad de vertebrados acuáticos, frente a las casi perdidas anguilas y lubinas del pasado. Los grandes depredadores fueron cambiados por grandes herbívoros y detritívoros. Todo esto implica que el camino de regreso a la situación de partida y el de ida hacia la situación presente son completamente asimétricos, lo que hace que la recuperación del sistema sea casi imposible. Ya van treinta años de potentes inversiones económicas para sacar a la Albufera de su estado actual: colectores para las aguas industriales, caras depuradoras con sistemas terciarios de tratamiento, complejas reformas en las redes de alcantarillado de los municipios circundantes… Pero las mejoras han sido pocas. La calidad de las aguas ha mejorado, pero sigue estando muy por debajo de los parámetros deseables. Bastaron unos pocos años de desaforada actividad contaminante (aguas negras e industriales, abonos químicos y herbicidas) para que el sistema perdiera su homeostasis de manera permanente. Seguro que nadie pensó que iba a ser tan difícil que las aguas de la laguna recuperaran su calidad original cuando empezó su transformación.Al parecer las reservas de nutrientes en el sedimento son tan altas que aunque ahora entrase agua sin contaminar a la laguna tendríamos eutrofia para décadas. Y pensar en dragar los fangos es una tarea titánica que además correría el riesgo de poner en circulación metales pesados de la época inicial de contaminación industrial con lo que sería peor el remedio que la enfermedad.

Acequia de aguas eutrofizadas en la Albufera de Valencia repleta de múgiles. El camino para recuperar este gran humedal, como muchos otros, está resultando muy lento y costoso, sobre todo si se compara con la rápida etapa de vertidos contaminantes responsable de dicha eutrofización (Foto: Joan Miquel Benavent / Oficina Técnica Devesa-Albufera).

Las comunidades de aves parecen más resilientes

Un mensaje más positivo procede del mundo de las aves. En un reciente estudio de nuestro equipo (1), analizamos cómo había evolucionado la riqueza de aves acuáticas en 18 humedales de la Comunidad Valenciana a lo largo de 28 años. Encontramos que el sistema en su conjunto ya ha superado la etapa de pérdida de especies habitual en un medio que se ha visto perturbado y fragmentado a lo largo de siglos. Es decir, ya no se encuentra en estado de “relajación ecológica” y ahora tiende a la homogeneización y a la ganancia de especies. Poco a poco se encamina hacia su estado original, anterior a la influencia humana. Lo cual se debe no sólo a las medidas de protección locales arbitradas durante casi tres décadas, sino también a las mejores condiciones de los humedales en el resto de España y de Europa, lo que permite el intercambio de especies con otras zonas. Por supuesto, dicho intercambio es más fácil en el caso de las aves, que tienen una mayor capacidad de dispersión a larga distancia. En cualquier caso, las especies cuya dieta está especializada en fauna y flora de aguas oligotróficas sigue sin recuperarse.

Otros ejemplos de asimetría

Otro ejemplo de asimetría entre los caminos de ida y vuelta son los incendios forestales, en los que una mínima perturbación instantánea puede deshacer un sistema ensamblado de manera gradual a lo largo de décadas o incluso de siglos o milenios. También cabe citar el devenir de la termoclina, esa frontera entre aguas calientes superficiales y aguas frías más profundas, que se genera poco a poco en el Mediterráneo durante la primavera y el verano, para que los primeros temporales de otoño se encarguen de desbaratarla de manera veloz (2). También ocurre que la dispersión de aves, cuyas poblaciones están estructuradas espacialmente al modo de metapoblaciones, no sucede con igual intensidad de los parches pequeños a los grandes como al contrario (3).

Las catástrofes geológicas como fuente de asimetría

A mayor escala espacial y temporal, las catástrofes geológicas son perturbaciones puntuales y rápidas que deshacen sistemas construidos de manera progresiva y acumulativa. Es el caso de las erupciones volcánicas, los cambios repentinos en la química de los océanos o las caídas de asteroides. En cinco ocasiones, la vida del planeta en su totalidad ha estado cerca de poner el contador a cero. Concretamente, en las fronteras que definen el tránsito del Ordovícico al Silúrico (hace unos 450 millones de años), del Devónico al Carbonífero (360 Ma), del Pérmico al Triásico (250 Ma), del Triásico al Jurásico (200 Ma) y del Cretácico al Paleoceno (65 Ma). También ocurrió algo parecido en los estadios de “bola de nieve”, cuando todo el planeta estaba cubierto por los hielos hace unos 2.000 Ma, entre 600 y 700 Ma (antes de la radiación del Cámbrico) y en la masiva extinción que marcó el límite Pérmico-Triásico, hace 250 Ma.

Ramón Margalef nos recuerda que la carrera armamentista humana o la deforestación de las selvas tropicales podrían ser un nuevo ejemplo de caminos sin retorno (2). O, mejor dicho, con un retorno muy lento y costoso. En otras palabras, la sexta extinción que vaticina Edward O. Wilson en La diversidad de la vida (4) y cuyo responsable es el ser humano, una sola especie de la biosfera. Una sexta extinción que ahora se centra en los trópicos del planeta pero que en realidad ya ocurrió en el tránsito Paleolítico-Neolítico en nuestras latitudes. El retorno a un estado con mayor entropía, más desordenado, es siempre una tentación para la naturaleza: es difícil (y contra natura) tener un mazo de cartas ordenado por colores y números, pero hay mil formas posibles de que esa baraja yazca en el suelo desordenada. Mil estados posibles de equilibrio, frente a uno –o unos pocos– de orden forjado a fuerza de invertir mucho esfuerzo en ello.

La perturbación no siempre es perjudicial

Si no destruyen el sistema completamente, las perturbaciones a escala de tiempo ecológico pueden incluso introducir diversificación en el mismo al situar los procesos de sucesión en sus fases más tempranas o juveniles. Estos mosaicos de diversidad pueden ser promotores de nuevas adaptaciones a escala microevolutiva. El retorno a fases más tempranas también puede ir acompañado de nuevas vías abiertas a la macroevolución, sobre todo por la “sucesión de biomas” que conllevan los cambios climáticos asociados a las perturbaciones geológicas.

 El problema, incluso más que en la magnitud, está en las sinergias (el todo es más que la suma de las partes), como decíamos al principio, y también en la frecuencia de las perturbaciones. No en la perturbación en sí misma. Es sabido que los pequeños mamíferos del Triásico superior no hubieran abandonado la protección de la noche, ni su pequeño tamaño, si no se hubiera producido la extinción en masa de los grandes dinosaurios a finales del Cretácico. Eso implica que nosotros los primates nunca hubiéramos surgido de no haberse dado una gran extinción previamente. Así pues,  la extinción o la perturbación ecológica, no son necesariamente perjudiciales. El ejemplo clásico, a escala ecológica, es el de los incendios forestales en latitudes mediterráneas. El fuego no es en sí un problema, sino la frecuencia con el que provocamos incendios, ya que interrumpen el lento proceso de recuperación ecosistémica una y otra vez, con pérdidas acumuladas de suelo en cada episodio. Esto no sólo hace que aumente la asimetría entre las vías de ida y vuelta, sino que, en caso de que sea viable, el horizonte final de recuperación será forzosamente muy diferente al inicial. También sabemos que la frecuencia y la intensidad de los eventos de perturbación están inversamente relacionadas: basta con mirar los cráteres de la luna para darse cuenta de que los más grandes son también los más escasos. Desde luego, de suceder lo contrario,  la vida en la Tierra habría sido inviable.

  

Bibliografía

(1) Pagel, J. y otros autores (2014). A long-term land-bridge island analysis of a Mediterranean waterbird metacommunity: conservation implications. PLOS ONE 9: e105202.

(2) Margalef, R. (1997). Our Biosphere. Excellence in Ecology, 10. Ecology Institute. Berlín.

(3) Oro, D. y otros autores (2011). Lessons from a failed translocation program with a seabird species: Determinants of success and conservation value. Biological Conservation 144: 851-858.

(4) Wilson, E.O. (1994). La diversidad de la vida. Editorial Crítica. Barcelona.

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De tierras y mares

Vivimos en un planeta azul al que llamamos Tierra, aunque esté cubierto de agua en sus tres cuartas partes. Es el tercero en distancia a nuestra estrella, un emplazamiento adecuado para que el agua se mantenga en estado líquido, ni toda helada ni toda evaporada. La vida surgió en la profundidad de los mares y mucho después colonizó la superficie marina y después la tierra emergida. Sin embargo, los organismos han radiado desde entonces ferazmente en cada rincón de la parte sólida, como si la vida hubiese nacido para apoyarse en el suelo y no para flotar en el agua.

