martes, 12 de julio de 2011

Notas acerca de los bioindicadores

Hay muchas interacciones entre los componentes bióticos y abióticos de los ecosistemas que determinan la presencia y abundancia de especies específicas en ellos. La población o abundancia de una especie depende de las condiciones abióticas y la presencia de otras especies en su nicho ecológico. Por este motivo, las intervenciones humanas dirigidas al manejo de los ecosistemas o aquellas actividades que los afectan involuntariamente, pueden ser evaluadas mediante un seguimiento a determinados procesos, que será factible en la medida que se identifiquen las especies o los procesos ecológicos adecuados. Conforme nuestro conocimiento científico sobre la ecología boliviana se profundiza, surge la posibilidad real de usar la información generada por los diferentes componentes bióticos presentes en los ecosistemas bolivianos, sean organismos, sus células e inclusive sus componentes sub-celulares en calidad de indicadores acerca de la calidad ambiental, y también para evaluar el impacto de las tensiones ambientales provocadas por las actividades humanas sobre la composición y funcionamiento de los ecosistemas. Si se realizara un monitoreo temporal, la información recolectada a partir de la observación de los bioindicadores permitiría investigar las tendencias de los cambios.

Se abre un campo científico de elevado interés e importancia para el país, porque las modificaciones que sufren actualmente los ecosistemas bolivianos, están conduciendo a una extinción masiva de especies, quizás muchas de ellas desconocidas. La destrucción del medio ambiente en Bolivia está afectando la provisión de servicios ambientales y está generando condiciones de un mayor empobrecimiento para nuestra gente: de la población actual y de las futuras generaciones. Conocer con mayor precisión la intensidad, dirección y velocidad de las modificaciones negativas en nuestros ecosistemas, podría ayudar a concientizar a las autoridades competentes para que decidan tomar algunas medidas. Más importante, podría apoyar en la planificación comunitaria para fortalecer el desarrollo comunitario sostenible.
¿Porqué se justifica el empleo de especies bioindicadoras?

En la naturaleza los organismos, poblaciones y comunidades bióticas son afectados por numerosos factores bióticos y abióticos, como las fluctuaciones climáticas, la variación del ciclo hidrológico, la radiación solar, la disponibilidad de nutrientes, las relaciones predador-presa, los parásitos, las enfermedades y la competencia intra- e interespecífica. Estos factores variables influyen de manera crucial en cada nivel de la organización biológica. En consecuencia, la habilidad para reaccionar ante estos factores es una característica común de todos los sistemas biológicos; el desarrollo de las especies y de los ecosistemas en su conjunto es posible gracias a estos factores variables, porque son el motor de la evolución, siempre y cuando la amplitud de las condiciones y recursos que varían no sobrepase determinados umbrales.

La actividad humana ha provocado cambios en los patrones normales de variación de los factores ambientales. En el medio ambiente existen ahora sustancias nuevas. La atmósfera diáfana de la cuenca de La Paz está ahora opacada por una cantidad de sustancias en suspensión, incluyendo el humo del diesel y otros contaminantes orgánicos e inorgánicos. Estas nuevas sustancias generalmente tienen un efecto multiplicador al ser incorporadas a la dinámica de los sistemas naturales, dando como resultado que el nivel de tolerancia de los organismos pueda ser excedido.

La población boliviana se caracteriza por una cantidad de hábitos de consumo que generan muchos desperdicios y sustancias contaminantes, como la adquisición de vehículos chatarra, ropa usada y tecnologías electrónicas de bajo costo y poco tiempo de vida. Se estima que cada año deforestamos 200 mil hectáreas de bosque primario y quemamos hasta un millón de hectáreas de vegetación secundaria para fines agrícolas. Una cantidad no determinada de hectáreas de tierras agrícolas se desertifica por malas prácticas de manejo, incluyendo la habilitación de áreas de pastoreo ancestrales para fines agrícolas. En algunas cuencas, donde se practica la minería, vertimos cantidades de metales pesados y otros contaminantes a las corrientes de agua. No existe un registro de las especies que estamos afectando, pero la reducción de poblaciones de párabas y otras aves endémicas en el país ya es notoria debido a la destrucción de sus hábitats. No sabemos a ciencia cierta cuántas especies existen en Bolivia, los inventarios apenas llegan a plantas vasculares, mamíferos, reptiles, anfibios y algunos artrópodos. Los verdaderos arquitectos de los ecosistemas, como las bacterias, hongos, protozoarios y la biota pequeña de suelos, pantanos y aguas permanecen prácticamente desconocidos. El año 2010, como resultado del crecimiento del parque automotor “chatarra” y las quemas intencionadas de la vegetación, los bolivianos hemos emitido a la atmósfera tantos gases de efecto invernadero per capita como los Estados Unidos. A este ritmo, estamos creando las condiciones para que las generaciones venideras, nuestros hijos y nietos, vivan en la más abyecta pobreza.

