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| Cynthia Peralta García, Itzel Guzmán Vázquez, Nelly Pacheco Cruz y Leopoldo Galicia Sarmiento | |||||||||||
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En estos últimos años se ha escuchado con más
frecuencia acerca de los crecientes problemas ambientales como la contaminación, el cambio de uso de suelo, la alteración del ciclo de nitrógeno o el cambio climático; temas cada vez más preocupantes que ocurren a escala global y durante largos periodos generados por las actividades humanas como la agricultura, la ganadería, la minería, la urbanización y el turismo, entre otras. Para comprender el impacto que estos problemas tienen en la naturaleza y la vida diaria, y poder encontrar soluciones, se ha recurrido a estudios ecológicos con un enfoque ecosistémico.
En los ecosistemas ocurren numerosos procesos complejos y dinámicos para sustentar la vida (fotosíntesis, regulación del ciclo hidrológico, ciclos de carbono y otros nutrimentos), es por esto que la ecología de ecosistemas se ha abocado al estudio de las interacciones que existen entre las comunidades biológicas y los factores abióticos, así como los flujos de materia y energía. Al brindar un panorama general de la estructura, funcionamiento y dinámica de un ecosistema, esta disciplina nos permite establecer patrones de causalidad entre distintos procesos. Así, se puede pronosticar un aumento en la propagación y el área de distribución de insectos que son vectores de enfermedades como consecuencia del incremento en la temperatura global, o cambios en la fertilidad del suelo debido a la actividad de microorganismos que pueden modificar la circulación de nitrógeno y carbono a escala global. En sus inicios, la ecología de ecosistemas se centró en mediciones puntuales, en estudios efectuados en un solo lugar y durante periodos cortos. Muchos de estos estudios se basaron en la respuesta de una sola planta ante cambios estacionales en sus respectivos ambientes de origen, es decir, se trataba de estudios ecofisiológicos. La ecofisiología intenta explicar los cambios internos que ocurren en los organismos como consecuencia de los factores externos a los que están sometidos; por ejemplo, cómo cambia el crecimiento de una planta dependiendo de la cantidad de agua, luz y nutrimentos que se encuentran disponibles en su ambiente. La respuesta de una planta parecería no repercutir en gran medida en el ecosistema, pero si pensamos en un grupo de plantas y posteriormente en toda la comunidad vegetal, su actividad ante los cambios ambientales puede afectar notoriamente al ecosistema. El estudio de la ecología de ecosistemas busca contemplar todas las partes que conforman el sistema, por lo que las herramientas empleadas deben considerar variables múltiples en grandes escalas geográficas y durante varios años. Es por esto que ha incorporado los resultados de estudios ecofisiológicos para hacer proyecciones y modelos que permitan entender el funcionamiento del ecosistema. Además ha integrado otras disciplinas, incluyendo las ciencias sociales. De esta manera ha despojado al ser humano de la burbuja ideológica que lo mantenía aislado de la naturaleza, volviéndolo tan dependiente de los procesos que ahí suceden como cualquier otro organismo. Actualmente, la idea de que los recursos no son ilimitados y que es necesario tener un uso responsable de ellos es cada vez más conocida y aceptada. Sin embargo, el origen de esta forma de pensamiento es relativamente reciente, y deriva del trabajo de mentes brillantes que con sus destacadas investigaciones y aportes propiciaron las pautas para entender los procesos ecosistémicos a distintas escalas, desde los seres vivos más pequeños hasta la totalidad de la Tierra, así como su visión y transformación del funcionamiento a nivel planetario. Aquí presentamos las trayectorias de tres investigadores cuyos primeros trabajos comenzaron con preguntas puntuales sobre la respuesta de las plantas en diferentes ambientes. Tales investigaciones los llevaron después a plantear poco a poco preguntas más generales sobre la forma en que las diferentes respuestas de la vegetación repercuten a escalas cada vez mayores. Finalmente, los tres comparten un enfoque integral que les ha permitido vincular distintas áreas de las ciencias naturales y sociales, logrando así un impacto internacional que ha contribuido a una mejor comprensión de los problemas ambientales y sociales. Harold A. Mooney Uno de los pioneros más reconocidos en el campo de la ecología de ecosistemas es Harold A. Mooney, quien en los sesentas estudiaba en la Universidad de Standford, institución sobresaliente por sus líneas de investigación en ecología y fisiología vegetal. En esa década, uno de los principales temas que se abordaba era el metabolismo fotosintético, en particular interesaba comprender la ganancia de carbono en las plantas, es decir, su productividad. No obstante, a pesar de lograr