• Giuliana Vomero

Consecuencias de la actividad humana sobre los ecosistemas en la Tierra.

En la columna de esta semana les hablaré de un artículo titulado “Dominancia humana sobre los ecosistemas de La Tierra”, un review elaborado y publicado por Peter Vitousek y compañía en 1997 en la revista Science.


-[Un review para quienes no saben, es un artículo que no corresponde a una investigación original, sino un análisis de distintos fuentes y se concluye a partir de información expuesta por terceros. En él, los autores hacen una revisión bibliográfica meticulosa sobre el tema.]


En un comienzo los autores explican la dominancia humana sobre La Tierra, ya que todos los organismos modifican su ambiente y el humano no es la excepción. Esto debido a que la población humana y el poder tecnológico se ha expandido drásticamente. Hasta hace poco el término “ecosistemas dominados por humanos” se había visto reflejado en campos de agricultura, pastizales o por la urbanización. Sin embargo, ahora este concepto aplica para la mayoría de los ecosistemas y no se encuentran ecosistemas en la superficie Terrestre libres de influencia humana.


El objetivo de este artículo es proveer una visión general de los efectos del humano sobre los ecosistemas de La Tierra. Cabe destacar que los autores aclaran que su intención no es hacer una tediosa lista de desastres naturales, ni apabullar, ni celebrar los éxitos ambientales. La idea es explorar la presencia humana en el globo. Podemos ver cómo operan las alteraciones de los sistemas de La Tierra a través de sus interacciones.


-[En este punto, nos presentan un diagrama que explica los efectos directos e indirectos de la actividad humana. Este diagrama mutó durante años. En 1991 Jane Lubchenco plantea los primeros postulados sobre nuestro efecto. Peter Vitousek publica en Ecology el año 1994; “Más allá del calentamiento global: ecología y cambio global” en donde presentó una primera idea de dicho diagrama. Finalmente, en 1997 se publica el artículo del que les hablo, con el esquema que hasta el día de hoy es de los más aceptados cuando hablamos de Antropoceno y Cambio Global.]


Modelo conceptual ilustrando los impactos directos e indirectos de actividades humanas en el ecosistema. Fuente: Vitousek et al., 1997


¿Qué nos dice el diagrama?


Pues explica cómo el crecimiento de la población humana y el uso de recursos (recuadro rojo) es mantenido por las “empresas humanas” (recuadro azul), refiriéndose a la actividad que realizamos para satisfacer la demanda de recursos en función de cuántos somos; agricultura, industrias, pesquerías, comercio internacional. Estas empresas tienen consecuencias directas (recuadros verdes). Estas consecuencias interactúan entre ellas (flechas horizontales y reversibles); Transformación de suelo, alteración de ciclos biogeoquímicos y pérdida o adición de factores bióticos. Mientras que están las consecuencias indirectas, influenciadas por las directas y entre sí (recuadros amarillos); Cambio climático y Pérdida de diversidad biológica.


-[Por lo tanto, si seguimos creciendo como población y requiriendo más recursos, las consecuencias se intensifican aún más, con un claro efecto cascada.]

Los autores continúan explicando con mayor profundidad las consecuencias directas y su efecto particular sobre las indirectas.


Transformación de suelo


El uso de suelo representa el servicio ecosistémico más substancial que podemos observar de las alteraciones humanas. Esto porque alteramos la estructura y el funcionamiento del ecosistema, y a su vez la interacción con la atmósfera, sistemas acuáticos y el ambiente a su alrededor. Es más, la transformación del uso de suelo interactúa más fuerte con los otros componentes del cambio ambiental global.


Destacan esta consecuencia como una de las más desafiantes y que abarca gran variedad de las actividades humanas. De hecho, varía sustancialmente su intensidad y consecuencias. Lo ejemplifican: 10 a 15% de la superficie terrestre está ocupada por cultivos o áreas industriales, mientras que un 6 a 8% se ha convertido en pastizales. Así mismo, los ecosistemas terrestres han sido afectados por incrementos de CO2, cacería excesiva y extracción de recursos. Además, de pérdida de pastos por animales domésticos y deforestación, principales causas de la pérdida vegetacional de La Tierra.