Siempre me ha resultado curioso ver que en cuanto una roca cae al mar se puebla rápidamente de todo tipo de formas vivas: algas verdes, rojas y pardas, anémonas, esponjas, moluscos y crustáceos de toda condición acabarán poblando y transformando el sustrato rocoso. Se diría que buena parte de la vida marina está vagando, como alma en pena, a la busca de un lugar donde asirse. Lo barroco y abarrotado de estas rocas viene a indicar que, en efecto, disponer de un lugar estable (en el sentido de permanente, tanto en el tiempo como en el espacio) parece ser un factor limitante de la abundancia de muchos grupos de plantas y animales marinos. Similares conclusiones pueden extraerse de la rápida y feraz colonización de arrecifes artificiales o de barcos hundidos. De hecho, una de las causas de la gran diversidad que atesoran los arrecifes coralinos probablemente estribe en el desarrollo de exoesqueletos calcáreos para las colonias de pólipos entre los cnidarios, que proporcionan a muchas formas de vida rincones donde criar y esconderse de los depredadores. A falta de rocas, los corales las crean ellos mismos. ¡Son geo-constructores!

En el Mediterráneo da la impresión de que los animales marinos móviles viven permanentemente hambrientos (base del éxito de la pesca recreativa y de algunos métodos profesionales) y muertos de miedo (caso de los pulpos que se refugian en cuencos de barro tramposamente dispuestos en el fondo). De ello deriva el éxito de las aves marinas que se zambullen para capturar unos peces que intentan pasar desapercibidos agolpándose en la frontera entre la hidrosfera líquida y la atmósfera gaseosa.

Ecotono entre el mar y la tierra en las costas de Wasini, una isla arrecifal situada en el sur de Kenia, cerca ya de Tanzania. Aunque la vida comenzó en el mar, los ecosistemas marinos tienen una menor productividad por unidad de superficie y mayores tasas de extinción que los terrestres. (Foto del autor).

Un mar lleno de depredadores

El mar debió de ser un lugar agradable y seguro en el que vivir hasta la llegada del Cámbrico. Fue entonces, hace unos 550 millones de años, cuando se produjo la explosión de numerosos planes corporales pluricelulares, aunque la vida multicelular como tal sea más antigua: tiene unos 2 mil millones de años. Los cuales, además, emergieron casi de golpe a escala de tiempo geológico. Una consecuencia de la finalización de la fase de “bola de nieve” por la que pasó nuestro planeta poco antes y que lo dejó cubierto en su práctica totalidad por una gruesa capa de hielo.

La aparición de los depredadores marinos (invertebrados como los escorpiones marinos) del Cámbrico fue el pistoletazo de salida para la conquista de la tierra firme. No es de extrañar que en el mar haya formas que sean capaces incluso de salir volando ante el ataque de un depredador, como los peces y calamares voladores. Todo lo que ahora vemos sobre la tierra son formas marinas más o menos modificadas. Incluidos nosotros mismos, que descendemos de peces óseos pulmonados provistos de unas aletas capaces de convertirse en protomiembros y finalmente en brazos y piernas. Desde este enfoque, las plantas son algas que han desarrollado una cierta independencia del medio acuoso (sólo una cierta independencia ya que aún habiendo generado medios de soporte físico, siguen necesitando el agua para la fotosíntesis). Asimismo los huevos de reptiles y aves son formas igualmente independizadas del líquido elemento marino (los llamados huevos amnióticos). Un aspecto curioso a tener en cuenta es que incluso gran parte de los continentes (exceptuando los escudos de roca ígnea) proceden realmente del mar, ya que están compuestos por sedimentos marinos (restos microscópicos de caparazones) que posteriormente se elevaron como consecuencia del choque entre placas tectónicas, dando lugar a relieves montañosos.

Biodiversidad en mares y tierras

Así pues, podría pensarse que, si la vida nació en el mar, es allí donde deberíamos encontrar la mayor biodiversidad. Pero no es así. Por lo que sabemos, un 75-85% de las especies que pueblan el planeta son terrestres y la mayoría de ellas insectos. Como decía el genetista Haldane, si la naturaleza hubiese sido creada por un ser todopoderoso deberíamos concluir que tenía una afición desmedida por los escarabajos. Es curioso que este patrón no se deba a que las tasas de generación de especies nuevas sea mayor en tierra firme que en el mar, ya que al parecer son muy similares. Por ejemplo, el número de especies de peces actinopterigios (peces con aletas radiales) es de 15.150 en ambientes de agua dulce (continentales) y de 14.740 en ambientes marinos (1). La mayor riqueza de los sistemas naturales terrestres responde al hecho de que la extinción ha eliminado más formas vivas en el mar que en tierra firme. Por ejemplo, en el caso de los peces con aletas radiales, sabemos que todas las especies marinas (unas 20.000) proceden originalmente de un único ancestro ¡de agua dulce! Del mismo modo, todas las fanerógamas marinas son de origen continental, al igual que los reptiles y los mamíferos marinos. 

El registro fósil nos ha permitido establecer que las cinco grandes extinciones masivas que ha sufrido la vida en nuestro planeta fueron más drásticas en el mar. En particular la de finales del Pérmico, entre el Paleozoico y el Mesozoico, hace 250 millones acabó con el 95% de las especie marinas, pero sólo con el 70% de las terrestres. Y de nuevo, en el tránsito del Triásico al Jurásico, hace unos 200 millones de años, una nueva extinción en masa acabó con el 20% de las familias marinas existentes. Esta diferencia basal entre mares y tierras en cuanto a tasas de extinción puede deberse simplemente a que los océanos ocupan una mayor extensión (concretamente, el 71%) y entre el 90-99% del volumen de la biosfera y tienen por tanto mayores probabilidades de verse afectados por procesos catastróficos fortuitos. Otras posibles explicaciones son que la química o la geología marinas sean más proclives a forzar grandes cambios al cabo de una serie de millones de años o que el hecho de que los océanos no estén compartimentalizados permita la difusión de catástrofes con mayor facilidad que en tierra firme.

Una de las causas de la gran diversidad que atesoran los arrecifes coralinos podría ser el desarrollo de exoesqueletos calcáreos para las colonias de pólipos entre los cnidarios, que proporcionan a muchas formas de vida rincones donde criar y esconderse de los depredadores. Foto del autor.

Productividad terrestre y productividad marina

Por lo que respecta a la productividad primaria, es mucho menor la marina que la terrestre (por unidad de superficie), ya que sólo los organismos vegetales fijan el carbono atmosférico y el tanto el fitoplancton como las fanerógamas marinas habitan en una estrecha franja delimitada por los cien primeros metros de la columna de agua, es decir, la zona donde pueden penetrar los rayos del sol o zona fótica. Una medida, por cierto, que coincide curiosamente con la altura de los mayores árboles del planeta, las secuoyas rojas (Sequoia sempervirens) como solía destacar Ramón Margalef. En concreto, la productividad primaria terrestre es tres veces superior que la marina. Lo que ocurre es que al final los totales se igualan debido a la mayor superficie cubierta por los océanos en relación a la tierra emergida.

De todos modos, la productividad marina no es homogénea en el espacio. Los océanos se describen más adecuadamente como desiertos salpicados de zonas extraordinariamente ricas en vida, que coinciden bien con afloramientos, frentes marinos, deltas fluviales o efectos isla. Como nos recuerda de nuevo Ramón Margalef, la mayor productividad de los ecosistemas terrestres se debe a que su sistema de reciclaje de los nutrientes es más eficiente, al ser interno (xilema y floema), frente al externo de los ecosistemas marinos, donde las turbulencias sustituyen el papel de la evapotranspiración para mover el agua cargada de nutrientes de abajo arriba, en contra de la gravedad (2).

La visión que se defendía hace unas pocas décadas, según la cual la vida nació como una sopa en los mares primigenios, ya no se sostiene hoy en día. Ahora sabemos que las primeras bacterias, las formas de vida más simples, probablemente se originaron en las chimeneas o fumarolas alcalinas de las llanuras abisales, de forma independiente a la radiación electromagnética del sol. Su fuente de energía deriva del ácido sulfhídrico surgido desde el interior de la Tierra a través de fracturas en el lecho marino. De modo que las primeras formas de vida surgieron empleando como molde las oquedades de las sólidas cavidades internas de las fumarolas, pero encerrando dentro de sí (en el interior de su membrana grasa) un pequeño trozo de mar. El asociacionismo bacteriano haría el resto, creando las primeras células eucariotas por endosimbiosis o, como decía Lynn Margulis, por captación de genomas (3).

Para llegar de ahí a los primeros metazoos, a los primeros animales coloniales sin especialización celular, es decir, a las primeras esponjas, sólo hizo falta emplear un poco de la cola natural desarrollada por las bacterias: el “cola-geno” (cuyo sentido se percibiría más fácilmente si denominásemos en femenino a la proteína “colágena”). En definitiva, la interacción entre mares y tierras existió desde que emergieron las primeras masas de roca de entre los mares, aunque a la vida le costó casi 2.500 millones de años asirse al medio sólido y convertirse en colonias organizadas con base en el agua marina pero con los pies en el suelo. Desde entonces ¡parece haberle ido muy bien!