múltiples avances en el tema, los métodos disponibles en ese momento obligaban a realizar experimentos dentro de los laboratorios, razón por la cual no se había cuantificado las respuestas de las plantas en su medio natural. En ese contexto, un grupo de investigadores tuvo la iniciativa de construir un laboratorio móvil que permitiera trasladar los pesados equipos que utilizaban los fisiólogos para medir in situ la respuesta de las plantas. Entre estos emprendedores se encontraba Mooney, con una curiosidad insaciable, y cuyas preguntas llevaron a encontrar similitudes en las estrategias metabólicas de plantas geográficamente distantes, reconociendo patrones fisiológicos que se compartían desde California hasta Chile en diversos ambientes: desiertos, pastizales, costas y bosques. Su visión única derivó en las actualmente conocidas “historias de vida”, teoría que le permitió establecer un punto de unión entre la biología evolutiva y la ecología para explicar e interpretar el devenir de los actores principales en los ecosistemas: los organismos. Al percatarse de que los organismos vivos afectan al ecosistema y viceversa, Mooney fue un pionero. Su interés por este fenómeno lo llevó a estudiar dichos procesos a escalas cada vez mayores, en un momento en que los modelos a gran escala apenas se esbozaban. Él reconoció su importancia y fue un impulsor fundamental del uso de los mismos, los cuales permitieron poner en perspectiva los ciclos de los nutrimentos que sostienen la vida en los ecosistemas. A partir de ahí se realizaron estimaciones sobre la concentración de carbono, tanto en el suelo como en la atmósfera, encontrando que sus variaciones dependen de redes de depredadores, herbívoros, plantas y microorganismos, y que la actividad de los organismos a su vez depende de las concentraciones de carbono. Por lo tanto, ante un cambio drástico general, todos los componentes del ecosistema se ven afectados. Además, como científico, Mooney se dio cuenta de la importancia de su papel dentro de la sociedad, que le exigía el aporte de información que permitiera a la humanidad tomar decisiones adecuadas en el manejo de los ecosistemas; no fue un científico que se recluyera en su laboratorio, al contrario, en una jornada informativa continua se ha dedicado a generar un diálogo entre los tomadores de decisiones y la comunidad científica. El resultado de este esfuerzo ha llevado a la incorporación de términos cada vez más comunes a nuestro lenguaje diario, como son los servicios ecosistémicos, los sumideros de carbono y las especies invasoras. Los más de sesenta años de su trayectoria científica no sólo nos hablan de su extraordinaria labor como padre de la ecofisiología en su país natal, nos enseña sobre todo su compromiso como un ser humano que desde su trinchera aporta su grano de arena para mejorar el mundo. Christopher B. Field Es un científico estadounidense que ha contribuido enormemente al desarrollo de la Ecología de ecosistemas; después de haber obtenido su doctorado en ciencias biológicas en la Universidad de Stanford en 1981, dedicó sus primeras líneas de investigación a estudiar los procesos fisiológicos que ocurrían en las hojas de las plantas, en especial la fotosíntesis y las relaciones entre el carbono y el nitrógeno en su crecimiento. Una de sus mayores contribuciones fue sugerir que el entendimiento de los procesos que ocurren a nivel de planta aporta elementos necesarios para predecir las respuestas de poblaciones o comunidades ante la variación de recursos, como el agua y la disponibilidad de luz. De acuerdo con lo anterior, es posible proyectar cuáles podrían ser los impactos de cambios puntuales en los procesos ecosistémicos en una amplia gama de escalas espaciales y temporales; por ejemplo, en algunas especies vegetales el aumento de dióxido de carbono (CO2) puede modificar la tasa de intercambio de gases que ocurre en sus estomas, la cual afecta la evapotranspiración, que a su vez puede tener un gran impacto en su ecosistema y provocar cambios en los patrones de precipitación y temperatura, es decir, que un cambio a nivel celular puede causar una variación en el clima. Esta visión singular, de que a partir de pequeños elementos se pueden comprender cambios a una escala global ha incentivado el desarrollo de modelos. Una forma de medir la funcionalidad de un ecosistema es a partir de su productividad, la cual se estima con base en la biomasa producida. Los primeros modelos sobre productividad se enfocaron en cuantificar la biomasa de los ecosistemas terrestres, como el modelo casa (Carnegie Ames Stanford Approach) que simula la productividad primaria y la respiración heterotrófica en el suelo, ya que la respiración microbiana también puede modificar el balance de carbono de los ecosistemas terrestres. Posteriormente, Field participó en un grupo de trabajo que se planteó cómo los océanos influyen en la productividad a nivel mundial, adaptando el modelo casa para poder llevar a