Los siguientes componentes son los que poseen mayor porcentaje de alteración por parte de la humanidad.

Fuente: Vitousek et al., 1997


Comentan también, que la transformación del suelo no sólo incluye la pérdida total o degradación del ambiente en sí, sino que su fragmentación. Afectando la composición de especies y el funcionamiento del ecosistema. Esta consecuencia es la causa primaria de la pérdida de diversidad biológica del planeta. La fragmentación también tiene influencia sobre el efecto borde y un incremento importante en la emisión de gases de invernadero. Los incendios pueden ser asociados a esto y producen cambios en la química de la troposfera, produciendo transporte de sedimentos y nutriente, que causan un cambio en cuerpos de agua. Entender la transformación de suelo es un desafío que requiere una integración de aspectos socio-económicos-culturales con evaluaciones biofísicas y sus consecuencias. Una mirada interdisciplinaria es fundamental para predecirlas.


-[Si bien, hasta aquí se hablaba del suelo como la superficie terrestre, nuestro planeta está cubierta casi en un 71% por océano. En los siguientes 3 párrafos los autores nos explican ciertas consecuencias asociadas al océano.]


Las alteraciones humanas sobre los ecosistemas marinos es difícil de cuantificar, pero la información sugiere que dichas alteraciones son sustanciales. Hay que considerar que el 60% de la población humana habita a menos de 100 km del borde costero, esto permite deducir que debe existir un efecto sobre la productividad oceánica. Y no sólo el mar, los humedales costeros también, al menos un 50% de los manglares ha sido transformado por la población humana.


-[Los humedales costeros son una zona de transición entre la tierra y el mar, y los manglares son un tipo de humedal costero que posee un cuerpo de agua de volumen variable, con presencia de vegetación tolerante a la gran salinidad del agua ]

Ecosistema Manglar. Fuente: Unplash.com


En cuanto a actividades humanas sobre los ecosistemas marinos, destaca la pesquería. La mayoría de los recursos pesqueros que extraemos son especies de la parte alta de la cadena trófica, depredadores topes. Esa remoción altera las proporciones de abundancia del sistema. Además, de no ser sustentable su actividad. En 1995 el 22% de las especies marinas extraídas estaba sobre explotada o extinta y un 44% estaba al límite de entrar en dichas categorías. Estas consecuencias no están restringidas sólo a las especies de interés, mundialmente 27 millones de toneladas anualmente de organismos de no interés son descartadas. El dragado, técnica utilizada en la pesquería de organismos de fondo, afecta hábitats de fondo marino.


Un reciente incremento en frecuencia, extensión y duración de blooms algales en áreas costeras sugiere un efecto sobre la parte superior de las cadenas tróficas. Han incrementado los FAN por aumento en abundancia de fitoplancton que producen estructuras químicas dañinas.


Alteraciones de los Ciclos Biogeoquímicos


Los autores dividen esta sección en los ciclos que consideraron más importantes.


Carbono

La vida en La Tierra se basa en él y el CO2 es el principal recurso fotosintético. La humanidad suma CO2 a la atmósfera por la minería y la quema de combustibles fósiles, convirtiendo bosques y praderas a cultivos y ecosistemas de baja biomasa. El resultado neto de estas actividades es que el carbono orgánico de rocas, organismos y del suelo es liberado a la atmósfera en una de sus formas gaseosas: CO2. Su aumento es la señal más clara y documentada de la alteración de La Tierra por parte de la población humana.


Según Vitousek y compañía, en comparación a 40 años antes (entre 1957 y 1997) el CO2 atmosférico había aumentado de 315 a 362 ppm (partes por millón). Por medio de estudias antárticos de burbujas congeladas, miles de años antes eran menos de 280 ppm, hasta que en 1800 aumentó considerablemente.


-[Está claro que ese aumentó que se ha identificado cerca de 1800 se debe a la revolución industrial que comienza a fines del siglo XVIII. Que de hecho, los autores citan que el 30% de la contaminación por CO2 antes de la revolución industrial era por actividad humana y desde 1800 ese porcentaje no ha dejado de aumentar.]


¿Cuáles serían consecuencias de este aumento?

  • Mayor concentración de gases de invernadero, mayor temperatura atmosférica.

