Diversidad a lo largo de la historia de la vida

1996/05/01 Larrañaga, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Incidencias de la diversidad en la historia evolutiva

Las plantas con flores aparecieron en el Cretácico y el Terciario y empezaron a dominar, descartando los gimnospermas que habían imperado hasta entonces.

J. Larrañaga

La vida nació hace 3.600 millones de años en la Tierra. Posteriormente, en los 3.000 millones de años, los únicos habitantes de la Tierra fueron bacterias y algas unicelulares, hasta que hace 600 millones de años, como consecuencia de la llamada “explosión” de Kanbria, surgieron los troncos filogenéticos de la mayoría de los invertebrados marinos. ¿Por qué en ese momento y no antes? Es realmente difícil explicar el aumento de la diversidad que se produjo en el Cámbrico. En cualquier caso, es evidente que todos los modelos principales de animales marinos surgieron en aquella época y desde entonces, sobre todo desde que la vida comenzó a colonizar la tierra seca, la diversidad ha ido creciendo, aunque ocasionalmente se haya producido algún tipo de aparejo masivo.

Antes de hablar de estos estímulos, conviene fijar un poco los conceptos. En la historia evolutiva siempre se han destruido los seres vivos y siempre han sido sustituidos por nuevas especies. Sin embargo, como se ha podido observar en el registro fósil, durante algunos períodos geológicos se han destruido numerosas especies. En estos casos, se considera que en un período relativamente corto de tiempo (entre un millón y tres millones de años), cuando más de la mitad de las especies animales han desaparecido, se ha producido un estímulo masivo.

Las estequias masivas más importantes fueron la de finales del Ordobícico (hace 440 millones de años), la de Debonia (hace 370 millones de años), la de finales del Permo (hace 250 millones de años), la de final del Triásico (hace 210 millones de años) y la del Cretácico (hace 66,4 millones de años). En todos estos estímulos, excepto en el de Permiko, desapareció el 12% de las familias de animales de la época (al existir una relación exponencial entre el número de familias, géneros y especies que se destruyen, al desaparecer el 12% de las familias se puede suponer que cerca del 80% de las especies desaparecieron).

El del Pérmico, por su parte, fue el estímulo más duro jamás conocido, suponiendo que el 54% de las familias y el 95% de los animales marinos desaparecieron. Sin embargo, no son las únicas grandes extensiones que ha conocido la Tierra, sino otras de menor importancia (ver Tabla 1). En total, se estima que el 99% de las especies que habitan en la Tierra han sido destruidas.

Es muy difícil explicar por qué se produjeron estos estadios. Para ello se han formulado numerosas hipótesis (cambios climáticos globales, explosiones de supernovas, aumento o disminución del nivel del mar, alteración de la salinidad o composición de los mares, grandes oleadas de vulcanismo, incidencia de enfermedades víricas, etc.). se han mencionado), pero de momento no se ha encontrado ninguna explicación adecuada. La única excepción es la Estación Cretácica. Para explicar este último, se han formulado varias hipótesis, pero en los últimos años se está imponiendo la teoría de que un meteorito proveniente del espacio exterior golpeó la Tierra.

Tras cada uno de estos estímulos, la diversidad se recuperó o en algunos casos llegó a ser mayor que en el período anterior, pero para ello tuvo que pasar varios millones de años. Tras el estonio final del Ordobícico, por ejemplo, tuvieron que pasar 25 millones de años; después del final del Debónico, 30 millones de años; el estímulo final del Triásico, que se produjo antes de que desapareciera la influencia del estonio final del Permiano, obligaron a 100 millones de años para recuperar la biodiversidad perdida en ambos estadios y a 20 millones de años para volver al nivel anterior.

El registro fósil indica que los trilobites fueron muy comunes en el Paleozoico, pero al final del Permiano, hace 250 millones de años, desaparecieron.

J. Larrañaga

Sin embargo, la recuperación de la diversidad no significa que la vida del planeta vuelva a ser la misma que la anterior. Normalmente, tras las apariciones masivas, algunos tipos de animales que hasta entonces fueron comunes desaparecieron por completo y los nichos abandonados fueron ocupados por otras especies o grupos que hasta entonces no existían, eran muy escasos o habitaban en otros hábitats. Es decir, tras los estímulos ha aumentado el número de especies, pero las nuevas especies o grupos creados no tienen mucho que ver con las desaparecidas y a menudo han sido de muy diversa procedencia.