cabo tales cálculos; fue el primer modelo que consideró los océanos, demostrando que su aporte a la productividad planetaria es casi de 50%. Su trabajo ha sido sobresaliente en todas las áreas en las que se ha involucrado y su desarrollo como investigador ha aportado un importante conocimiento. Los modelos en los que ha participado constituyen una base sólida para entender muchos de los efectos antropogénicos en los cambios ambientales a los que nos estamos enfrentando. Francis S. Chapin III Otro ecólogo sobresaliente, por sus aportaciones a la ecología y seu visión integradora, es Francis S. Chapin III, quien llevó a cabo la mayor parte de sus investigaciones en Alaska, en donde encontró que las plantas que habitan aquellos ambientes de climas extremos están adaptadas a las bajas temperaturas debido a que tienen una alta capacidad de absorber nutrimentos del ambiente, y que incluso cuando las condiciones ambientales varían, estas plantas tienen la capacidad de ajustarse fisiológicamente para absorber más nutrimentos. El interés de Chapin por conocer las estrategias de las plantas que habitan en ambientes fríos extremos con bajos nutrimentos lo llevó al Ártico, donde descubrió diferentes estrategias de las plantas para sobrevivir y crecer en tales hábitats. Para Chapin, las adaptaciones más exitosas son aquellas que permiten a las plantas conservar los nutrimentos o prevenir su pérdida, como la protección química contra herbívoros y la extracción de nutrimentos de las hojas senescentes, más que las adaptaciones enfocadas a su adquisición. Al estudiar las comunidades vegetales de sitios tan particulares, se interesó por entender la importancia de la biodiversidad en los procesos ecosistémicos y las consecuencias de la pérdida de especies. Propuso que la riqueza de especies maximiza la adquisición de recursos y la retención de nutrimentos en el ecosistema, además de que reduce los riesgos de grandes cambios al interior del mismo y la probabilidad de invasiones por patógenos. El cambio en la composición o la pérdida de especies puede modificar los ciclos biogeoquímicos, las propiedades de los ecosistemas y los servicios que nos brindan, ya que existen conexiones estrechas entre todos los seres vivos y el ambiente. Chapin también señaló que el cambio climático propiciado por las actividades humanas tiene fuertes impactos en los ecosistemas, pero las consecuencias que esto conlleva son poco entendidas; por ejemplo, en el caso del Ártico, una de las zonas más afectadas por esta problemática, ha propiciado la liberación de grandes cantidades de carbono almacenado como consecuencia del deshielo del permafrost (capa de suelo permanentemente congelada). Para entender el impacto que tendrán estas emisiones para todo el planeta se requieren múltiples proyecciones. La magnitud del impacto humano en el ecosistema lo condujo a investigar la relación entre los cambios sociales y el ambiente, señalando la importancia de ver la sociedad como una parte del ecosistema. En los últimos años ha estado muy involucrado en generar acciones que promuevan el mantenimiento de ciertos atributos de los ecosistemas y así lograr el bienestar humano. Al mismo tiempo, ha trabajado en el desarrollo de políticas que promueven la sustentabilidad ecológica, económica y cultural. Gracias a sus trabajos se ha reconocido la importancia del Ártico como un sumidero de distintos gases de efecto invernadero y una región reguladora de los diferentes ciclos biogeoquímicos. Chapin es una persona con una amplia trayectoria científica, con una gran capacidad de generar soluciones y trabajar con investigadores de otras áreas. Sus estudios en el Ártico han sido una contribución importante para el entendimiento de los procesos ecosistémicos. Conclusión A pesar de que hoy día los estudios ecosistémicos suelen involucrar múltiples variables en grandes escalas geográficas y por largos periodos, es importante recordar que la base de esos estudios se originó a partir de preguntas particulares sobre el funcionamiento de los organismos, como los estudios ecofisiológicos en los que participaron y lideraron estos tres investigadores, ya que les permitieron recopilar los datos que posteriormente utilizaron para contestar preguntas que abarcaban mayores escalas espaciales y temporales. La importancia de estos investigadores radica en que fueron pioneros al proponer nuevas técnicas, modelos y enfoques que hoy se utilizan en la ecología de ecosistemas. El laboratorio móvil, por ejemplo, en cuyo armado y puesta en práctica participó Mooney, fue el precursor del avance tecnológico de diversos dispositivos que permitieron medir las respuestas de los organismos en campo para estudiar las variaciones que pudieran presentar y sus posibles repercusiones a mayores escalas. Por otro lado, el uso de modelos permitió entender y explicar los ciclos de algunos nutrimentos en áreas geográficas grandes, como el modelo casa en que participó Field, el cual permitió