Medición de la biodiversidad

Los ecosistemas diversos son importantes para la salud del planeta y nuestra supervivencia como seres humanos, por lo que es increíblemente importante para nosotros comprender y medir la biodiversidad, que se define como la variabilidad entre los organismos vivos de un ecosistema. La biodiversidad se puede medir en muchos niveles diferentes, incluidos el genético, las especies, la comunidad y el ecosistema. Una forma de medir la biodiversidad es evaluar la riqueza de especies de un ecosistema, que es el número total de especies distintas dentro de una comunidad local. Si bien tener muchas especies generalmente coincide con tener un ecosistema diverso y saludable, también se debe considerar la uniformidad. La uniformidad se refiere a la igualdad de la proporción de cada especie dentro de un área o comunidad. Por ejemplo, cuando una especie domina el área mientras que las otras son muy raras, la biodiversidad en esta área es menor que en un área con especies de igual abundancia. Por lo tanto, las áreas con muchas especies que son relativamente iguales en abundancia tienen los valores más altos de biodiversidad.

Estimación de la biodiversidad

Las diferencias en riqueza y uniformidad entre dos comunidades se pueden visualizar mediante curvas de rango-abundancia. Si el número de especies es igual, la forma de la línea puede decirnos qué comunidad es más diversa. Si la línea es plana, hay una alta uniformidad entre las especies. Sin embargo, si la línea desciende rápidamente, la uniformidad es baja. Si la riqueza y la uniformidad son diferentes entre dos comunidades, los biólogos deben usar ecuaciones para calcular la diversidad. Estas ecuaciones ponderan la importancia de cada componente de manera diferente, y aún se debate un consenso sobre qué ecuación es la mejor para calcular la diversidad.

A veces hay demasiadas especies en un área que no es realista contar cada una de ellas. Por ejemplo, un solo árbol en la selva amazónica puede contener cientos de especies de escarabajos. Para eludir este problema, los ecologistas utilizan herramientas de muestreo llamadas cuadrantes. Un cuadrante es simplemente un marco con un área interna conocida. Por ejemplo, para medir la riqueza de especies de un campo de hierba de un acre, los ecólogos colocan aleatoriamente el cuadrante en el campo y cuentan las especies dentro del cuadrante, en lugar de contar todas las especies dentro del acre. También pueden tomar muestras sistemáticamente mediante el uso de cintas de transecto. Los transectos se extienden a lo largo del campo y los cuadrantes se colocan a lo largo del transecto a intervalos regulares. Este método es semialeatorio y garantiza una amplia cobertura de muestreo en todo el campo para estimar su biodiversidad.

Si bien los cuadrantes y transectos pueden recoger la mayoría de las especies, algunas especies raras pueden pasar desapercibidas. En este caso, los ecólogos pueden utilizar una curva de acumulación de especies, que representa el número acumulado de especies observadas en una serie de cuadrantes. El eje y de la curva representa el número total de especies observadas, mientras que el eje x representa el número de cuadrantes para los que se han enumerado las especies. El número total de especies en el primer cuadrante representa el primer punto del gráfico. Cada punto sucesivo representa el número de nuevas especies encontradas en cada nuevo cuadrante muestreado, más todas las especies de los cuadrantes anteriores. En algún momento, se encontrarán pocas o ninguna especie adicional en cada nuevo cuadrante muestreado, y la curva se acercará a una asíntota, que es una estimación del número total de especies presentes. Incluso si la asíntota nunca se alcanza debido a muchas especies raras, los biólogos pueden estimar el número total basándose en esta curva.

Si es necesario realizar comparaciones entre diferentes áreas o escalas, se utilizan medidas de diversidad alfa, beta y gamma. La diversidad alfa (α) se refiere al número de especies en un área. La betadiversidad (β) compara dos áreas diferentes y es la suma de especies únicas en cada área. La diversidad gamma (γ) es el número de especies en muchas áreas combinadas en una región. Mediante el uso de estas medidas, los biólogos pueden tener una idea de la diversidad en el espacio, incluyendo tanto a pequeña como a gran escala.