  

Bibliografía

(1) Carrete, G. y Wiens, J.J. (2012). Why are there so few fish in the sea? Proceedings of the Royal Society of London Series B, 279: 2.323-2.329.

(2) Margalef, R. (1997). Our Biosphere. Excellence in Ecology, 10. Ecology Institute. Oldendorf (Alemania).

(3) Margulis, L. y Sagan, D. (2003). Captando genomas. Kairós. Barcelona.

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¿Causa o efecto?

A veces resulta difícil saber si lo que observamos en la naturaleza es una causa o una consecuencia. Peor aún, causa y efecto giran con frecuencia en un círculo cerrado, de manera que sería artificial establecer distinciones. Hasta puede que sea imposible desentrañar dicha relación.

Supongamos que estamos en una zona húmeda anillando pajarillos y llega a nuestras manos un carricero común en estado lamentable, muy bajo de grasa, sin brillo en la mirada y lleno de ácaros. La primera impresión podría llevarnos a pensar que el carricero se encuentra en tan penosa condición física debido a la gran carga de parásitos externos que soporta. En este caso detectivesco, los parásitos se presentan de entrada como los sospechosos más probables del mal estado del ave. Sin embargo, al meditarlo con calma, podemos reflexionar que el pajarillo podría haberse llenado de parásitos después de que una causa previa lo debilitara. Como bien reza el refrán, “a perro flaco todo son pulgas”. En el caso del carricero, puede que ya estuviera muy afectado por parásitos internos, que padeciera alguna enfermedad infecciosa o que hubiera comido poco o/y mal en los últimos tiempos. Cualquiera de estas causas sería suficiente para que el ave estuviera debilitada y sin energías suficientes para limpiarse el plumaje. Así que el asunto es más difícil de lo que parece a primera vista.

Para solucionar este tipo de conflictos intelectuales, al detective de turno sólo le queda una vía: la experimentación. Hay que coger al carricero y librarlo de ácaros para comprobar si con ello recupera su condición física normal. En caso contrario, habrá que seguir probando para descartar las demás causas posibles. Experimentos de este tipo ya se han llevado a cabo con paíños y han demostrado que los parásitos externos eran, en efecto, la causa de la mala condición física de las aves afectadas (1).

Un caso equivalente en el mundo vegetal sería el de los árboles atacados por insectos capaces de constituir plagas forestales. A menudo estos insectos sólo pueden cebarse en árboles que hayan estado previamente sometidos a episodios de estrés, ya sea por sequías, inundaciones o temperaturas extremas. Es como el anciano que ingresa en el hospital por rotura de cadera: no se sabe si la fractura es consecuencia de la caída, o la caída consecuencia de la fractura. ¿Qué precedió a qué?

Caballos semisalvajes en la Serra do Suido (Pontevedra). La pradera ¿es la causa o la consecuencia de la presencia caballos? Foto del autor.

Un ejemplo parecido es el de los pingüinos patagónicos. En su medio natural están desprovistos de parásitos sanguíneos de malaria aviar; pero, en cuanto ingresan en un centro de recuperación, sus glóbulos rojos soportan cargas parasitarias muy elevadas. Normalmente esto se atribuye a que en el centro de recuperación se encuentran tanto los microparásitos como los vectores adecuados para que se produzca la infección, mientras que en sus colonias de cría no existen. Sin embargo, puede que haya una explicación alternativa: quizá las aves admitidas en centros de rehabilitación ya están inmunodeprimidas por otras causas y son, por tanto, más susceptibles a la malaria. Para estar seguros habría que muestrear la disponibilidad de vectores y medir el estado inmunológico de las aves en ambas zonas (2, 3).

Gaviotas, zorros y… lluvia

Pongamos otro ejemplo. Supongamos que en una colonia de gaviotas vemos que una patiamarilla se está comiendo un huevo de picofina y sacamos una foto. Al mirar la foto no cabe duda de que la causa de la depredación del huevo es una gaviota patiamarilla. Pero, si viéramos un imaginario vídeo grabado diez minutos antes de nuestra entrada, quizá nuestra apreciación inicial cambiase al observar que la entrada de un zorro en la colonia había levantado a previamente las picofinas de sus nidos y que, de forma secundaria, una oportunista patiamarilla se había hecho con un huevo descuidado. El zorro podría sustituirse por una lluvia torrencial, un intruso humano o cualquier otra fuente de perturbación. En este caso no es la experimentación la que nos da la respuesta correcta, sino el conocimiento del pasado.

Muchas veces tendremos que distinguir entre causas próximas (la gaviota) y causas últimas (el zorro, la lluvia, el paseante). A menudo, dado lo contingente de la realidad, las causas próximas no operan sin una causa última anterior. Por ejemplo, en los Alpes italianos, como recordaba en Quercus en agosto de 2008 (4), los nidos de halcón peregrino sólo son depredados por cuervos cuando han sido previamente perturbados por escaladores. De hecho, los halcones parecen buscar la proximidad de los cuervos para criar, porque el éxito reproductor de los primeros aumenta gracias a la labor de centinelas de los segundos e incluso pueden aprovechar sus nidos viejos para criar. Así pues, los cuervos pueden ser la causa próxima de depredación, pero la causa última son las perturbaciones humanas. Es cierto que podríamos seguir tirando del hilo hasta llegar al Big Bang, la causa última (o primera, según se mire) de todo. En el fondo, la causalidad es una cuestión de escala temporal.

¿Qué fue antes el huevo o la gallina?

Esto me recuerda otro importante conflicto sobre la célebre prioridad temporal de gallinas y huevos, que se resuelve acudiendo al pasado, aunque esta vez sea un pasado muy lejano. Los bioquímicos que estudian el origen de la vida se percataron hace tiempo de una paradoja: ¿si el ADN es clave para fabricar proteínas, cómo es posible que surgiera el primer ADN si éste necesita a su vez de proteínas como la ADN-polimerasa para su replicación? La respuesta parece radicar en el hecho de que el ADN procede en realidad del ARN, sintetizado de manera espontánea en las chimeneas hidrotermales alcalinas en la profundidad de los océanos hace casi 4.000 millones de años. Pasar de ARN a ADN es viable mediante la enzima transcriptasa inversa, una proteína propia de los retrovirus que habría surgido a partir de sus constituyentes básicos (aminoácidos) en estas estructuras marinas tan singulares. Así pues, los retrovirus pudieron tener un papel fundamental en el origen de la vida (5).

¿Fue esta hiedra trepadora la causa de la ausencia de hojas en este olivo pluri-centenario o pudo la hiedra apoderarse del olivo por algún problema previo del árbol? Foto del autor.

El vuelo y las plumas de las aves

Un último ejemplo. Según una de las hipótesis que se barajan en la actualidad las plumas pudieron aparecer en dinosaurios (o en otro grupo de reptiles mesozoicos no voladores) como aislante térmico y sólo secundariamente pasaron a ser importantes a la hora de realizar cortos vuelos al cazar a la carrera. Sin embargo una segunda hipótesis sugiere todo lo contrario, que la pluma surgió en reptiles de vida arbórea que ya planeaban de árbol en árbol (quizás gracias a un patagio parecido al de los curiosos marsupiales nocturnos de Australia conocidos como ardillas planeadoras) y por tanto que aquella ayudó a pasar del mero planeo al vuelo. La función termoreguladora de la pluma sería secundaria. Es decir, en el primer caso la aparición de las plumas no fue la causa del vuelo, mientras que en el segundo caso sí; las plumas tuvieron una función locomotora desde el principio. En este caso la respuesta también flota en el viento de la historia.

Cuando la causa y el efecto se confunden

Pero no siempre es posible identificar un principio activo y uno de sus resultados. Como nos recuerda un artículo de opinión publicado hace cuarenta años en una prestigiosa revista científica (6), los organismos son parte de su medio y a la vez que responden a sus efectos contribuyen a modificarlo. Por ejemplo ¿son los suelos la causa o el efecto de la vegetación? ¿Es la pradera la causa o el efecto de los mamíferos que pastan en ella? Difíciles preguntas. O, quizá, preguntas incorrectas.

El suelo hace a la vegetación. Pero, a la vez, la vegetación también crea suelo mediante la descomposición de las hojas o el exudado de las raíces. La hierba de las praderas hace al bisonte, pero el diente del bisonte da forma a las praderas, ya que la herbivoría estimula el crecimiento del pasto y selecciona ciertas características. Así pues, las preguntas anteriores no tienen una solución evidente. Ambos aspectos han evolucionado en paralelo. Al igual que la alargada corola de la flor ha hecho que se alargue la espiritrompa de la mariposa nocturna, la espiritrompa también ha hecho a la corola como es. Las presiones selectivas viajan en ambos sentidos. Se llama coevolución.

