9. Biodiversidad

Hay varias definiciones posibles para este término, pero en cualquiera de los casos deben incluir los tres aspectos que abarca este concepto, la variedad de genes, especies y ecosistemas que "contienen" los seres vivos de un lugar concreto.

Según la estrategia nacional de la biodiversidad: la diversidad biológica o biodiversidad es la riqueza de la vida sobre la Tierra, los millones de organismos, los genes que contienen y los ecosistemas que forman y constituyen el medio natural.

Estamos lejos de conocer con precisión cuántas especies de seres vivos habitan nuestro planeta. Este dato es muy importante si queremos desarrollar una estrategia de conservación eficaz y para saber realmente la tasa actual de extinción de especies. La dificultad es tanto intrínseca (describir todas las especies del planeta es un esfuerzo inmenso) como extrínseca (socialmente hace décadas que no se reconoce la utilidad de la taxonomía, al no reportar beneficios directos inmediatos, los fondos económicos que aplican los gobiernos a la ciencia básica cada vez son más escasos, la política científica, al parecer, tiene otras prioridades).

El número de especies descritas hasta el momento es aproximadamente 1,5 millones. ¿Cuántas especies habrá en total? ¿Cuántas nos quedan por describir?

Las respuestas a estas preguntas dependen del autor y en la bibliografía se pueden encontrar autores que proponen que habría el doble de especies que las conocidas, unos 3 millones, e incluso los que consideran que la cifra alcanzaría los 100 millones. Básicamente hay dos enfoques posibles para abordar este tipo de estudios:

• Se estima con precisión el número de especies de un grupo taxonómico concreto y se calcula el resto haciendo extrapolaciones basadas en la abundancia relativa de estos grupos frente al estudiado. Los trabajos de este tipo más conocidos son los de Terry Erwin, que estudió los coleópteros asociados a una especie arbórea tropical y a partir de estos datos extrapoló al resto de organismos, llegando a una cifra de 30 millones para el total de especies en el mundo. (https://www.dw.com/es/el-enigma-de-las-especies/a-17424926 )

• Haciendo proyecciones con modelos matemáticos a partir de las especies ya descritas en la bibliografía, sabiendo cual es el ritmo de descripción de especies y el esfuerzo empleado en ello (número de especialistas, años que se lleva trabajando en el grupo, etc) se puede estimar cuantas especies quedan aún por descubrirse. Este sistema ha sido usado por Camilo Mora, llegando a la conclusión de que el número final de especies estaría en torno a 8,7 millones. (https://www.bbc.com/mundo/noticias/2011/08/110824_especies_censo_am)

Debido a que el estudio de la biodiversidad se puede hacer a tres escalas diferentes (genes, especies y ecosistemas) hay enfoques distintos a la hora de cuantificarla. Puesto que la especie es un reflejo de la variedad genética y la variedad de especies conforma los ecosistemas, la diversidad específica es una buena referencia general de la biodiversidad, y de hecho la mayor parte de estudios en este campo se centran en las especies.

Además de esta clasificación, según el nivel estudiado, se puede usar otra terminología para referirse a tres maneras de medir la biodiversidad que son útiles para hacer comparaciones entre territorios y estudios: la diversidad alfa, beta y gamma.

TIPOS DE DIVERSIDAD

• ALFA: riqueza específica de una comunidad local (mide la biodiversidad específica)

• BETA: cambio de composición específica a lo largo de un gradiente ambiental o geográfico (mide la biodiversidad ecosistémica a lo largo de un gradiente)

• GAMMA: riqueza específica de una región o continente (mide la biodiversidad específica en grandes territorios)

Las medidas de diversidad específica no sólo tienen en cuenta el número de especies diferentes que hay en un lugar si no que además tienen en cuenta la abundancia relativa de cada una de ellas. Hay numerosos índices de biodiversidad basados en diferentes algoritmos matemáticos, pero todos ellos incluyen en su formulación tanto el número de especies como el número de individuos de cada una de ellas. Algunos de los índices más usados se basan en fórmulas desarrolladas a partir de la Teoría de la Información, como el índice de Shannon, asumiendo que cuanto más impredecible es un ecosistema éste es más diverso (cuantas más especies diferentes y con un reparto más homogéneo haya en un ecosistema, más difícil es predecir donde encontrar una de ellas en concreto).