El ejemplo más conocido de este fenómeno conocido como radiación adaptativa es el ocurrido tras la desaparición de los dinosaurios: Los mamíferos aparecieron al final del Triásico, más o menos junto a los dinosaurios, pero hasta el Terciario sólo fueron pequeños y escasos animales que vivían en las sombras de los dinosaurios, ya que los reptiles fueron los animales que dominaron la mayor parte de los nichos terrestres (y muchos de ellos acuáticos). Cuando los dinosaurios desaparecieron, las cosas se convirtieron en algo muy diferente. Hasta entonces los nichos llenos de dinosaurios quedaron libres y los mamíferos evolucionaron y aprovecharon las posibilidades que les ofrecían esos nichos. De este modo, los mamíferos se multiplicaron enormemente y se diversificaron hasta los niveles actuales.

Las plantas también han sufrido las apariciones, pero éstas se han dado en otros momentos de la historia evolutiva y no han sido tan numerosas. Sin embargo, al igual que en el caso de los animales, se observa una disminución de la vegetación predominante durante varios años en la historia evolutiva y su sustitución por otro tipo de plantas, con un aumento progresivo de la diversidad general (Ver figura 1).

El ser humano como agente estacional; influencia humana en las estaciones del Pleistoceno a la actualidad

Al final del Pleistoceno desaparecieron numerosas especies. En aquella época (al final de la última glaciación) el clima se estaba templando, por lo que las masas de hielo estaban retrocediendo y al mismo tiempo que quedaban expuestas las grandes zonas heladas, la vegetación estaba cambiando. Por todo ello, se ha considerado que las estaciones del Pleistoceno se debieron a estos cambios climáticos y ecológicos y que las especies desaparecidas eran especies de clima frío que no pudieron soportar las nuevas condiciones generadas en un clima templado.

Los mamíferos aparecieron al final del Triásico, más o menos con los dinosaurios, pero durante el Terciario vivieron en las sombras de los dinosaurios. Tras la desaparición de los dinosaurios, los mamíferos se multiplicaron enormemente y se diversificaron hasta los niveles actuales.

J. Larrañaga

En los últimos años se ha puesto en duda este enfoque y se ha empezado a difundir que la presión cinegética ejercida por el hombre tuvo mucho que ver. Para entender el porqué de este cambio de opinión, basta con ver lo ocurrido en Norteamérica al final del Pleistoceno.

En aquella época, Norteamérica era el hogar de numerosos mamíferos y grandes aves, entre los que se encontraban caballos, bisontes, camellos, antílopes, mamuts, leones, lobos, nagas, tapiros, aves gigantes del género Teratornis y patos incapaces de volar. Hace 12.000 o 11.000 años, los primeros indios llegaron al continente americano, muchos de ellos (el 73% de los géneros de mamíferos y grandes aves) desaparecieron. El hecho de que estas estímulos se produjeran con la llegada de los indios a América y que aparecieran restos de muchos de estos animales junto con restos humanos hace pensar que la principal causa de los estímulos, o al menos una de sus causas, fue la caza.

Algo parecido ocurrió en las islas del Pacífico. En muchas de estas islas, como Fidji, Tonga, Samoa, Hawaii y Nueva Zelanda, se han encontrado restos de numerosas aves desaparecidas. Tras el análisis de estas pistas se cree que la mayoría de las aves desaparecieron hace 8.000 años, cuando las polinesias colonizaron estas islas. Una de las últimas islas colonizadas por las polinesias fue la isla de Pascua. A su llegada, h. C. En 300 años la isla albergaba numerosas especies de peces, tortugas y aves. Muchos de ellos se convirtieron en fuente de alimento de los colonizadores y desaparecieron por sobreexplotación. Después, probablemente por la desaparición de su principal fuente de alimento, los precursores de las polinesias también desaparecieron de la isla de Pascua.

Todo ello hace pensar que el fenómeno fue general y que el hombre prehistórico, a medida que se expandió por el mundo, provocó la desaparición de muchas especies.

Figura . La diversidad general de plantas vasculares terrestres ha ido aumentando desde Siluriarra, pero si analizamos cada grupo de forma individual se observa una evolución diferente. Las primeras plantas vasculares aparecieron en Siluriarra y en la primera mitad del Devónico. Posteriormente, en la segunda mitad del Devónico y en el Carbonífero aparecieron los pteridófitos (garos) y al final del Devónico las primeras plantas con semillas (Gimnospermas). Finalmente, en el Cretácico y el Terciario aparecieron las angiospermas (plantas con flor). El registro fósil indica que cada vez que apareció un nuevo grupo de plantas, las plantas más recientes sustituyeron a las más antiguas y la diversidad de estas últimas decayó.

Situación actual. ¿Estamos ante un nuevo estímulo masivo?

En tiempos prehistóricos no fueron más que el primer eslabón de una larga cadena sin forma de acabar con las destrucciones humanas. Desde el Pleistoceno, la población humana ha crecido sin cesar y, con ello, nuestra capacidad de destrucción de la naturaleza.