La naturaleza es compleja y las cosas no son ni blancas ni negras, sino que se mueven más bien en una escala de grises. Es curioso ver cómo a veces la ciencia de lo complejo converge con formas antiguas de pensamiento, como el taoísmo, germen del budismo y del pensamiento zen. Pasa con la física de partículas y también con la ecología. La intuición milenaria derivada de la atenta observación de la naturaleza en el mundo preindustrial y su estudio mediante herramientas desarrolladas en el Renacimiento europeo, como el método científico, acaban llegando a veces a puertos muy similares (7). Los papeles que desempeñan los seres vivos en la naturaleza no son fijos, sino intercambiables o cambiantes en el tiempo. El carbonero que ejerce de depredador sobre una oruga puede ser al instante víctima de un cernícalo. Así que el carbonero es depredador y presa a la vez. Depende del contexto, de la escala espacio-temporal que consideremos y también, claro está, de cómo definamos los conceptos.

A veces es también la complejidad de las interacciones, su barroquismo, lo que impide identificar una sola causa. Incluso puede darse el caso de que la intervención humana que pretende determinar la dirección de una relación altere el curso de los acontecimientos (8). En tales circunstancias la duda es irresoluble y la incertidumbre prevalece. En definitiva, encontraremos casos en los que es fácil determinar la dirección de la causalidad (la lluvia y las bajas temperaturas son la causa de las avalanchas de rocas y no al contrario), casos en los que causa y efecto se confunden y casos en los que aquella no puede determinarse porque al observar el proceso lo alteramos. En la complejidad de la naturaleza hay hueco para todas las posibilidades. Eso nos debería hacer muy precavidos a la hora de interpretar nuestras observaciones. ¡La posibilidad de equivocarnos está siempre al acecho!

Agradecimientos

A José Manuel Igual, que comentó un borrador de este trabajo.

  

Bibliografía

(1) Merino, S.; Mínguez, E. y Belliure, B. (1999). Ectoparasite effects on nestling European Storm Petrels. Waterbirds, 22: 297-301.

(2) Esparza, B. y otros autores (2004). Inmunocompetence and the prevalence of haematozoan parasites in two long-lived seabirds. Ornis Fennica, 81: 40-46.

(3) Merino, S. y otros autores (2000). Are avian blood parasites pathogenic in the wild? A medication experiment in blue tits (Parus caeruleus). Proceedings of the Royal Society of London B, 267: 2.507-2.510.

(4) Martínez-Abraín, A. (2008). Fotogramas. Quercus, 270: 6-7.

(5) Lane, N. (2009). Los diez grandes inventos de la evolución. Ariel. Barcelona.

(6) Barash, D.P. (1973). The ecologist as zen master. The American Midland Naturalist, 89: 214-217.

(7) Allendorf, F.W. (1997). The conservation biologist as zen student. Conservation Biology, 11: 1.045-1.046.

(8) Martínez-Abraín, A. (2012). El efecto investigador. Quercus, 313: 6-7.

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De cómo crear materia viva a partir de la “nada”

Todos deberíamos estar más familiarizados con la maquinaria que fabrica en última instancia nuestro alimento. Esa  compleja maquinaria se encuentra en los cloroplastos, que son antiguas bacterias de vida libre incorporadas a la célula eucariota vegetal desde tiempos muy remotos. Como materia prima utiliza un gas, agua y paquetes de energía procedentes del sol. Poco más.

Algas, musgos, helechos y plantas con flores –es decir, los seres autótrofos– se las apañan para construir sus cuerpos a partir de dióxido de carbono (gas), agua (líquido), luz y unas cantidades minúsculas de sales minerales (sólido), a través de un sofisticado proceso que conocemos como fotosíntesis. Más tarde, sus sólidos cuerpos vegetales, hechos de azúcares complejos, servirán de sustento a los seres heterótrofos, aquellos que comen plantas (herbívoros) o a los que se comen las plantas (carnívoros), además de indirectamente a los descomponedores de todos ellos.

El objetivo final de la fotosíntesis es sintetizar hidratos de carbono, carbo-hidratos o azúcares. Tres nombres para lo mismo.  Para ello las plantas absorben del aire dióxido de carbono, un gas cuya concentración en la atmósfera terrestre actual es muy baja (de unos pocos centenares de partes por millón), pero que era más abundante cuando las plantas inventaron la fotosíntesis. Lo hacen a través de sus estomas, esas pequeñas ventanas ubicadas en el envés de las hojas que son su puerta de comunicación con la esfera gaseosa del planeta, que está compuesta mayoritariamente de nitrógeno gaseoso. En la mayoría de las plantas los estomas están abiertos durante el día, aunque las que habitan en ambientes secos o desérticos procuran abrirlos de noche, para evitar la pérdida involuntaria de agua. El dióxido de carbono absorbido es la fuente de carbono (C) imprescindible para la síntesis de la glucosa. Los árboles de lento crecimiento (como las encinas) deben esa característica precisamente a conseguir el carbono atmosférico más lentamente que un pino, un chopo o un eucalipto. 

Para ello las plantas primero han de disponer de agua, ya que ésta es la fuente de la “electricidad” que mueve todo el proceso de fijación del CO₂ en forma de azúcares, gracias a que la radiación solar rompe la molécula del agua y libera electrones (produciendo también átomos de hidrógeno cargados positivamente) que se invierten luego en fabricar moléculas ricas en energía química, como el ATP. En ese proceso se libera el oxígeno del agua como sub-producto de desecho de la reacción. Por lo tanto, al contrario de lo que piensa mucha gente, el oxígeno de la atmósfera, el que respiramos, no procede del dióxido de carbono, que nunca se separa de su oxígeno, sino del agua (1).

Tan eficiente es este proceso de romper moléculas de agua mediante luz (a pesar de la gran estabilidad de la molécula de agua) que la atmósfera terrestre ha pasado a estar compuesta, debido a las plantas, nada menos que en un 21% de oxígeno, un gas que oxida todo a su paso, incluidos los seres vivos (esa es la razón última de nuestros procesos de envejecimiento). El agua por tanto no sólo aporta a las plantas turgencia para soportar la vida terrestre y un medio para transportar nutrientes del suelo sino que es una fuente de electricidad para realizar el trabajo de síntesis de sus tejidos. Nosotros para realizar trabajo nos conectamos a la red eléctrica. Ellas hacen lo mismo pero conectándose al tándem agua y sol.

Detalle del envés de una hoja de higuera (Ficus carica). Gracias a la radiación solar las plantas consiguen “electricidad” a partir del agua. Con ayuda de los fotones rompen la molécula de agua y emplean sus electrones e iones de hidrógeno de carga positiva para sintetizar posteriormente azúcares complejos, fijando el escaso dióxido de carbono de nuestra atmósfera actual. Foto del autor.

Un motor de dos tiempos

Todo este proceso de fabricar el cuerpo de las plantas a partir de la “nada” tiene lugar en dos fases. La primera fase (llamada luminosa) está arbitrada por dos complejos bioquímicos denominados Fotosistema 1 y Fotosistema 2, ambos ubicados en las membranas de unos saquitos  de los cloroplastos conocidos como tilacoides. En origen, ambos fotosistemas eran independientes, pero acabaron acoplados en este “motor de dos tiempos” de tan impactantes resultados. Primero actúa el Fotosistema 2 (el más antiguo en la historia de la vida) y luego le sigue el Fotosistema 1. Ambos están acoplados secuencialmente y siguen un proceso que podemos imaginar en forma de una ene mayúscula, con ambos fotosistemas situados en los puntos bajos de la N. Con ayuda de un fotón de luz, el Fotosistema 2 eleva un electrón procedente del agua hasta un nivel alto de energía. Al caer a favor de gradiente a lo largo del plano inclinado de la N, desde un nivel alto de energía a otro más bajo, el electrón permite sintetizar una molécula denominada ATP, lo que viene a ser como cargar las baterías químicas de la célula. El caso es que el electrón, ahora bajo de energía, es lanzado de nuevo a la parte alta del segundo segmento vertical de la N gracias al mazazo que supone el choque con un nuevo fotón de luz en el Fotosistema 1. Esta vez el electrón ayuda a sintetizar otra molécula distinta de transporte de energía (el llamado NADPH),  con participación de los iones hidrógeno de carga positiva procedentes de la escisión lumínica del agua.

En la segunda fase (o fase obscura, porque no requiere presencia de luz), la energía almacenada en el ATP y el NADPH (corriente de fosfatos y de electrones respectivamente) es empleada para fijar el dióxido de carbono, fuente del carbono necesario para sintetizar glucosa a partir de ciertos precursores orgánicos más sencillos. Esta segunda fase tiene lugar en la parte interior de los cloroplastos  (llamada estroma), fuera por tanto de las tilacoides (fuera de la membrana). La fase obscura también es conocida como "Ciclo de Calvin". En este ciclo es vital la participación de una enzima llamada RuBisCO, la proteína más abundante en nuestra verde biosfera.