  • Mayor tasa fotosintética por parte de plantas. Lo que uno pensaría que es bueno, pues no. Un aumento descontrolado genera distintas vías químicas en los tejidos, produciendo: disminución en calidad de alimento para consumidores primarios y bacterias y un aumento de demanda de recurso hídrico.


Agua

Recurso fundamental para la vida de cualquier organismo. Es un vector de movimiento, contribuye a la mayoría de los otros ciclos y es un controlador climático. En su mayoría es salina o está congelada, por lo tanto, la de uso humano se concentra en cuerpos de agua dulce, que se encuentran tierra adentro (lagos, ríos, napas, etc.), siendo el 70% de ella usada en agricultura.


Los flujos de agua han sido intervenidos con distintos objetivos; energía, transporte, reservorios e incluso como punto de dilución de desechos químicos. Estas actividades han alterado el agua dulce como ecosistema profundamente.


¿Cuáles son algunas consecuencias?

  • Alteración del clima, menor humedad atmosférica en zonas semiáridas, cambios en la frecuencia de precipitaciones y tormentas, temperatura, entre otras.


Nitrógeno

El mayor reservorio de nitrógeno es la atmósfera y se encuentra en forma molecular (N2) y para que pase a su estado biológico necesita ser fijado por bacterias nitrificantes. Como es de esperarse, la actividad humana por medio de uso excesivo de fertilizantes y quema de combustibles fósiles, sobrepasa la tasa de fijación de los organismos terrestres. La fijación por el medio acuático es menos conocida cuantitativamente, pero se estima que es cercana a la de bacterias en tierra.


¿Qué consecuencias se pueden observar en el ciclo del nitrógeno?

  • Los óxidos nitrosos también son parte de los gases invernaderos, aumenta el flujo de nitrógeno en su forma reactiva, lo que desencadena parte de la lluvia ácida y smog fotoquímico. En ambientes donde el requerimiento de nitrógeno es menor, un aumento exacerbado genera saturación del nutriente. Además, ese exceso produce alta productividad y a su vez, disminución de biodiversidad.

-[¿Por qué afectaría biodiversidad? Esto ya que las especies que procesan más rápido el nitrógeno, son más efectivas y mejores competidores, desplazando a las especies menos eficientes. Piénsenlo de esta forma, si todos queremos comer las manzanas de la parte superior de un árbol porque son las con mejores nutrientes, es probable que las personas más alta puedan alcanzarlas y los que no pueden comerán las con nutrientes no tan buenos. A la larga, los que no tienen los mejores nutrientes, van muriendo y sobreviven los que si las alcanzan. (Este ejemplo sería competencia intraespecífica, pero también aplica para diferentes especies).]


La mayoría de los fertilizantes llegan como desechos a los cuerpos de agua con flujo, los que acarrean, generando eutrofización en estuarios o el mar. La eutrofización produce FAN y amenaza la sustentabilidad de la pesca marina.


-[La eutrofización es una acumulación de residuos orgánicos que sirven como recursos en masas de agua para la proliferación de ciertas algas. Es como echar fertilizante a una plantación de alga, que no siempre son inofensivas.]


Los autores también mencionan brevemente el ciclo de los compuestos sulfurosos y químicos orgánicos sintéticos, que si bien son relevantes e interactúan con los ya mencionados, sus consecuencias son bastantes similares a las que les contaba.


Cambios Bióticos


La tercera consecuencia directa que podemos identificar en el diagrama que Peter Vitousek presenta son la pérdida y adición de factores bióticos. La modificación de los recursos biológicos en La Tierra (tanto especies, como la variabilidad genética de las poblaciones) es sustancial y creciente. La extinción es un proceso natural, pero la tasa actual es un cambio global irreversible. Al mismo tiempo el transporte humano de especies alrededor de La Tierra está generando una homogenización biótica, introduciendo especies en área nuevas donde irrumpen los sistemas humanos y naturales.