Amenazas a la biodiversidad y sus implicaciones

La biodiversidad de todo el mundo está amenazada por la contaminación, el cambio climático y las especies invasoras. Una de las principales razones subyacentes de los esfuerzos por mantener la biodiversidad se basa en el funcionamiento de los ecosistemas. Los ecosistemas se componen de muchas partes funcionales, incluidos los productores primarios, los herbívoros, los carnívoros y los detritívoros, todos los cuales contribuyen a la función del ecosistema. Si las especies se pierden, el ecosistema puede colapsar. Y si el ecosistema colapsa, los servicios que proporciona a los humanos también lo harán. Los arrecifes de coral tropicales son un buen ejemplo de este concepto¹. Los aumentos en la temperatura del agua hacen que los corales pierdan sus células de algas simbióticas. Sin las algas, los corales comienzan a morir de hambre, luego se degradan y pierden su estructura. Cuando los corales se descomponen, ya no proporcionan cobertura para los peces y la abundancia de especies de peces disminuye, lo que a su vez afecta a los pescadores locales y a las personas que dependen de los peces para su sustento. Con el tiempo, los arrecifes de coral muertos se degradan a mayor escala y ya no proporcionan un amortiguador para las costas adyacentes, lo que finalmente erosiona la costa y destruye las islas. Una comunidad muy diversa tiene menos probabilidades de colapsar debido a la redundancia funcional². Por ejemplo, los corales pueden variar en su sensibilidad a las altas temperaturas. Si un coral es extremadamente sensible a la temperatura, otro puede ocupar su lugar en la comunidad, pero si solo hay unas pocas especies, es menos probable que haya un sustituto disponible.

Un número significativo de medicamentos de los que nos beneficiamos son el resultado directo de la diversidad de la vida. Los medicamentos que ahora sintetizamos alguna vez se aislaron de animales, plantas, hongos y bacterias. Existe toda una industria dedicada al descubrimiento de nuevos medicamentos potenciales mediante el escaneo de varias especies para detectar la presencia de compuestos bioactivos. Por ejemplo, las plantas producen productos químicos para defenderse contra infecciones y herbívoros. Las arañas y las serpientes producen diversos venenos. Ambas clases de organismos han sido la fuente de medicamentos importantes, como el Taxol de los tejos, que trata los cánceres de mama, pulmón y ovario, o el Ohanin del veneno de King Cobra, que es un analgésico^3-4. Cada especie que se extingue puede ser la clave para curar enfermedades que actualmente no se pueden tratar. Cuanto más rápido perdamos esas especies, menor será la posibilidad de descubrir soluciones.

Una vez que una especie se extingue, nunca podremos experimentarla. Este tipo de pensamiento ha impulsado la conservación de pandas, nutrias marinas y otros animales carismáticos. Estas especies se denominan especies emblemáticas, y su conservación puede dar lugar a la protección de la biodiversidad. A pesar de que estos animales son solo una pequeña parte de todo el ecosistema, preservarlos significa preservar el ecosistema que ocupan. Los esfuerzos para salvar a la nutria marina en la costa oeste de América del Norte han dado como resultado bosques de algas saludables que albergan a muchos miles de otras^especies. Sin la protección de las nutrias marinas, los herbívoros como los erizos de mar, que generalmente son comidos por las nutrias, son capaces de devorar por completo los bosques de algas marinas dejando rocas estériles donde muy pocas especies podrían sobrevivir.

Referencias

1. Knowlton, Nancy. El futuro de los arrecifes de coral. PNAS. 2001, Vol. 98 , (10) 5419-5425.
2. Andrea S. Downing, Egbert H. van Nes, Wolf M. Mooij, Marten Scheffer. La resiliencia y resistencia de un ecosistema al colapso de la diversidad. PLoS Uno. . 2012; , Vol. 7(9): e46135.
3. Muro, Monroe E. Camptotecina y taxol: del descubrimiento a la clínica. Med Res Rev. 1998, Vol. 18, 5 (299-314).
4. Yuh Fen Pung, Peter T. H. Wong, Prakash P. Kumar, Wayne C. Hodgson, R. Manjunatha Kini. Ohanin, una nueva proteína del veneno de la cobra real, induce hipolocomoción e hiperalgesia en ratones. J Biol Chem. 2005, 280, 13137-13147.
5. Estes, J.A., et al. Interacciones tróficas complejas en ecosistemas de bosques de algas marinas. Boletín de Ciencias del Mar, Volumen . 2004, Vol. 7, 3: 621-638.