La solución a la actual crisis energética

Esta cadena de eventos no ha podido ser replicada exactamente por el ser humano, a pesar de los muchos laboratorios que tratan de emular a las plantas en todo el mundo, con ordenadores tremendamente potentes. En concreto, escindir la molécula de agua para conseguir hidrógeno consiguiendo más energía que la aportada es un logro inalcanzado por el ser humano. De lograrlo dispondríamos de una fuente inagotable y limpia de energía (quemando hidrógeno con oxígeno) pues en el proceso vuelve a generarse agua como residuo. ¡Todos los males energéticos del presente se solucionarían de un plumazo! Es bonito pensar que las cianobacterias, que descubrieron cómo hacer esto hace un par de miles de millones de años, tienen el secreto de nuestra crisis energética actual. Eso nos devuelve al recurrente pensamiento de que vivimos, ante todo, en un mundo de gérmenes y que toda la vida pluricelular, la de los metazoos (la nuestra incluida) y la de las plantas, se construye sobre ellos. A grandes rasgos, podemos decir que las células primigenias que incorporaron a su seno a las bacterias que ahora llamamos cloroplastos iniciaron la aventura de las plantas.

Las plantas, como esta cebolla marina (Urginea maritima), nos hacen un doble favor. Por un lado sintetizan el alimento que los animales heterótrofos ingerimos (ya que no podemos alimentarnos directamente a partir del sol y del aire) y por otro nos regalan el oxígeno necesario para quemar ese alimento en nuestras células y recuperar la energía que almacena.

De las moléculas a los átomos 

Las plantas además de cloroplastos albergan en sus células (como nosotros los animales) otras antiguas bacterias de vida libre ahora esclavizadas como orgánulos. Son las mitocondrias. En ellas tiene lugar (principalmente de noche pero también de día) el proceso de respiración celular, que deshace lo hecho por la fotosíntesis, consumiendo oxígeno y produciendo CO₂ y vapor de agua como desecho, para obtener energía para sus funciones vitales. Estos procesos contrarios de síntesis con ayuda de la luz solar y de destrucción con ayuda del oxígeno me traen a la mente (además de a Penélope, la fiel y paciente esposa de Ulises, que destejía por las noches lo tejido durante el día) algo que sucede en el interior de los átomos. Einstein, al formular su famosa ecuación E = mc², vino a decirnos que una pequeñísima porción de masa (m) puede convertirse en una cantidad enorme de energía (E). Tan enorme como la que resulta de multiplicar la pequeña masa por la velocidad de la luz, 300.000 kilómetros por segundo, elevada al cuadrado (c²). En realidad, la velocidad de la luz es lo de menos. Lo que importa es introducir una constante en la fórmula que sea lo suficientemente grande. Podría haber valido igual el número Pi multiplicado por 100.000 elevado  al cuadrado. El resultado sería similar. Pero la expresión con la velocidad de la luz es más elegante.

El caso es que Einstein entendió que cuando escindimos un átomo (no una molécula unida por fuerzas eléctricas, como en la fotosíntesis, sino un átomo) liberamos gran parte de la energía que fue necesaria para fabricarlo. Es decir, gran parte de la energía que fue necesaria para vencer las fuerzas nucleares débiles y fuertes que actúan en el mundo de las partículas subatómicas que componen los átomos. Dichas fuerzas sólo pueden ser vencidas aplicando enormes presiones y temperaturas, como las que tienen lugar en las explosiones de estrellas en fase moribunda o supernovas. En las supernovas, a partir del elemento más sencillo y abundante del universo, el hidrógeno, se generan todos los elementos de la tabla periódica de Mendeleyev. Así que, cuando fisionamos (rompemos) un átomo, lo que hacemos es, nada más y nada menos, que ¡liberar gran parte de aquella energía que un día aportó una estrella para fabricarlo contra natura! En eso consiste precisamente la energía nuclear, un juego peligroso que equivale a la domesticación de estrellas.

Podríamos decir que una supernova es a la fotosíntesis, lo que la fisión de un átomo es a la respiración celular. En el caso de la supernova y la fotosíntesis se genera algo más complejo contra natura y en el caso de la fisión y de la respiración se recupera buena parte de la energía invertida originalmente. Lo que tienen en común es que tanto en la fisión como en la respiración acabamos liberando el trabajo hecho por una estrella. En el caso de la respiración la estrella es nuestro sol claro. En la membrana de las mitocondrias, durante la respiración, se genera un voltaje equivalente al de un rayo (1) ¡No son unas pilitas celulares de nada las que nos mantienen activos!

Así pues, obtener energía para la vida animal consiste en juntar primero cosas que quieren estar separadas, con ayuda de los fotones solares, para que se separen después según la tendencia espontánea de la naturaleza. En el primer proceso se produce oxígeno como gas de desecho y en el segundo se consume al quemar los azúcares previamente sintetizados contra-corriente.

Algunas lecciones a recordar
La próxima vez que miremos correr el agua de una fuente conviene tener presente que ese líquido maravilloso nos hace, como mínimo, un doble regalo. Por un lado, proporciona las partículas cargadas que las plantas emplean como fuente de “electricidad” para sintetizar la comida de los herbívoros. Y, por otro, produce como desecho el oxígeno que respiramos.

Tampoco conviene olvidar que liberar oxígeno, cuando la atmósfera carecía de él, fue un gran “atentado ecológico” (seguramente el mayor que ha tenido lugar en la historia de la vida), y acabó de un plumazo con toda la vida basada en la ausencia de oxígeno (la denominada vida anaerobia) la que existía hasta entonces. 

Por último también es preciso recordar que el oxígeno presente en el aire que respiramos actualmente procede en su mayor parte de la actividad de los microorganismos marinos con capacidad fotosintetizadora; pero no sólo de los actuales, sino de su actividad acumulada a lo largo de un periodo de tiempo tan largo que desafía a la imaginación humana. De ahí que no se mantenga la idea de que es preciso conservar las selvas tropicales porque son los pulmones del planeta. ¡Sobran motivos para hacerlo sin acudir a argumentos incorrectos!

Bibliografía

(1) Lane, N. (2009). Los diez grandes inventos de la evolución. Ariel. Barcelona.

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Geo-bio: la síntesis olvidada

Las innovaciones más valiosas para la ciencia –y para el conocimiento humano– suelen surgir de la síntesis entre disciplinas, igual que las caras humanas más exóticas surgen de parejas de distinta procedencia. La físico-química traza puentes entre dos campos anudados y aporta una manera de entender la química desde sus raíces atómicas y moleculares. La bio-física nos habla de las limitaciones físicas de la biología. Edward O. Wilson relacionó la biología de los insectos sociales, con la sociología humana haciéndonos entender mejor nuestro comportamiento. Ramón Margalef sintetizó la teoría de la información y la ecología para medir la diversidad de especies de las comunidades biológicas.

A los botánicos no se les pasó por alto la íntima relación entre la geología y las plantas. Prueba de ello son los buenos tratados sobre fitosociología redactados desde una perspectiva geobotánica (1). Hay plantas que sólo crecen bien en determinados tipos de suelo, ya sean rocas sedimentarias (calizas), ígneas (granitos) o metamórficas (cuarcitas). Del mismo modo, el relieve determina las gradaciones de la vegetación en altura y la hidrogeología determina que los bosques de ribera se encajen en las redes fluviales. Los estudiosos del mundo animal, sin embargo, han tenido mucho menos en cuenta la interacción entre fauna y gea. 

Acantilados y fauna rupícola

Entre las aves, que es el grupo zoológico que me resulta más familiar, hay especies que son habitantes comunes de los acantilados, sea cual sea su origen geológico: frentes de cabalgamiento, fallas o cañones formados por disolución. Un caso muy notorio es, por ejemplo, el de los vencejos. Estas aves son auténticas máquinas de volar y prácticamente ápodas, como indica el nombre del orden al que pertenecen: Apodiformes. De hecho, son parientes cercanos de los colibríes, que también son prácticamente ápodos. Lo vencejos tienen enormes dificultades por moverse en tierra firme y necesitan criar en lugares altos desde donde puedan dejarse caer para retomar el vuelo. Algunas especies, como el vencejo común, han sido lo suficientemente plásticas como para sustituir los acantilados de roca por las paredes de las casas e incluso los huecos de las palmeras. Pero incluso en los vencejos urbanos queda patente el peso de los cantiles de roca en la evolución de su reclamo, pues se aprovechan del efecto eco o cámara de resonancia de acantilados y cuevas para hacerse oír. No es casualidad, por tanto, que pasen chillando por las calles de nuestros pueblos y ciudades (que resuenan igual que los acantilados), ya que la comunicación en esta especie tan social se ve muy favorecida por el efecto del sonido amplificado. Algo similar ocurre en las selvas húmedas, donde muchas aves tienen reclamos y cantos espectaculares que se transmiten a larga distancia gracias a la alta humedad relativa del aire. El entorno también explica en parte la preciosa coloración de su plumaje, ya que pueden permitírselo gracias a la abundante comida y, por otro lado, a la escasa luz que atraviesa el dosel arbóreo que no daña los pigmentos de sus plumas. Algo que sería impensable, por ejemplo, en las aves esteparias. Otras muchas aves también dependen de los acantilados de forma más o menos obligada, como treparriscos, gorriones chillones, aviones zapadores y abejarucos. No es difícil pensar en nuevos ejemplos de organismos que, como algunas plantas, viven óptimamente en los acantilados.