Hasta principios del siglo XIX prácticamente todas las explicaciones que daba la ciencia sobre el origen de la vida y las especies eran fijistas, las especies habían sido creadas tal y como las conocemos en la actualidad sin sufrir ningún tipo de transformación.

La primera teoría transformista o evolucionista llegó de la mano de Lamarck, que propuso que las especies se adaptaban al medio, por una cuestión de supervivencia, y los caracteres que adquirían en vida con este fin eran heredados por su descendencia. De esta manera quedó fijado el paradigma lamarckista de la "herencia de los caracteres adquiridos". 

A mediados del mismo siglo, Darwin y Wallace proponen una teoría evolucionista diferente, según ellos las especies cambian, evolucionan a lo largo del tiempo, pero no por el mecanismo propuesto por Lamarck si no por selección natural dentro de la variabilidad de caracteres que muestra la descendencia, siendo seleccionados los individuos (y por tanto sus caracteres) más aptos para la supervivencia (es decir los que más descendientes tengan, selección reproductiva). A esta corriente de pensamiento se le conoce como darwinismo.

Darwin sabe por experiencia propia que los descendiente de una pareja de organismo son diferentes entre si, y al igual que los humanos seleccionamos dentro de esta variabilidad los especímenes que más nos interesan y los cruzamos entre ellos para obtener razas útiles para nosotros (selección artificial), la naturaleza hace lo propio con los más aptos, con los mejor adaptados, por selección natural, siendo este el origen de la especiación.

Sin embargo Darwin desconocía el auténtico motivo u origen de la variabilidad sobre la que se apoyaba la selección natural. Hubo que esperar hasta el primer tercio del siglo XX para que se unificaron los conocimientos sobre genética y evolución y surgiera así una teoría sintética, conocida como neodarwinismo, que señala a las mutaciones genéticas y la recombinación durante la formación de los gametos como el origen de la variabilidad de la descendencia y por tanto como el auténtico "motor" de la especiación.

Durante décadas siguió vivo el debate científico entre lamarckismo y darwinismo (a veces mezclado con intereses político-ideológicos), la herencia de los caracteres adquiridos, desde el punto de vista de las mutaciones, necesita que éstas sean postadaptativas (es decir que las mutaciones se produzcan como respuesta a una situación de estrés, na vez que esta situación se ha dado), mientras que la teoría darwinista necesita de mutaciones preadaptativas (es decir las mutaciones se producen antes de la situación de estrés que la seleccionará como adecuada para responder a ella). Este debate quedó zanjado cuando se demostró que las mutaciones son preadaptativas (aleatorias). De esta manera la teoría científica dominante en la actualidad, que explica el origen de las especies, es el neodarwinismo.

Hay numerosas pruebas que demuestran la evolución como un hecho demostrable y demostrado. A las pruebas que se aportan a partir del estudio y la comparación de los órganos de diferentes seres vivos se les conoce como pruebas anatómicas. Las pruebas anatómicas, según el tipo de comparaciones establecidas, pueden tratar sobre órganos homólogos (son órganos con el mismo origen pero que evolutivamente han sido transformados para diferentes funciones, p.e. la aleta de una ballena y el brazo de un hombre, tienen los mismos huesos pero han adaptados formas distintas para funciones diferentes), órganos análogos (son órganos con diferente origen evolutivo pero que debido a la función que realizan acaban pareciéndose por convergencia adaptativa, como el ala de un ave y la de un murciélago) y, por último, los órganos vestigiales (órganos que permanecen en el individuo, sin función aparente, como vestigios de del pasado evolutivo, como p.e. el coxis humano, que son los restos del rabo de los primates, o las muelas del juicio, común al resto de primates, que en el ser humano suele causar problems debido al acortamiento de la mandíbula propio de los homínidos).

