Capa de Ozono y diversidad biológica

En la diversificación biológica de la Tierra hubo dos eventos decisivos: la fotosíntesis, en la cima de los hitos evolutivos(1), que inició hace unos 3,800 millones de años con la aparición de las cianobacterias que cambiaron la química atmosférica por su capacidad de liberación de oxígeno, y permitieron a nuevas formas de vida transitar de ambientes acuáticos cada vez más someros para colonizar más tarde la tierra y, más recientemente (hace unos 450 millones de años), la formación de la capa estratosférica de ozono que absorbe la luz ultravioleta en el oxígeno y ha protegido desde entonces a la Tierra y sus especies.

Comparado con la larga historia biológica del planeta, el adelgazamiento de la Capa de Ozono producido por el uso masivo de las Sustancias Agotadoras de la Capa de Ozono es un evento muy reciente y todo parece indicar que será efímero. Sin embargo, ha sido suficiente para afectar la salud de las personas causando enfermedades como cáncer de piel y quemaduras solares; cataratas y debilitamiento del sistema inmunológico, entre otros padecimientos demostrados con estudios epidemiológicos(2), pero no sabemos con certeza qué pasa con otros millones de especies que pueblan la Tierra.

La vida está fundamentalmente en manos de organismos fotosintéticos, que dependen de la energía lumínica y sus longitudes de onda (las longitudes de onda de 400 a 700 nanómetros generan mayores tasas fotosintéticas, lo que se conoce como radiación fotosintéticamente activa). Con el desgaste de la cubierta de ozono estratosférico hay mayor incidencia de radiaciones de longitud de onda más corta: las radiaciones ultravioleta.

En varias especies de plantas, se ha probado que la entrada de radiaciones UV-B ocasiona modificaciones como producción de hojas más pequeñas y densas, reducción de biomasa y altura, variaciones en la concentración de compuestos absorbentes de los rayos lumínicos, cambios en los ciclos fenológicos y lesiones en el ADN.

Los efectos de las radiaciones UV-B han sido estudiados en plantas domesticadas. Varios estudios experimentales muestran, por ejemplo, la reducción del área foliar en pepino y perejil, la acumulación de flavonoides y aumento de la producción de cianógenos en maíz, frijol, arroz, mostaza, tomate y trigo, entre otras.

Estas evidencias sugieren que algo similar puede ocurrir con varias especies de plantas silvestres y con el fitoplancton que es la base trófica de los sistemas acuáticos, pero en el medio silvestre la trama de la vida es mucho más complicada.

Género representado en México con especies hermanas
como Gunnera  killipiana  (derecha) y Gunnera mexicana (alteraciones en ADN).

Hasta el momento sigue habiendo más preguntas que respuestas porque la comunidad científica ha tenido poco tiempo para valorar la magnitud del impacto de la erosión de la Capa de Ozono en la diversidad biológica y sus relaciones, pero vale la pena preguntarse que implicaciones tienen las modificaciones causadas por la radiación ultravioleta en las plantas sobre otros organismos que dependen de ellas; si los daños son suficientemente largos para traspasar la escala individual o tienen repercusiones en poblaciones completas o si los impactos en los productores primarios llegan a afectar las múltiples relaciones entre las especies al interior de los ecosistemas y los ciclos biogeoquímicos.

Como en todos los procesos que influyen en la pérdida de la biodiversidad, la exposición de los rayos ultravioleta seguramente no actúa de manera independiente de otros fenómenos ambientales, ecológicos y de presión humana, y puede tener un efecto sinérgico con ellos.