Escenarios cambiantes y nomadismo

Un ambiente muy distinto a los acantilados es el de los campos de dunas asociados a los deltas fluviales, aunque tienen en común lo cambiante de su naturaleza. Los acantilados están sujetos a erosión, aunque normalmente no se produce de manera gradual sino puntuada, de golpe, mediante avalanchas masivas debidas a la gelifracción del hielo o a movimientos sísmicos. Los medios cambiantes seguramente fuerzan a sus habitantes a que sean nómadas y estén dispuestos a trasladar sus colonias de cría cada cierto tiempo. También les ocurre a las aves propias de los sistemas dunares, ambiente cambiante como pocos a causa del viento y los temporales marinos. En este grupo se encuentran muchas gaviotas, capaces de instalar sus colonias en otro sitio al margen de si criaron bien o no durante la temporada anterior (2). La gaviota de Audouin, por ejemplo, nos engañó durante mucho tiempo al criar en pequeños islotes mediterráneos. El paso de los años ha dejado bien claro que se trata de un ave propia de medios cambiantes, como los deltas fluviales, lo que se refleja es su nomadismo, algo impropio de una especie de medios tan estables como las islas. Otro argumento de peso es la ausencia de restos fósiles de gaviotas –de ninguna gaviota– en los yacimientos de aves de las grandes islas mediterráneas. Las gaviotas de Audouin se refugiaron en islotes sencillamente porque la costa ya la habíamos invadido nosotros. Es más, en cuanto encuentran un lugar mínimamente tranquilo en las costas continentales, allá que se dirigen. Prueba de ello es la formación de la colonia más numerosa del mundo en el delta del Ebro, tras cerrar el paso a la Punta de la Banya y eliminar el ganado vacuno que allí pastaba (aunque quizás ahora sería ya hora de volver a reintroducirlo temporalmente para controlar la vegetación si el objetivo es seguir teniendo grandes colonias de larolimícolas). Otro ejemplo es su reciente colonización de varios puertos, como los de San Carles de la Ràpita y Tarragona, el Grao de Castellón o la mismísima zona franca del puerto de Barcelona. La variedad de recursos alimenticios (pesca propia, descartes pesqueros, arrozales, playas, zonas húmedas) es sin duda mucho más atractiva para estas aves que la pobreza de los islotes alejados de la costa.

Bígaros de la especie Monodonta turbinata en la costa de Tramuntana de la isla de Mallorca. Uno de los casos mas patentes de interacción entre la vida y la gea se da en las zonas costeras, donde algas e invertebrados marinos compiten por asegurarse un lugar seguro entre las sólidas rocas. Uno de los secretos de la gran diversidad de los arrecifes de coral tropicales es precisamente el hecho de que los pólipos fabriquen su propia roca caliza que sirve de lugar de anclaje y abrigo a multitud de otras especies animales.  Foto del autor.

Formaciones kársticas y vida troglodita

En los relieves calizos de nuestra geografía, el agua de lluvia ligeramente ácida (que se vuelve aún más ácida cuando atraviesa el perfil superficial del suelo) genera complejas formas de erosión y deposición, ya sea exo o endokárstica. Las formaciones endokársticas, como las cuevas, tienen una especial relevancia biológica ya que son equivalentes a islas y en ellas tienen lugar procesos micro y macro-evolutivos muy particulares. A partir de formas marinas pioneras, que terminan por colonizar acuíferos y cursos de agua dulce, se desencadenan procesos de pérdida de pigmentación o incluso de órganos enteros como los ojos. Una evolución que no se puede considerar realmente regresiva (como la que seguiría la fauna doméstica en ausencia de selección artificial) ya que no se dirige hacia el plan corporal de los ancestros. Una evolución más bien que debe proceder activando o desactivando genes durante el desarrollo, como respuesta económica a las nuevas condiciones ambientales en las que el desencadenante es la “ausencia de” componentes ambientales (de luz, de depredadores) en lugar de la “presencia de”, con consecuencias heredables. La epigenética probablemente tenga mucho que decir en el futuro al respecto de estos cambios.

Las cuevas suelen desarrollar estalactitas y estalagmitas, espeleotemas que a veces confluyen formando columnas. Siempre me ha resultado curioso que las cuevas construyan, por mera casualidad, sus propios pilares de soporte, lo que probablemente contribuya a que perduren más en el tiempo y con ellas los organismos que las habitan. Caso, por ejemplo, de las colonias de murciélagos cavernícolas. De todos modos, las cuevas son sistemas dinámicos y cambiantes, cuya evolución espontánea lleva irremediablemente al colapso a la larga. Los seres vivos que las pueblan han de contar necesariamente con medios de dispersión activa o pasiva para colonizar nuevos ambientes a medida que desaparecen los anteriores. La geología propia del karst calizo impone, por tanto, una serie de condicionantes para que la fauna persista a largo plazo.

La inestabilidad de los lugares geomorfológicamente cambiantes va necesariamente ligada a animales con hábitos nomádicos como los murciélagos, que puedan dispersar cuando el sistema colapsa (Avenc de Son Pou, Mallorca; Foto: Beatriz Vigalondo).

Acuíferos detríticos y humedales costeros

Las rocas calizas de las que hablaba antes son como quesos permeables que permiten la acumulación de agua en embalses subterráneos. Muchas veces acaban dando lugar a acuíferos detríticos, cuando las rocas se disgregan y quedan a merced de la erosión. Los fragmentos resultantes se acumulan por gravedad en depresiones tectónicas (graben) que se rellenan con el tiempo de materiales generados por la erosión y la meteorización. En estas zonas planas el nivel del agua se encuentra muy cerca de la superficie, por lo que tienen un gran interés agrícola, o bien aflora en forma de ojos o manantiales que generan amplias zonas encharcadas sobre suelos poco permeables. Este es el origen de muchos de nuestros humedales costeros y poco hay que añadir sobre la diversidad y abundancia de vida que albergan. En este caso, la geología, la hidrogeología y la vida forman un todo. ¡El nido de un pajarillo sobre los carrizos de una laguna costera está muy relacionado con las montañas calizas que se vislumbran en la lejanía! Unas montañas que a su vez están compuestas de restos de caparazones calcáreos de organismos microscópicos marinos de los mares del Jurásico. Esta es una bonita imagen a tener en cuenta en nuestras visitas a muchos humedales costeros, al menos en el Mediterráneo. La geosfera y la biosfera en profunda y antigua interacción. Tal y como sucede con el petróleo, originado como resultado de la descomposición bacteriana de algas microscópicas vivas en el pasado. 

Formación de montañas y consecuencias climáticas
No estoy pensando ahora en la influencia que las altas cumbres tienen sobre la formación de nubes orográficas, caso por ejemplo de los picos volcánicos de las islas Canarias, que determinan la presencia de una ladera de la montaña extremadamente húmeda y otra extremadamente seca, con las consiguientes repercusiones para la cubierta vegetal. No, voy más allá de los cambios a nivel microclimático. La orogenia, la elevación de montañas a partir de capas de sedimentos fluviales o marinos, puede tener consecuencias macroclimáticas y de hecho las ha tenido. El choque del subcontinente indio con Asia conllevó la formación del actual relieve conocido como el Himalaya o los Himalayas, con las cotas máximas de elevación del planeta, si no tenemos en cuenta la parte submarina de las cadenas de volcanes, como las de Hawaii. La retirada de esa enorme masa de carbonato cálcico del ciclo a largo plazo del dióxido de carbono provocó posiblemente el deterioro (enfriamiento) climático global que el planeta lleva experimentando desde el máximo térmico del Eoceno, cuando casi todo el planeta era tropical o subtropical y había bosques templados sobre la Antártida y dentro del círculo polar Ártico. Esto lógicamente se debe a que el CO2  es uno de los gases de efecto invernadero de la atmósfera. Cuando pensamos en sumideros de carbono rara vez nos acordamos de que las montañas calizas (además de los bosques o los mares) pueden retirar cantidades enormes de este gas de la atmósfera, con consecuencias de largo alcance. De hecho, a pesar del máximo local que ahora vivimos de ascenso de temperatura, éste sucede en el marco de un descenso ininterrumpido desde hace unos 50 millones de años. Es bueno tener esta perspectiva global en mente.