El concepto de convergencia adaptativa es muy importante para entender la existencia misma de los biomas (ver apartado 7). En contraposición existe la evolución divergente, o radiación adaptativa (concepto relacionado con los órganos homólogos), que consiste en la rápida adaptación y especiación a partir de una especie, gracias a su plasticidad genética, para ocupar diferentes nichos (el ejemplo más típico sería el de los pinzones de las Galápagos, un grupo de aves con origen común, probablemente a partir de una pareja de pinzones ancestrales que llegó a las islas, que habitan las diferentes islas del archipiélago y que han radiado ocupando numerosos nichos tróficos mediante la transformación de la forma del pico, para alimentarse de manera eficaz de diferentes recursos). La radiación adaptativa necesita por tanto de nichos "vacíos" y de especies con gran plasticidad genética, siendo un proceso fundamental en la especiación y colonización de las islas.

El término especie, conforme han sido desechadas la teorías fijistas y la genética se ha ido abriendo camino, ha ido perdiendo consistencia científica, pero aún así, dentro de su propia imperfección, reconociendo sus "pies de barro", sigue siendo un concepto, más bien el concepto, útil y necesario para poder abordar estudios biológicos de cualquier tipo y especialmente los relacionados con la biodiversidad.

La especie no es un concepto exclusivamente científico, un artificio creado por los taxónomos (los biólogos que se dedican a nombrar y ordenar jerárquicamente a los seres vivos) es, además, un concepto intuitivo que usamos los humanos para comprender, ordenar y utilizar la naturaleza que nos rodea. Así pues, aunque sus límites no sean tan precisos como nos gustaría, hay que reconocerle su utilidad.

La definición clásica de especie biológica como "un grupo de individuos con cierto parecido entre si capaces de reproducirse entre ellos y cuya descendencia es fértil" se ha quedado en un intento de dar validez biológica a la especie, incorporando criterios de interfertilidad para situar las fronteras de una especie frente a las especies cercanas. Pero aún así sigue habiendo problemas, como por ejemplo el caso de las cronoespecies  (especies que a lo largo del tiempo van evolucionando convirtiéndose en otras y sin la posibilidad de relacionarse entre sí porque viven en épocas distintas, p.e. las especies del género Homo antepasadas de nuestra propia especie), también quedan fuera de la definición, por imposibilidad de demostrar su interfertilidad, las paleoespecies (especies extintas en un pasado remoto, de las que sólo quedan fósiles), multitud de especies vegetales que son capaces de reproducirse asexualmente o las bacterias que son capaces de compartir plásmidos "horizontalmente" entre individuos de especies e incluso géneros diferentes. Cada vez parece más demostrado el origen "hibridógeno" de muchas especies, encontrándose en el genoma de éstas introgresiones genéticas de otras que en algún momento se cruzaron dejando parte de sus genes como "recuerdo" se ese contacto (p.e. los Homo sapiens europeos tenemos hasta un 2% de ADN de origen neardental).

Por una razón práctica, es imposible demostrar que el millón y medio de especies descritas son capaces de reproducirse entre si y además que tienen descendencia fértil, el concepto de especie más usado es el de morfoespecie o especie morfológica, que se basa en las diferencias fenotípicas para discriminar especies (aunque no siempre coincidirá la especie biológica con una morfoespecie y viceversa en la mayoría de los casos sí).

Para que una especie se acabe transformando en otra u otras, es necesario que se vayan aislando grupos dentro de la población. Hay que tener en cuenta que desde un punto de vista teórico dentro de una población (que es el conjunto de todos los individuos de una misma especie) todos los individuos pueden reproducirse con el resto, de tal manera que a lo largo del tiempo el flujo de genes dentro de la población mantiene a la población genéticamente relacionada. La especiación se dará cuando parte de la población se segrege genéticamente del resto hasta el punto de que exista aislamiento reproductivo de este nuevo grupo, ese es el origen de una nueva especie (se ha producido una barrera en la interfertilidad). Estas separaciones suelen conllevar expresiones de genes diferentes, porque se acumulan de manera diferente en cada grupo, de tal manera que a largo plazo las diferencias genéticas se traducirán en diferencias morfológicas (por eso las morfoespecies son un sistema útil para reconocer la mayoría de las especies).

El aislamiento reproductivo de parte de una población respecto al resto se puede producir por:

• Aislamiento geográfico, parte de la población queda físicamente separada del resto por barreras naturales (un río, el mar, montañas, etc), y finalmente se distancian tanto entre si que se produce aislamiento reproductivo, y por tanto especiación. A este tipo se le denomina ESPECIACIÓN ALOPÁTRICA.