Las ranas tampoco están exentas de la depredación humana. A pesar de estar protegido, se captura abundante rana roja (Rana temporaria) para comer sus patas. Esto puede poner a la especie en peligro en muchos lugares de Euskal Herria. (J. Larrañaga)

Si calculamos la velocidad a la que las especies están desapareciendo en la actualidad y comparamos estos datos con los de otros estímulos masivos, podemos pensar que podríamos estar en el umbral de la mayor estímulo masivo ocurrida en la historia por la matanza que estamos produciendo.

En la época de la extinción de los dinosaurios (y otras especies tanto marinas como terrestres), la tasa de estonio correspondía cada mil años a una especie. En los últimos 50.000 años, la expansión del hombre a nivel mundial ha acelerado enormemente la tasa de estacionamientos. Entre 1600 y 1900 han desaparecido al menos 75 especies (una cada cuatro años). La tasa de este siglo pertenece a una especie anual y, a partir de 1960, cada año desaparece 1.000 especies. Es más, hay autores que creen que a finales de este siglo habrá desaparecido un millón de especies (es decir, 40.000 especies cada año) y hay cálculos más pesimistas.

Causas de las estaciones actuales

Para evitar la extinción de más especies y mantener la diversidad al menos en los niveles actuales, es imprescindible conocer bien las causas de las extinciones.

La principal causa es la fragmentación, degradación y desaparición de hábitats. En la actualidad la mayoría de los sistemas naturales están desapareciendo como consecuencia de las actividades humanas. Una quinta parte de los bosques de Brasil, por ejemplo, han desaparecido; se espera que los últimos bosques de Tailandia desaparezcan en menos de 10 años; en los últimos 40 años ha desaparecido la mitad de los frondosos bosques de Gran Bretaña; en Bangladesh, los manglares cubren el 12% de la superficie antigua y se espera que para el año 2000, en el mundo, se pierda el 18% de las tierras aptas para cultivar. Por el contrario, la sobreexplotación está provocando la expansión de los desiertos.

La situación de los insectos es tan preocupante como la de cualquier otro grupo animal. El 17% de los insectos ingleses se considera amenazado o amenazado. En el caso de Alemania del Este, las especies que se encuentran en esta situación representan el 34% del total.

J. Larrañaga

Artículo anterior (Elhuyar. Ciencia y Técnica; en el número 105) mencionamos que cuando los hábitats se fragmentan y quedan aislados entre sí, se convierten en “islas continentales” y muchas especies desaparecen. Es el caso de la comarca panameña llamada Barro Colorado. En 1914, una vez finalizado el canal de Panamá, las aguas del lago Gatun rodearon esta región y la convirtieron en isla. Desde entonces hasta 1981, 50 de las 237 especies de aves de Barro Colorado (20%) han desaparecido.

La situación en otros lugares del mundo es tan grave como la de Panamá. En Israel, por ejemplo, la desecación de las regiones húmedas y la destrucción de la matorral mediterránea, entre 1936 y 1976, provocaron la desaparición de 26 especies vegetales (el 1% de las plantas vasculares israelíes). El 90% de las plantas de Madagascar son endémicas, es decir, sólo crecen allí. La fauna es también muy peculiar y además de los lemures, habita un gran número de especies endémicas, probablemente muchas de las que aún no conocemos.

Sin embargo, toda esta riqueza no está en una situación muy segura. Madagascar tiene 10 millones de personas y cada año 150.000 hectáreas de bosques se libera para satisfacer las necesidades de esta multitud. Además, debido al crecimiento de la población (3% anual), se podría esperar un aumento de la superficie forestal deforestada en los próximos años. Ya han desaparecido cuatro quintos del bosque y muchas especies se han dado por desaparecidas.

La segunda causa principal es la caza. Como hemos visto, se cree que algunas especies del Pleistoceno habían desaparecido debido a la depredación humana. Más tarde, ya en tiempos históricos, el hombre ha cazar y extinguido otros animales. Los casos de doda o paloma migratoria, aunque sean muy diferentes, son ejemplos representativos.

Dodoa ( Raphus cucullatus ) era un ave aptero y grande que vivía exclusivamente en la isla de Mauricio. Muy torpe, cuando los hambrientos marineros holandeses llegaron a la isla, se convirtió en la presa favorita y más fácil y desapareció en pocos años, último dodo XVII. Falleció a finales del siglo XX.