Una visión unitaria

Otro caso curioso es el que relaciona a la gea con la acidez o basicidad de las aguas. En la Iberia mayoritariamente silícea (la occidental sobre todo) es difícil que se preserven huesos o caparazones calcáreos como fósiles porque los ácidos los descomponen. También parece más complicado que los animales con caparazones o exoesqueletos calcáreos puedan encontrar el calcio suficiente en el medio para construirlos. Resulta también curioso que en las charcas que se dan sobre pozas de roca granítica sea común que las puestas de anfibios desarrollen hongos, ya que los hongos son amantes de los medios de bajo pH, lo cual determina, en cierta medida, el éxito reproductivo de ranas, sapos y sapillos en ambientes de rocas silíceas. 

En el embalse gallego donde estudio la ecología de forrajeo de las nutrias, los excrementos con los que marcan sus zonas de pesca suelen estar en los cabos que se internan en las aguas del embalse. Esto, bien mirado, no es casualidad ni capricho. Los cabos son afloramientos de esquistos y esos afloramientos se continúan bajo el agua proporcionando a los peces nocturnos del embalse buenos refugios donde esconderse durante el día. Las nutrias tienen cazaderos fijos que coinciden con esas zonas de roca sumergida (un factor limitante para los abundantes peces del embalse). Todo el embalse no es igual para ellas, ni mucho menos. Aunque mida pongamos 300 hectáreas en realidad la "superficie efectiva" para las nutrias es muchísimo menor. Así pues las nutrias son grandes prospectoras geológicas y perciben el fondo del embalse de manera muy distinta a nosotros mirando la superficie del agua, que todo lo iguala. 

En fin, podría seguir poniendo ejemplos hasta la saciedad, pero es preferible que, tras sembrar esta semilla provocadora, el lector siga descubriendo casos de interacción geo-bio en su entorno más inmediato. A mí me parece tan evidente e intrincada que creo que la vida y la gea forman un todo inseparable: la primera no puede concebirse sin la segunda. Y, al parecer, esto viene siendo así desde el origen de las primeras células, que pudieron usar como molde físico la superficie porosa de las chimeneas hidrotermales alcalinas en los fondos marinos abisales. Sin las erupciones que generan esas fumarolas, debido a la desintegración de uranio radiactivo en el interior de la Tierra, no habrían sido posibles nuestras células. Ni tampoco los escudos graníticos de los continentes, sobre los que se ha desarrollado toda la vida terrestre y de la que somos, en parte, herederos.

El núcleo de nuestra hemoglobina, la proteína que transporta el oxígeno a todas las células del cuerpo, es un átomo de hierro. En el caso de la clorofila se trata de un átomo de magnesio, mineral atrapado por las cianobacterias del pasado remoto y fundamental para escindir la molécula de agua mediante fotones solares y robarle sus preciados electrones al líquido elemento. Un proceso por cierto, éste de la fotosíntesis, del que dependen tanto los animales herbívoros como nosotros mismos. Sencillamente, sin la ayuda de esos minerales nunca habría habido plantas ni animales.

Hay grandeza en esta visión unitaria de la naturaleza. La ecología, bien mirada, tiene mucho de observación, de reflexión y hasta de mística. Como dice el filósofo del CSIC Jesús Mosterín, los científicos son hoy en día los seres más místicos del mundo. O, al menos, no les faltan motivos para serlo.

Agradecimientos

Rosa María Mateos, investigadora del IGME, revisó un primer borrador de este trabajo. Estoy en deuda con ella por aguantar estoicamente y desde hace tiempo mis interminables preguntas sobre geología.

Bibliografía

(1) Costa, M. y otros autores (2005). Los bosques ibéricos: una perspectiva geobotánica. Planeta. Barcelona.

(2) Martínez-Abraín, A. y otros autores (2003). Modelling temporal and spatial colony-site dynamics in a long-lived seabird. Population Ecology, 45: 133-139.

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Medi-terrá-neo: el mar entre tierras...humanizadas

Al Mediterráneo, el mar entre tierras, todos le debemos tributo. Intentaré presentar aquí una crónica muy resumida de su origen y evolución, con especial énfasis en el papel de las actividades humanas que, desde muy antiguo, han dado forma a la diversidad biológica que hoy observamos en su entorno.

Supongo que lo primero es saber desde cuándo existe ese accidente geográfico que llamamos mar Mediterráneo. Si viajamos con la imaginación hasta el periodo Triásico, a comienzos de la Era Secundaria, nos encontramos con que hace unos 250 millones de años todas las tierras emergidas formaban un único continente denominado Pangea. Dicho continente adoptaba la forma de una media luna en torno al ecuador del planeta y envolvía una gran masa de agua conocida como mar de Tetis. Tendrá que pasar mucho tiempo para que, ya en el Mioceno, hace unos 25 millones de años y dentro de la Era Terciaria, la subplaca arábiga se desplace hacia el norte y cierre el mar de Tetis por el este, en un planeta en el que el Atlántico llevaba abriéndose desde el Jurásico, separando a lo que ahora llamamos Eurasia de Norteamérica y a la masa continental que conocemos como África de Sudamérica. Fue aquella la muerte de aquel mar tropical de larga historia y el nacimiento del primer ancestro del Mediterráneo.

De todos modos, el Mediterráneo que más nos interesa es el de los últimos 5 millones de años. La razón radica en que hacia finales del Terciario, en el piso Messiniense del Mioceno, el Mare Nostrum se cerró también por el oeste y, convertido en un gigantesco lago salado, terminó por desecarse casi en su totalidad. Sólo se salvaron las grandes lagunas hipersalinas de las zonas más profundas, que se hunden hasta los 4.000 metros, en recuerdo de aquel gran mar que fue Tetis. El Mediterráneo renació 300.000 años después, cuando volvió a abrirse el paso occidental y se llenó con agua procedente del Atlántico. Podríamos decir metafóricamente que durante la desecación se puso en marcha una especie de “riñón marino” que eliminó en forma de rocas halitas las enormes concentraciones de sales que se habían generado en un mar casi cerrado. En efecto, había una gran evaporación y escaso aporte de agua dulce. Apenas unos cuantos ríos importantes, como el Nilo, el Ródano, el Po y el Ebro, contribuyeron a endulzar sus aguas.

El rellenado de la cuenca fue al parecer muy rápido, tras algún tipo de cataclismo geológico mal conocido que abrió el estrecho de Gibraltar. En otras palabras, toda la flora y la fauna actuales del Mediterráneo parte de un momento cero en la llamada Crisis del Messiniense. Desde entonces, el Mediterráneo se ha comportado como un mar-isla, con pocas especies pero muy altas tasas de diversificación debido al bajo flujo genético. Por el mismo motivo, alberga proporcionalmente muchas formas endémicas.

Tramo de la costa mallorquina al pie de la sierra de Tramuntana. La desecación del Mediterráneo en el Messiniense, hace cinco millones de años, actuó como una suerte de riñón marino que transformó en rocas halitas la gran concentración de sales disueltas en un mar aislado del Atlántico. Foto del autor.

Trazados horizontales

Lo que hoy conocemos como “clima mediterráneo” aparece durante el Plioceno, hace unos tres millones de años, en el sur de Europa. Esta zona se vio influida durante el Pleistoceno por cuatro grandes glaciaciones que se alternaron cada 100.000 años aproximadamente, con breves periodos intercalados de bonanza climática de unos 10.000 años de duración denominados “interglaciares”. Ahora mismo nos encontramos en un periodo interglaciar que comenzó hace unos 10.000 años (1). Deberíamos estar, pues, hacia el final de esa fase de retracción de las lenguas glaciares típicas del Cuaternario y relativamente cerca, en términos geológicos, del inicio de una nueva glaciación.

La aparición de un casquete de hielo en el Polo Norte, algo impensable en el mundo tropical del Terciario, empujó a floras y faunas enteras hacia el sur durante la transición entre el Plioceno y el Pleistoceno. Las penínsulas de la ribera norte del Mediterráneo se convirtieron en un refugio –y centro de especiación– desde el que plantas y animales se desplazaron de nuevo hacia el norte durante los periodos interglaciares (aún continúan haciéndolo), repoblando las tierras arrasadas por las lenguas de hielo. Para muchas especies la disposición este-oeste del Mediterráneo, así como la de algunas cordilleras (Pirineos, Alpes, Cárpatos), supuso una barrera biogeográfica que impedía la comunicación con el continente africano, motivo de numerosas extinciones y del bloqueo de eventos colonizadores. Este hecho explica por qué los bosques europeos tienen seis veces menos especies de árboles que los asiáticos y por qué Europa tiene la mitad de las especies de aves que China, a pesar de ocupar la misma superficie (2).

Poblado talayótico de Capocorb, Mallorca. La presencia humana en la isla es casi tan antigua como la expansión de las encinas y acebuches. Así pues, el paisaje que vemos hoy es el resultado de un actividad humana milenaria. Foto del autor. 