Pérdida


La tasa de extinción a nivel global es difícil de estimar, sobre todo porque no hemos sido capaces de identificar todas las especies. Sin embargo, los cálculos sugieren que la tasa ha aumentado del orden de 100 a 1000 veces respecto a antes de la dominancia humana de los ecosistemas. Dependiendo del grupo taxonómico entre el 5 al 18% de las especies están amenazadas de extinguirse. La cacería ha sido una actividad que ha generado un desproporcionado número de mamíferos. Pero que una especie desaparezca no sólo afecta a dicha especie, cabe destacar que cada especie cumple una función ecosistémica, por lo tanto, las consecuencias tienen un impacto relevante en la dinámica del sistema. La transformación de suelo es una de las principales causas de la pérdida de especies. Bajo esta perspectiva, no sólo se afecta a una especie eliminándola, sino que podemos estar afectando su diversidad genética, es decir, se pierde capacidad adaptativa de las poblaciones.


Invasión


Además de las extinciones, la actividad humana ha provocado un “reordenamiento” de las especies. Con esto se refieren a la relocalización de especies en ecosistemas a los que no pertenecen naturalmente. Las invasiones biológicas son un proceso natural, sin embargo, el efecto antrópico ha aumentado su tasa de colonización. Muchas de estas invasiones son irreversibles y perjudiciales en diversos niveles.


-[Si bien los autores no lo explican, es importante mencionar que la invasión biológica tiene efectos ecosistémicos claros como el desplazamiento de especies endémicas y nativas, esto quiere decir que cuando una especie originaria usa un recurso, muchas veces las invasoras son mejores competidores. Esto resulta en disminuciones de tamaños poblacionales, adaptaciones del dueño de casa o su extinción.]


Incluso las invasiones pueden afectar la salud humana, después de todo, las enfermedades son invasores. Este proceso invasivo puede traer disrupciones ecosistémicas, alterando la estructura y funcionalidad.


-[Si se preguntan cómo el humano modifica las invasiones, piensen en el SARS-CoV-2 (CoViD19). Si la humanidad no estuviese tan interconectada globalmente, es muy probable que este virus no se hubiese convertido en pandemia y sólo hubiese tenido un efecto local. Somos vectores de especies invasoras. Lo mismo con casos icónicos a nivel mundial: Xenopus laevis (rana africana), Drosophila suzukii (mosca del vinagre), Dreissena polymorpha (mejillón cebra), entre otros.]

Individuos de Mejillón Cebra (Dreissena polymorpha) en Austria. Fuente: Von et al., 2012.



Conclusiones


Las consecuencias globales de la actividad humana no son a futuro, son un hecho actual (ESTO LO DECÍAN EN 1997). Dichas alteraciones están en marcha y de forma acelerada. La tasa, escala, tipos y combinaciones de los cambios son diferentes a cualquier momento de nuestra historia. Estamos cambiando La Tierra más rápido de lo que comprendemos. Vivimos en un planeta dominando por la humanidad, nuestra población crece tan rápido como el desarrollo económico imperativo y consigo nuestra dominancia.


Reconociendo las consecuencias globales de la “empresa humana” sugiere 3 vías complementarias:


1) Debemos trabajar en disminuir las tasas y cantidad de alteraciones de La Tierra, de esa manera los ecosistemas y las especies que albergan, pueden hacer frente de manera más efectiva a los cambios que imponemos. Así nuestra huella en el planeta se puede estabilizar al punto en que el espacio y los recursos se puedan recuperar.


2) Debemos acelerar el esfuerzo invertido en entender el ecosistema y cómo interactúa con los numerosos componentes causados por la humanidad. Este desafío es multidisciplinario, se debe analizar desde distintas áreas; social, económico, cultural, etc.


3) Nuestra dominancia no puede escaparse de la responsabilidad de mantener el planeta. Nuestros efectos son cada vez más rápidos, sustanciales y nuevos, por lo tanto, se requiere un manejo para que las condiciones naturales de los ecosistemas y sus especies existan en un futuro.


-[Finalmente, me gustaría comentar que este artículo tiene 23 años de antigüedad. Sin embargo, su información no es desactualizada. De hecho, podemos comparar y ratificar que varios de los efectos que mencionaban los autores en 1997 se han cumplido y si no se toman las medidas correctas, se seguirán cumpliendo.]


Columna escrita por: José Miguel Cerda.

Artículo: Vitousek, P., Mooney, H., Lubchenco, J., Melillo, J. (1997) Human Domination of Earth's Ecosystems. Science (277): 494-499.

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