Las tendencias identificadas son esencialmente cualitativas debido a que no contamos con un dispositivo para adquirir información confiable sobre la situación pasada, presente y futura del medio ambiente. El dispositivo clásico de las imágenes obtenidas por sensores remotos, y luego integradas a sistemas de información geográfica, no cubre todo el rango de información necesaria, su adquisición es costosa y normalmente su acceso está restringido al público por parte de las entidades, que paradójicamente las adquieren con recursos públicos.

En este contexto, el empleo de datos provenientes de la lectura de los bioindicadores en la articulación de sistemas de monitoreo, se perfila como un dispositivo para realizar un seguimiento de los cambios ambientales, de los cambios producidos por actividades humanas específicas e incluso para monitorear los impactos de proyectos de desarrollo o de aprovechamiento de los recursos naturales.

Una especie bioindicadora es aquella que reacciona con mucha sensibilidad frente al cambio de alguna característica que observamos, como la temperatura, precipitación, humedad ambiental, concentración de algún contaminante, etc. El mayor desafío radica en demostrar la relación causal entre el comportamiento de la especie y los cambios que tienen lugar en la característica de interés. Para ello existen métodos estadísticos sofisticados. De acuerdo con la escala del saber, los datos e información que podríamos obtener de los bioindicadores están impregnados de cierta subjetividad –como ocurre con todo el saber humano- , de manera creciente según subimos los escalones de esta escala.
Con estas limitaciones, el potencial de uso de los bioindicadores en el país reside en su bajo costo, su facilidad relativa de observación, su vinculación próxima a los saberes tradicionales y la posibilidad de involucrar a los productores como observadores locales, ganando en la adquisición de datos en regiones completas y quizás a nivel nacional.

Sin embargo, hay que resolver antes varios desafíos, empezando por formular conceptos exactos de bioindicador y biomonitor, en relación con su vinculación a las características ambientales que indican y su empleo e interpretación en el marco del programa. Por ejemplo, no es lo mismo observar bioindicadores que predicen el comportamiento meteorológico para generar información para el seguro agrario, que observar bioindicadores para determinar la variación en la concentración de sustancias tóxicas en una corriente de agua. En este último caso pueden presentarse bioindicadores de efecto, que permitirían evaluar los efectos inmediatos de los cambios en la concentración de sustancias tóxicas en el agua y los biomonitores de acumulación que permitirían observar lo que ocurre cuando ciertas sustancias se van acumulando en la cadena trófica.

No obstante, algunos investigadores prefieren distinguir el concepto de bioindicador como un organismo, parte de un organismo o una comunidad de organismos que contiene información cualitativa sobre cierta característica del ambiente, mientras que un biomonitor es un organismo, parte de un organismo o una comunidad de organismos que contiene información sobre los aspectos cuantitativos de la calidad del ambiente. Esto quiere decir que un biomonitor puede ser al mismo tiempo un bioindicador, pero un bioindicador no necesariamente cumple los requisitos para ser considerado un biomonitor.