• Aislamiento reproductivo pero sin separación geográfica, una parte de la población deja de reproducirse con el resto pero manteniéndose todos los individuos juntos. A este tipo se le llama ESPECIACIÓN SIMPÁTRICA. Hay varios mecanismos que pueden conducir a este tipo de especiación, entre otros:

  • • • Fenológicos: referidos a la época fértil de los individuos, por ejemplo el celo en animales o la floración en plantas. Si parte de la población cambia sus fechas fértiles no podrá reproducirse con el resto al no encontrarse en el mismo estado de fertilidad a la vez.

      • Etológicos: referidos al comportamiento de los animales, con especialmente relevancia todas las conductas relacionadas con el cortejo y apareamiento, los cambios en la etología de un grupo a la hora de reproducirse o elegir pareja pueden acabar aislándolos del resto. Incluso en el caso de especies que atraen a las parejas con cantos (por ejemplo aves y anfibios) el cambio de éstos puede conducir al aislamento y la especiación de una parte de la población.

      • Anatómicos: por ejemplo cambios morfológicos en los órganos copuladores pueden aislar reproductivamente a parte de la población. Cambios en la pigmentación, por ejemplo de las plumas, o el color de las flores (en este caso siempre y cuando los polinizadores se especialicen en un color y la polinización selectiva vaya aislando a una parte de la población), o cambios en el tamaño o disposición de los órganos florales que suponga una selección y segregación de polinizadores que acabe aislando reproductivamente oarte de la población

      • Químicos: todo lo relacionado con barreras químicas que impiden la fecundación (barreras en óvulos, barreras en los pistilos para impedir la formación de los tubos polínicos, etc) pueden aislar poblaciones dentro de poblaciones, o cambios en feromonas (sustancias químicas usadas por los animales para reconocer y atraer a los del sexo opuesto de su especie).

      • Poliploidización: fenómeno sobre todo frecuente en plantas vasculares (especialmente helechos y angiospermas) que consiste en ganar juegos cromosómicos completos por errores en la meiosis e hibridación. Al juntar gametos que en lugar de ser haploides (n) son diploides(2n), el nuevo individuo resultante será tetraploide. Si ocurre dentro de la misma especie se les denomina autopoliploides, y suelen tener problemas de fertilidad porque hay más de una pareja de cromosomas homólogos, y si ocurre por unión de dos especies diferentes se les denomina alopoliploides, que no suelen tener problemas reproductivos al comportarse como auténticos diploides (los homólogos forman parejas) aunque tengan varios juegos completos de cromosomas. Es frecuente que se formen complejos poliploides de especiación en el que se van alcanzando niveles de ploidía cada vez mayores. El número básico de cromosomas que tiene un género se expresa como x. Por ejemplo, el número básico del género Festuca es x=7, por tanto las especies diploides del género son 2n= 2x=14, y sus gametos serán n=7, pero forma complejos poliploides en el que hay especies diploides, tetraploides (2n=4x=28 cromosomas), hexaploides (2n=6x=42), octoploides (2n=8x=56), decaploides (2n=10x=70) y dodecaploides (2n=12x=84). Los poliploides con número impar de cromosomas (por ejemplo los triploides 2n=3x=21) tienen problemas de fertilidad al quedar un cromosomas desparejado durante la meiosis, pero pueden mantenerse mediante reproducción vegetativa. También es interesante saber que con los primeros niveles de poliploidización (tiene un límite) se suele producir un aumento en el tamaño general de la planta, lo que ha sido usado en agricultura para mejora de cultivos (por ejemplo el trigo original silvestre es de 14 cromosomas (diploide) y el que cultivamos en la actualidad, mucho más productivo, es de 42 (hexaploide))

Puedes encontrar imágenes típicas de cada uno de ellos en este pdf: 

Como se puede ver en el mapa de puntos calientes mundiales España está incluida en su mayor parte en uno de ellos, Región Mediterránea. En España se conocen entre 8000 y 9000 especies de plantas, lo que supone aprox. un 60% de las que se encuentran en la UE (somos el país con mayor diversidad de Europa). De estas especies 1500 son exclusivas de nuestro territorio, es decir son endémicas. En cuanto a la fauna tenemos entre 50.000 y 60.000 especies animales, sólo 770 son vertebrados. El 15% de la flora canaria es endémica y el 44% de su fauna. Para toda España se calculan unas 80.000 especies de seres vivos.