El caso de la paloma migratoria ( Ectopistes migratorius ) es muy diferente. A diferencia del dodo, la paloma no residía en una isla, sino en Norteamérica, era muy abundante y en otoño formaba grandes grupos (se estimó que una sola variedad de palomas tenía 2.000 millones de ejemplares) y migraba hacia el sur de Estados Unidos o hacia México. Durante la migración fue una de las principales piezas de caza norteamericana y, a pesar de su abundancia, probablemente la más abundante del continente, no pudo soportar la presión cinegética. La última gran andadura, compuesta por 250.000 ejemplares, se vio en 1896 y se cree que había escapado menos de 10.000 ejemplares. El último ejemplar salvaje fue capturado en 1900 y su último ejemplar murió en 1914.

Uno de los mayores riesgos actuales es la fragmentación de los sistemas naturales y su transformación en “isla”. El modelo de gestión que consiste en proteger unos pocos espacios y explotar el resto a su gusto no garantiza que se pueda mantener la diversidad a largo plazo.

J.Larrañaga

En la actualidad, el principal riesgo de ciertas especies sigue siendo el depredador humano, legal o no. Otra de las principales causas biológicas de las estaciones es la invasión de especies foráneas o alóctonas. El ser humano, intencionadamente o involuntariamente, ha introducido en las nuevas regiones en las que estas especies no existían, especies foráneas como los cholarres, ratas, bastones, conejos, zorros, gatos, cabras, roedores y peces. A menudo estas especies se han convertido en competidores o depredadores de los autóctonos y han sido destruidas. Es evidente, por ejemplo, la influencia de las ratas. Estos animales han llegado a casi todos los rincones del mundo y en muchas de las islas colonizadas han desaparecido numerosas aves. Este fenómeno se ha dado sobre todo en islas, pero también hay casos en continentes.

En otros casos, las especies alóctonas han causado nuevas enfermedades que han provocado la desaparición de las especies autóctonas. El descenso de la diversidad de aves en Hawai desde 1850 (el 85% de las especies endémicas han desaparecido o han disminuido mucho) se debe, por ejemplo, a la enfermedad dispersa por el mosquito Culex quinquefasciata que llegó a Hawai en 1826.

La contaminación y otros cambios ambientales son también una de las causas conocidas de las estaciones. Sustancias tóxicas que se vierten al aire, al agua o al suelo, nutrientes que eutrofizan lagos, ríos y mares, etc. tienen una gran influencia sobre la biodiversidad. Uno de los casos más conocidos es el de la lluvia ácida. Estas lluvias aumentan la acidez de los lagos y ríos, causando enormes daños a los habitantes. Basta con bajar el pH 6 de las aguas para que desaparezcan los cangrejos de esas aguas, cuando el pH 5 baja la mayoría de los peces desaparecen y cuando el pH es de 4 sólo pueden vivir las anguilas. En la actualidad, cerca de 10.000 lagos suecos apenas sobreviven debido a la lluvia ácida.

Figura . La diversidad biológica ha aumentado a lo largo del tiempo, pero este incremento no ha sido continuo sino intercalado con los períodos de declive de la diversidad. En el gráfico se muestra la evolución de la diversidad de los animales marinos, indicando con las flechas los períodos en los que se produjeron apariciones masivas.

La sociedad ante el reto de mantener la diversidad

Ante todos estos problemas, ya hemos empezado a darnos cuenta de la necesidad de mantener la diversidad. Para ello, en los últimos años se han iniciado numerosas acciones nuevas y se ha generado un debate social sin precedentes en torno a la biodiversidad. Los biólogos tampoco han renunciado a este reto y en la actualidad ya se habla de la biología de la conservación.

Los hongos de la Europa occidental parecen estar en el umbral de un estimiento masivo. Según datos recogidos en Alemania, Austria y Holanda, en los últimos 60 años ha desaparecido del 40 al 50% de los hongos. Se considera que la causa es la contaminación atmosférica.

J.Larrañaga

Sin embargo, esto no garantiza el éxito. Todavía no conocemos todas las especies vegetales y animales del planeta y muchas de ellas desaparecerán en breve. A menudo, los expertos deben trabajar con poblaciones compuestas por un número reducido de ejemplares y aún no sabemos muy bien en qué áreas se deben concentrar las fuerzas: la conservación de hábitats o especies. Ante la gravedad de los problemas, científicos y técnicos se ven obligados a improvisar, en la convicción de que cualquier cosa es mejor que no hacer nada y, además, el deseo de conservación se encuentra todavía con el desconocimiento de los distintos sectores de la sociedad o con graves problemas socioeconómicos.

Hoy sabemos perfectamente que muchas de las criaturas del planeta están desapareciendo, pero no conocemos los daños que ello puede acarrear. Sabemos que la vida en la Tierra tiene la capacidad de recuperarse de este tipo de situaciones, pero para ello hay que pasar millones de años. Antes de volver a poner la Tierra en este tipo de trance, ¿no vamos a hacer nada?