Con el ánimo de tener un primer acercamiento a este tema, la Unidad de Protección de la Capa de Ozono (UPO) de la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales, en coordinación con la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI), se dio a la tarea de recopilar información sobre los estudios realizados en diferentes grupos biológicos y ecosistemas, que pudiesen ser indicativos del impacto potencial del adelgazamiento de la Capa de Ozono en la diversidad biológica de México. Para mayor información, se puede consultar el siguiente documento:

Impacto de la erosión de la capa de ozono
en plantas y animales presentes en México:
estudios de caso

Unidad de Protección de la Capa de Ozono
SEMARNAT

Hilda Hesselbach
Consultora ONUDI

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Algunos casos documentados de afectación en especies mexicanas

Anolis carolinensis: absorción dérmica e inmunosupresión

Ambystoma mexicanum (especie endémica de México y sujeta a protección especial): bajo éxito de eclosión, mayor incidencia de malformaciones, menor tamaño y tiempo de eclosión

Acropora palmata  (coral cuerno de alce, especie
sujeta a protección especial): aumento de la
mortalidad en etapas de larva y juvenil

Arabidopsis thaliana: alteración morfogenética y reducción de área foliar

Salmo trutta (especie invasora): pérdida de capas celulares

Favia fragum (coral pelota): aumento de mortalidad y mayor incidencia de enfermedades

Foro de expertos

Como parte de las actividades de recopilación de información, el 19 de septiembre de 2012 se llevó a cabo una reunión de especialistas organizada por la UPO, en la que participaron expertos del Laboratorio de Fotobiología de la Universidad Nacional Autónoma de México, del Instituto de Biología de la misma Universidad, del Instituto Politécnico Nacional y de la Facultad de Ciencias Marinas de la Universidad Autónoma de Baja California. La reunión tuvo lugar en las oficinas de la SEMARNAT en la Ciudad de México.

De la vasta riqueza biológica de México, para el análisis de información se seleccionaron en principio, a los anfibios y organismos arrecifales como indicadores biológicos, bajo el supuesto de que son grupos extremadamente sensibles a variaciones ambientales, particularmente, a la radiación solar, además de ser muy diversos en el país.

México ocupa el cuarto lugar en el mundo en diversidad de anfibios. De las 361 especies conocidas en México, más del 53% están en riesgo, mientras que los arrecifes coralinos de aguas cálidas ¾uno de los ecosistemas de mayor diversidad biológica del mundo¾ ocupan en este país alrededor de 1,780 kilómetros cuadrados en los que viven más de 300 especies de medusas y corales.

En la reunión se presentaron los casos conocidos de afectaciones por radiaciones ultravioleta en diversas especies, entre ellas, el ajolote mexicano (Ambystoma mexicanum), una especie endémica y amenazada en México, que presentó impactos en el desarrollo embrionario, bajo éxito de eclosión y mayor incidencia de malformaciones al ser sometida a experimentos ambientales controlados con radiación UV-B.

El documento se puede consultar aquí

Se dieron a conocer también los trabajos realizados por la Unidad Académica de Sistemas Arrecifales del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología de la Universidad Nacional Autónoma de México sobre el fotodaño en tres especies de corales: el coral pelota (Favia fragum); el coral cuerno de alce (Acropora palmata), y el coral estrella (Montastraea faveolata), estos dos últimos, formadores de arrecifes.

Los estudios ponen en evidencia que si bien, las radiaciones ultravioleta son un factor importante en el ciclo de vida de  los corales y sus larvas, y el blanqueamiento provocado por la temperatura puede inducir daño al ADN por altas irradiancias, la fotoprotección de estos organismos juega un papel importante para contrarrestar el daño por las radiaciones UV-B.

Una de las conclusiones de la reunión de especialistas es que los resultados de las investigaciones realizadas hasta el momento apuntan al hecho de que los arrecifes coralinos no son buenos indicadores para conocer el impacto de la radiación UV-B en la biodiversidad. Por otra parte, aunque existan daños probados en otras especies silvestres y cultivadas, éstos se presentan a nivel molecular y de organismos, lo cual no significa que necesariamente repercutan en afectaciones a escala de poblaciones de especies.

Adicionalmente, en la declinación de muchas especies de anfibios intervienen otras variables ambientales, así como de conservación de sus hábitats, lo que hace difícil atribuir inequívocamente, que las radiaciones UV-B son las responsables directas de la disminución de las poblaciones.

En cualquier caso, para estar en posibilidad de probar el efecto de la exposición de las radiaciones UV-B a escala poblacional, se necesita no sólo tener mediciones de exposición, sino también, comparaciones entre especies cuyas poblaciones se mantengan estables y las que muestran disminuciones numéricas evidentes.