Endotermia en aves

Ara macao L.

Conocida como 'guacamayo escarlata' en español y 'scarlet macaw' en inglés, esta especie se encuentra en el orden de los psitaciformes. Aunque en el pasado estuvo ampliamente distribuida por toda la Amazonía, en el presente es escasa y poco común, en especial en zonas remotas como Madre de Dios, Perú. Usualmente se la encuentra en parejas o en grupos de 4-6 individuos. 

Fuente: Schulenberg TS, Stotz DF, Lane DF, O'Neil JP, Parker TA. Birds of Peru. Princeton University Press: Princeton, New Jersey. 2007

Existen muy serias interrogantes que atañen a los misterios evolutivos en relación con las aves y que involucran a sus antecesores los dinosaurios. Preguntas tales como, ¿quién fue primero, el huevo o la gallina? ¿qué fue primero, el vuelo o la endotermia?, han suscitado fecundas discusiones entre los científicos. Sin embargo, tales preguntas no dan luces de la importancia evolutiva de las aves y de cómo estos vertebrados emplumados adquirieron la capacidad para regular su temperatura (termorregulación), razón por la cual lograron dominar los ambientes hostiles de la Tierra.

Resultaría arbitrario hablar de la endotermia en las aves sin antes definir de qué se trata. En general, se suele hablar de ectotermia y endotermia para referirnos a las distintas formas como los animales obtienen calor. En los ectotermos, la temperatura de su cuerpo está determinada solamente por su entorno. En cambio, la fuente de calor de los endotermos es interna y se genera gracias a los alimentos que estos consumen. La implicancia de la evolución de la endotermia en las aves encuentra su fundamento en la segunda ley de la termodinámica, la cual afirma que todos los organismos deben recibir un aporte de energía constante para poder sobrevivir. La temperatura indica la cantidad de energía térmica en un sistema, y es un factor importante que determina la tasa de reacciones químicas. Las reacciones más importantes que son inhibidas por la temperatura inadecuada están catalizadas por enzimas. Si las células alcanzan el punto por debajo de 0° C se congelan y mueren, si alcanzan el punto por encima de 45° C las enzimas de su interior se desnaturalizan. De ahí que sea imprescindible la termorregulación corporal interna.

La capacidad de las aves para regular su temperatura internamente simbolizó un evento trascendental. Con la evolución de la endotermia, estos vertebrados pudieron colonizar, hace millones de años atrás, hábitats más fríos que eran inaccesibles para los ectotermos, tales como las regiones polares y los desiertos calurosos, donde la temperatura del aire varía desde -40° C a 50° C, respectivamente. Estas ventajas tendrían, desde luego, un alto costo; los animales endotérmicos requieren muchos más alimentos que sus contrapartes ectotérmicos puesto que su metabolismo decae fatalmente si ellos se enfrían demasiado, por lo que un suministro constante de "combustible", traducido en alimento, es obligatorio. De lo último, nacen las teorías de la evolución de la endotermia. Muchos científicos dirían que la endotermia evolucionó primero en los dinosaurios puesto que estos colosales reptiles habrían necesitado mucho “combustible”, es decir presas, para mantener su tasa metabólica activa. Otros tratarían de convencernos de que la endotermia no evolucionó sino hasta la aparición de las aves. Habiendo examinado la literatura más reciente, ha quedado claro que el pensamiento actual sugiere que los dinosaurios son una forma intermedia entre ectotermos y endotermos. De hecho, su tasa metabólica era mayor que la de los ectotermos, pero no era tan alta como la de las aves modernas.

Las aves conforman, sin lugar a dudas, el grupo de vertebrados que han revolucionado los conceptos físicos tal y como los conocemos. La presencia de plumas en su cuerpo y su destreza para volar desafiando la gravedad los posicionó como clase dentro del reino Animal, pero su habilidad para regular su temperatura los posicionó como seres capaces de dominar los hábitats de temperaturas extremas desde el paisaje Mesozoico hasta la actualidad.

Dinámica fluvial en el río Manu

Vista de una playa en el río Manu, Parque Nacional del Manu, que es el resultado del dinamismo fluvial de la zona.

A pesar de representar sólo el 6,6% del territorio peruano, el departamento amazónico de Madre de Dios contiene una flora y fauna muy diversa que ha sido reconocida por la UNESCO como Reserva Mundial de Biosfera. El Parque Nacional del Manu se encuentra ubicado en esta región y concentra una gran diversidad de ecosistemas, desde bosques en el piedemonte andino, pasando por bosques prístinos de tierra firme, planicies inundables y pantanos. La información más detallada sobre la geomorfología y la vegetación de esta vasta región boscosa ha sido obtenida durante las últimas décadas mediante la interpretación de productos satelitales o fotografías aéreas (Kalliola et al., 1993; ONERN, 1978). Estos estudios han demostrado que ciertos patrones en la vegetación están vinculados a la geomorfología del terreno e influenciados por importantes procesos ambientales como la dinámica fluvial. 