En la Estrategia española para la conservación y el uso sostenible de la diversidad biológica, se recoge un cuadro comparativo de la diversidad de plantas y vertebrados en los distintos países de la UE. Para poder compararlos, teniendo en cuenta la diferencia de tamaño existente, se ha dividido el número de especies entre el logaritmo del área de cada país. A la vista de estos datos queda patente la gran diversidad que atesoran los ecosistemas españoles dentro del contexto europeo:

En el apartado de los biomas se definió piso bioclimático o piso de vegetación. En España, al estar representadas tres regiones biogeográficas distintas, hay tres series diferentes de pisos, que ordenados de menor a mayor altitud son:

• Región eurosiberiana: termocolino, colino, montano, subalpino y alpino.

• Región mediterránea: inframediterráneo, termomediterráneo, mesomediterráneo, supramediterráneo, oromediterráneo, crioromediterráneo

• Región macaronésica: infracanario, termocanario, mesocanario, supracanario, orocanario

La representación idealizada de los distintos pisos a lo largo de un gradiente altitudinal se llama CLISERIE. Es importante tener en cuenta que la orientación de las montañas hacen que los pisos partan de alturas diferentes (p.e. el alpino bajará más en la orientación norte y comenzará más arriba en la sur).

La cliserie típica de la Sierra de Guadarrama, partiendo del piso mesomediterráneo, que por altitud es el que corresponde a Madrid capital, estaría representada por los siguientes paisajes vegetales:

• Mesomediterráneo: encinares y enebrales (como la dehesa de Moncalvillo)

• Supra-: rebollares (bosque de Quercus pyrenaica)

• Oro- : pinares de pino albar y piornales de Cytisus oromediterraneus.

• Crioro-: pastizales de alta montaña.

A continuación en el pdf encontrarás ejemplos de cliseries de las tres regiones representadas en España:

Las extinciones masivas, es decir aquellas que afectan a más del 50% de todas las especies existentes, se han ido sucediendo a lo largo de la historia de la vida en la Tierra. Las causas, probablemente, fueron diferentes: impacto de meteoritos, supervolcanes, cambios climáticos globales por el desplazamiento de los continentes, etc.

Se han reconocido hasta 5 grandes extinciones. La última de ellas ocurrió hace 65 M.a., con la desaparecieron de los dinosaurios. A raíz de esta extinción los mamíferos, que sobrevivieron, poblaron la Tierra ocupando la posición predominante que hasta ese momento tenían los dinosaurios.

Hasta ahora las causas de las extinciones han sido geológicas e inevitables, sin embargo, la actividad humana nos está conduciendo hacia la sexta extinción. La velocidad a la que se extinguen especies en la actualidad podría ser la más rápida de las extinciones conocidas, según algunos autores, a este ritmo, en 100 años habremos perdido el 50% de las especies que viven con nosotros.

Las causas son numerosas pero se pueden resaltar 4, que en orden de importancia son:

• Destrucción y/o fragmentación de hábitats: es la causa principal de las extinciones actuales. La ocupación de los ecosistemas por construcciones, las deforestaciones masivas, etc., conllevan la destrucción directa de las especies que habitan en estos lugares. P.e.: la deforestación del Amazonas para buscar oro y criar ganado o la construcción de miles de viviendas a lo largo de la costa mediterránea.

• Introducción de especies alóctonas: la introducción de especies exóticas en otros ecosistemas puede conducir a la desaparición de las especies que viven de manera natural en ese lugar, tanto por competencia como por depredación o haciendo de vectores de enfermedades. P.e.: el cangrejo rojo americano.

• Sobrexplotación de recursos: la tala y caza abusiva ha llevado a algunas especies a la extinción o al borde de ésta. P.e.: el bucardo de Pirineos, la manzanilla de Sierra Nevada.

• Extinciones en cadena: la extinción de una especie que dentro de un ecosistema sea clave para el mantenimiento de otras especies acarreará la extinción indirecta de esta últimas. P.e.: las almejas de agua dulce el Ebro.