El factor humano

Por lo que concierne a nuestro linaje, la ribera sur del Mediterráneo fue hoyada al menos desde los tiempos de Homo habilis en la primera salida del género Homo de África hace casi 2 millones de años. Nuestra especie, Homo sapiens, evolucionó en el continente africano hace 200.000 años a partir de Homo rhodesiensis (el homólogo de H. heidelbergensis en África) y ya estaba presente en la ribera oriental del Mediterráneo hace 100.000. Durante decenas de miles de años los humanos llevaron una vida de cazadores-recolectores. Hacia finales del Pleistoceno habíamos acabado con las mayores especies de la megafauna herbívora, aunque nuestra incidencia fue menor que en el continente americano, donde los grandes fitófagos no habían tenido contacto histórico con nuestra especie y no desconfiaban de ella. La eliminación de estos animales tendría consecuencias negativas para los mamíferos de menor talla, pues la vegetación se recuperó mucho al desaparecer los herbívoros gigantes (3). Otros autores otorgan más peso al papel del clima, pero esta hipótesis no explica por qué fueron más sensibles los mamíferos de mayor talla, ni tampoco la ausencia de extinciones similares al final de otros periodos glaciares previos. De todos modos yo tiendo a pensar que la extinción de la megafauna de mamíferos sí fue fruto de la interacción entre ambos factores: algún tipo de cambio climático desfavorable junto con una puntilla asestada por acción humana sobre poblaciones ya muy reducidas. 

Hace unos 10.000 años, a comienzos del Holoceno, la época actual, los cazadores-recolectores aprendieron a domesticar plantas y animales, lo que abrió la puerta a la agricultura o, al menos, a la horticultura. Este drástico cambio en el estilo de vida tuvo todo tipo de consecuencias para las tribus humanas nómadas y también para la huella dejada por nuestra especie en su entorno. Dicho efecto fue más patente en las islas mediterráneas, donde se habían refugiado los últimos supervivientes de la megafauna continental, aunque en versiones miniaturizadas. Así que, en términos de biodiversidad, la principal pérdida del tránsito entre el Paleolítico y el Neolítico afectó a los animales de mayor talla. Más adelante también se notaría la acción del ser humano sobre los bosques, que se habían hecho muy densos sin la presión de los grandes herbívoros. Bosques excesivamente densos como los que se forman ahora tras el abandono del rural. 

Aparece el actual mosaico agrosilvopastoral

Desde el desarrollo de la agricultura se han sucedido, una tras otra, grandes civilizaciones que tarde o temprano terminaron colapsando, como ha descrito el investigador norteamericano Jared Diamond (4). Las consecuencias de este proceso sobre los sistemas naturales del Mediterráneo se han clasificado en dos líneas de pensamiento opuestas. Una es la del “paisaje arruinado”, también conocida como “el Edén perdido”, que lo interpreta como una degradación y desertificación acumulativa del paisaje mediterráneo. La segunda defiende, por el contrario, que ha sido precisamente la actividad humana la que ha contribuido a mantener unos paisajes mediterráneos tan diversos (5). Creo bastante objetivo decir que el mayor impacto de la actividad humana tuvo lugar durante el final del Pleistoceno y el inicio del Holoceno, en el Neolítico. El antropoceno mediterráneo hace tiempo que sucedió. Fue entonces cuando se extinguió la megafauna continental y también los relictos supervivientes de las islas mediterráneas, donde aún vivían hipopótamos y elefantes enanos junto a conejos y lechuzas gigantes (6). 

También es importante considerar la pérdida de grandes superficies de bosques mesófilos que tuvo lugar poco después. Es probable que el aumento de la sequedad y las temperaturas hace unos 5.000-6.000 años, en sinergia con los efectos perturbadores de la agricultura y la ganadería, dieran como resultado la instauración de los encinares, acebuchales y pinares termófilos que hoy nos resultan tan familiares. Proliferaron en detrimento de los bosques de hoja caduca y dentro de un mosaico de espacios abiertos de forma artificial, lo que creó un paisaje sin duda más diverso que cualquier masa forestal continua. Podría decirse que el ser humano desempeñó en parte el papel de la megafauna herbívora perdida: aclaró los bosques y creó un entorno más diverso, donde tuvieron cabida especies de plantas y animales amantes de los espacios abiertos y del sol. Quizás en cierto modo nuestra actividad fue una marcha a tiempos pasados. En las últimas décadas hemos asistido sin embargo al proceso contrario: el abandono del modo de vida tradicional y con ello a la pérdida de espacios abiertos y a la expansión y densificación de bosques pobres en herbívoros y grandes depredadores. En las islas Baleares, por ejemplo, la mano de nuestra especie no se dejó sentir hasta hace menos de 5.000 años y los bosques mesófilos se conservaron hasta entonces. Este hecho parece sugerir que los bosques podrían haber perdurado más tiempo en el continente de no haber sido por nuestra intervención, al menos en los sitios más húmedos. Una vez desmontados los antiguos bosques mesófilos su recuperación parece inviable en las nuevas condiciones climáticas, de manera que encinas, acebuches y pinos se apoderaron irreversiblemente de los antiguos solares de bosque caducifolio.

Escenarios actuales

Debió de darse un proceso rápido e intenso de selección de especies capaces de convivir con los grandes cambios que infligíamos al paisaje. Pero, ojo, desde entonces probablemente no haya habido mucha extinción y sí procesos de diferenciación influidos por la actividad humana, como la hibridación entre plantas. Desde luego, las especies de medios abiertos se vieron muy favorecidas frente a las forestales. Así pues, podemos aventurar que hubo primero una gran pérdida de megafauna, con el consiguiente expansión de la vegetación y sus efectos indirectos sobre otras muchas especies menores. A continuación, y desde hace varios miles de años, fuimos capaces de crear un paisaje biodiverso, resistente y resiliente ante los cambios, adaptado al diente de las cabras, las talas y el fuego donde se han dado pocas extinciones y sí cierto grado de diferenciación por selección artificial.

Los sistemas agrosilvopastorales, como las dehesas y montados ibéricos, han funcionado bien en el tiempo, han sido “sostenibles”, y mantienen una buena biodiversidad, incluidas aún (milagrosamente) algunas especies de la megafauna pleistocena como ciervos, linces y lobos. Otras especies, sin embargo, han sido sustituidas por sus equivalentes domésticos, caso del uro y el toro o de las distintas razas de caballos. Diversos estudios han demostrado que un grado moderado de herbivoría por ovejas, cabras o gacelas favorece la diversidad y la producción vegetal (5, 7). La verdad es que no me imagino el actual sistema industrial de explotación de recursos naturales funcionando de manera sostenible en los próximos 10.000 años, como ha conseguido la agricultura, ni siquiera exportando nuestro daño ambiental a otros países, como hacemos ahora (8).

El Mediterráneo, en sentido amplio, ha sido modificado por el linaje humano desde muy antiguo. En realidad, desde el origen de los sistemas naturales que han llegado hasta nuestros días. Por ello gestionar los paisajes que hemos heredado, desde las altas cumbres hasta las islas, sin tener en cuenta este factor histórico, es un buen caldo de cultivo para la pérdida de diversidad y el bajo rendimiento de los planes de manejo. Deberíamos reflexionar más al respecto, olvidarnos de idílicas situaciones prístinas en nuestros espacios naturales (incluyendo los más emblemáticos, como Doñana u Ordesa) y gestionar nuestras zonas protegidas bajo la edificante luz de la historia cercana y también de la profunda.

Agradecimientos

A José Manuel Igual por sus habituales sugerencias, que siempre ayudan a mejorar estos “detectives”.

Referencias

(1) Blondel, J. y Aronson, J. (1999). Biology and wildlife of the Mediterranean region. Oxford University Press. Oxford.

(2) Blondel, J. y Mourer-Chauviré, C. (1998). Evolution and history of the western Palearctic avifauna. Trends in Ecology and Evolution, 13: 488-492.

(3) Owen-Smith, N. (1987). Pleistocene extinctions: the pivotal role of megaherbivores. Paleobiology, 13: 351-362.

(4) Diamond, J. (2006). Colapso. Random House Mondadori. Barcelona.

(5) Blondel, J. (2006). The design of Mediterranean landscapes: a millennial story of humans and ecological systems during the historic period. Human Ecology, 34: 713-729.

(6) Alcover, J.A. y otros autores (1992). The avifaunas of the isolated Mediterranean islands during the middle and late Pleistocene. Natural History Museum of Los Angeles County, Science Series, 36: 273-283.

(7) De Gabriel, J.L. y otros autores (2011). The presence of sheep leads to increases in plant diversity and reductions in the impact of deer on heather. Journal of Applied Ecology, 48: 1.269-1.277.

(8) Martínez-Abraín, A. (2013). ¡Qué limpia está mi casita! Quercus, 330: 6-7.

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