Un bioindicador o biomonitor es activo cuando la información que genera como reacción a una determinada característica del medio ambiente, ha sido estudiada, caracterizada y estandarizada, incluyendo con frecuencia procedimientos analíticos de laboratorio y periodos precisos de exposición y posterior medición, por lo tanto la mayor parte de las veces estos organismos son colocados en el sitio o medio que se desea evaluar. Un bioindicador o biomonitor pasivo es un organismo que ya existe de manera natural en el ecosistema y solamente se observa su reacción a determinados factores o cambios.
De acuerdo a lo que se observa en estos organismos, existen bioindicadores (a) de procesos de acumulación generalmente para procesos de acumulación de contaminantes o sustancias xenobióticas, y (b) de efecto o impacto para observar los efectos específicos de la exposición a determinadas condiciones o sustancias en términos de cambios en la estructura molecular, celular, histológica, morfológica, ecofisiológica o cambios poblacionales en las comunidades de individuos, e incluso a nivel de biomas o biosfera.

Como nuevos métodos de bioindicación se puede mencionar a:

- Los biomarcadores son parámetros biológicos definidos a nivel genético, enzimático, fisiológico o morfológico al interior de un organismo, los cuales reaccionan o cambian ante determinadas influencias ambientales, como por ejemplo las sustancias contaminantes. Después de la exposición a la influencia ambiental, generalmente se presentan cambios cualitativos, por ejemplo la coloración rojiza que presenta la vegetación cuando existe deficiencia de fósforo soluble en el suelo o el crecimiento desmesurado del follaje cuando las raíces experimentan un exceso de aniones de nitrógeno en la porción de suelo de la rizosfera.
- Los biosensores son dispositivos de medición que producen una señal proporcional a la concentración de sustancias contaminantes mediante algún mecanismo biológico preciso o un sistema selectivo biológico, como reacciones enzimáticas, formación de anticuerpos, reacciones de membranas, modificaciones o excreciones de los organoides celulares, reacciones en las células o tejidos y otros. Estos fenómenos pueden ser detectados y medidos por algún artefacto de transmisión, como los sensores potenciométricos, receptores optoelectrónicos y otros. Por ejemplo, el empleo del electrodo bacterial EuCyano para la detección y medición de concentraciones de metales pesados, el monitor bacterial de toxicidad en corrientes superficiales de agua “Toxiguard”, y otros.
- Los bioensayos son procedimientos rutinarios en la industria farmacéutica para probar los efectos de agentes químicos (nuevos medicamentos) sobre los organismos, tanto en condiciones de laboratorio como de campo, bajo condiciones estandarizadas. Los bioensayos pueden emplearse para proveer datos sobre bioindicación ybiomonitoreo.

Los bioindicadores se han empleado rutinariamente en tópicos de biología de la conservación. Por ejemplo, las taxas indicadoras o indicadores ecológicos, son especies sensibles a procesos de cambio en los ecosistemas o a contaminantes que modifican la composición de la biodiversidad. Estas taxas son consideradas como representativas de comunidades más grandes, actuando como un indicador de la condición de un hábitat, comunidad o ecosistema. Muchas investigaciones sobre biodiversidad recurren a este tipo de especies sustitutas o especies indicadoras de biodiversidad, en especial cuando el grupo de especies de interés presenta complicaciones de identificación o seguimiento.

En el campo de la ecología vegetal se ha aportado a una mejor comprensión de la manera en que hay que entender la reacción de los bioindicadores en relación con su adaptación a los tensores ambientales, para lo que fueron definidos los siguientes conceptos: tolerancia, resistencia y sensibilidad. Tolerancia es la capacidad de un organismo o comunidad de adaptarse a factores bióticos o abióticos desfavorables, a través de cambios fisiológicos adaptativos que pueden ser observados en el campo o en el laboratorio (i.e. la inducción enzimática frente a la baja de temperatura o la reacción de inmunidad a patógenos). La resistencia es una habilidad genética de los organismos para soportar diferentes tensores ambientales o bióticos. La sensibilidad es la susceptibilidad de los organismos al cambio de las condiciones abióticas o bióticas.

La calibración de los bioindicadores es un problema a resolver, debido a que los procesos biológicos subyacentes son complejos y muchas veces siguen una tendencia no lineal. Se ha observado que muchas especies animales y vegetales efectúan una mayor bioacumulación de sustancias contaminantes a bajas concentraciones ambientales, pero ésta disminuye rápidamente conforme aumentan los niveles ambientales; eso puede significar que el segmento de contaminación que realmente interesa conocer sea más difícil de calibrar.