estimar la productividad, tanto terrestre como marina, a escala mundial. Los tres ecólogos también han contribuido en dar a conocer la importancia de los ecosistemas por sí mismos, y de regiones particulares. Gracias a los estudios que lideró Chapin conocemos la importancia del Ártico como un sumidero de carbono y una zona reguladora de distintos ciclos de nutrimentos. Su destino constituye un indicador de las consecuencias del cambio climático. La contribución de estos ecólogos ha permitido tener un mejor entendimiento sobre el funcionamiento de los ecosistemas y sus respuestas al impacto de las actividades antropogénicas. Por ser científicos con un enfoque integrativo, pudieron visualizar la amalgama entre los sistemas sociales y ecológicos, lo que ha permitido identificar las acciones necesarias para conservar los procesos naturales y, al mismo tiempo, hacer uso de los servicios que nos brindan. Son además reconocidos por su capacidad de formar institutos y grupos de trabajo y por los lazos que crean entre diferentes disciplinas que ayudan a una mayor comprensión del ecosistema y la mejora de las sociedades. Su perspectiva los ha llevado a coincidir en organizaciones internacionales, como el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (ipcc), donde dan a conocer sus ideas científicas, explican problemáticas que afectan a todos, proponen soluciones y vinculan diferentes sectores de la sociedad para procurar una actitud más responsable del ser humano para con la Tierra. Sus esfuerzos en conjunto, hicieron al ipcc merecedor del Premio Nobel de la Paz en el 2007 por generar y difundir un mayor conocimiento sobre el cambio climático y su relación con la sociedad humana, y sentar las bases de las medidas necesarias para mitigar tales cambios. Si bien la generación del conocimiento es un objetivo fundamental para el bienestar de nuestras sociedades, el compartirlo y difundirlo es esencial para el desarrollo como científicos y como seres humanos. Estos investigadores han sido un ejemplo de constancia, innovación y compromiso que, por medio de la ciencia, han contribuido a ampliar y mejorar nuestra perspectiva del presente y el futuro, del inherente vínculo entre los seres humanos y el planeta. |
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| Agradecimientos A la M. en C. Irene Pisanty Baruch por sus comentarios sobre el resumen de este trabajo. |
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Referencias Bibliográficas
Chapin, F. S., G. R. Shaver, A. E. Giblin, K. J. Nadelhoffer y J. A. Laundre. 1995. “Responses of Arctic tundra to experimental and observed changes in climate”, en Ecology, vol. 76, núm. 3, pp. 694-711.
Field, C., M. J. Behrenfeld, J. T. Randerson y P. Falkowski. 1998. “Primary production of the biosphere: Integrating terrestrial and oceanic components”, en Science, vol. 281, núm. 5374, pp. 237-240. Field, C., J. A. Berry y H. A. Mooney. 1982. “A portable system for measuring carbon dioxide and water vapour exchange of leaves”, en Plant, Cell & Environment, vol. 5, núm. 2, pp. 179-186. Literatura recomendada IPCC. 2021. The Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC (https://www.ipcc.ch). Chapin, F. S., P. A. Matson y H. A. Mooney. 2002. Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology. Springer. Nueva York. |
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| Cynthia Peralta García Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. Bióloga por la Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México, desde 2013. Actualmente es estudiante del Posgrado en Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Autónoma de México. Su tema de investigación se centra en la germinación y establecimiento de especies riparias. Itzel Guzmán Vázquez Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México Maestra en Ciencias Biológicas por la unam, desde 2019. Actualmente es profesora de asignatura en la Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México,. Ha trabajado en temas de ecofisiología vegetal. Nelly Pacheco Cruz FES Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de México Bióloga por la Universidad de la Sierra Juárez, Oaxaca, desde el 2016. Actualmente es estudiante del Posgrado en Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Autónoma de México,, en el Laboratorio de Bioquímica Molecular de la fes Iztacala. Su tema de investigación se centra en la genómica de poblaciones en especies forestales. Leopoldo Galicia Sarmiento Instituto de Geografía, Universidad Nacional Autónoma de México. Labora en el Instituto de Geografía, Universidad Nacional Autónoma de México desde 2003. Actualmente es Investigador Titular C, y profesor de ecología de ecosistemas en el Posgrado en Ciencias Biológicas. Sus principales líneas de investigación están relacionadas con entender los procesos que caracterizan la estructura y funcionamiento de los bosques templados. |
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