Sucesión en el bosque ripario próximo al río Manu.
   Fuente: Salo et al. (1986) Nature 322, 254-258

Aunque no existe una contrastada diferencia biológica entre las zonas norte y sur de la Amazonía peruana, el gradiente más notable entre ambas zonas está relacionado a la precipitación e inundación de los ríos, donde la estacionalidad de las lluvias puede generar grandes cambios en la descarga de los ríos que originan fluctuaciones anuales en el nivel del agua (Kalliola & Puhakka, 1993) y que pueden observarse más notablemente en la planicie inundable. Como consecuencia de esta dinámica, la fisiografía del terreno adyacente al cauce del río varía dando lugar por ejemplo, a la creación de un  complejo de orillales (playas, crestas o restingas, depresiones pantanosas o bajiales), diques naturales y extensiones de derrame. Los procesos deposicionales que toman lugar en estas zonas contribuyen también en las diferencias del relieve, la edad y propiedades del suelo que promueven la heterogeneidad espacio-temporal de la vegetación, el mantenimiento de la diversidad β (Salo et al., 1986), y la formación de nuevos hábitats que modifican los anteriores. El resultado de esta variación en el paisaje afecta también la dinámica del carbono al variar las tazas de ganancia y pérdida de la biomasa viva sobre el suelo.

Tessaria integrifolia L.
Una plántula se abre camino entre
los surcos de la tierra, en su carrera por
colonizar las playas del río Manu.

 En la actualidad, ha sido posible entender tales variaciones en las reservas de carbono sobre el suelo mediante la aplicación de los programas de percepción remota (Asner et al., 2010) incluyendo el reporte de  extensas áreas de turberas tropicales en el norte y sur de la Amazonía peruana (Householder et al., 2012; Lähteenoja et al., 2011), cuya distribución está confinada principalmente a la llanura meándrica de los ríos amazónicos. 

Larva de una mariposa.
Junto con la flora, los invertebrados también
exploran las playas que deja el río Manu, y a su paso
cumplen su rol en la inexorable e intrínseca
relación de herbivoría entre plantas e insectos.

Con todo esto, existen pocos estudios que reporten el grado de la influencia de la dinámica fluvial en los cambios del stock de carbono en los bosques de la planicie inundable que sirvan como punto de comparación entre la zona norte y sur de la Amazonía peruana y puedan ser usadas en acciones de manejo y planificación para la conservación.

Debido a su importancia y a los alcances logrados con la tecnología de imágenes de satélite, los estudios con esta herramienta deben ir acompañados de una amplia documentación de campo que ayude a describir con mayor precisión los eventos de la dinámica fluvial que crean y mantienen los procesos de acumulación de carbono en los bosques de la planicie inundable.

Literatura citada

1. Asner GP, Powell GVN, Mascaro J, Knapp DE, Clark JK, Jacobson J, Kennedy-Bowdoin T, Balaji A, Paez-Acosta G, Victoria E, Secada L, Valqui M, Hughes FR. High-resolution carbon stocks and emissions in the Amazon. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2010; 107: 16738-16742. doi: 10.1073/ pnas.1004875107
2. Householder JE, Janovec JP, Tobler MW, Page S, Lähteenoja O. Peatlands of the Madre de Dios River of Peru: distribution, geomorphology, and habitat diversity. Wetlands. 2012; 32:359-368.
3. Kalliola R, Puhakka M, Danjoy W. Amazonía Peruana. Vegetación húmeda tropical en el llano subandino. Gummerus Printing, Jyväskylä (Finland). 1993; pp. 267.
4. Kalliola R, Puhakka M. Geografía de la Selva Baja Peruana. 1993. En: Amazonía Peruana. Vegetación húmeda tropical en el llano subandino. Gummerus Printing, Jyväskylä, Finland, editado por R. Kalliola, M. Puhakka, W. Danjoy, pp. 9-12.
5. Lähteenoja O, Page S. High diversity of tropical peatland ecosystem types in the Pastaza-Marañón basin, Peruvian Amazonia. Journal of Geophysical Research. 2011; 116(2).
6. ONERN. Guía de información cartográfica y de recursos naturales del Perú / Oficina Nacional de Evaluación de Recursos Naturales - ONERN.- Lima: Oficina Nacional de Evaluación de Recursos Naturales. 1978.
7. Salo J, Kalliola R, Hakkinen I, Makinen Y, Niemela P, Puhakka M, Coley P. River dynamics and the diversity of Amazon lowland forest. Nature 1986; 322,254-258. doi:10.1038/322254a0

Ciclo del carbono y los aguajales

 

Fotografía de un 'aguajal' ubicado al borde de una cocha. © Nicole Mitidieri

El planeta Tierra, tal como lo conocemos ahora, ha experimentado desde su origen profundos cambios en su estructura y composición que han promovido la evolución de distintos paisajes y la diversidad de organismos vivos, que en su conjunto constituyen la biósfera. Uno de los responsables que ha mantenido el planeta y su biósfera en un estado de aparente equilibrio es, en parte, el ciclo de los nutrientes, que incluyen el carbono, el nitrógeno, el oxígeno y el agua. Estos procesos, que obedecen a la primera ley de la termodinámica, devuelven un ecosistema a su estado original después de una serie de fases, de manera que todas las variables termodinámicas relevantes vuelven a tomar sus valores originales, contribuyendo así en el buen funcionamiento de los ecosistemas. De todos estos, el ciclo del carbono es de vital importancia en la regulación del clima de la Tierra mediante el control de la concentración de CO₂ en la atmósfera, contribuyendo en el mantenimiento de una temperatura óptima donde la vida puede desarrollarse.

Desde la aparición del ser humano, en el Pleistoceno, el ciclo del carbono se ha modificado constantemente a un nivel local a través del manejo del fuego y el aprovechamiento del bosque. A partir del siglo 18, en el Holoceno, este ciclo empieza a acelerarse alcanzando un impacto global, que ha involucrado de esta manera los principales ciclos de nutrientes hasta nuestros días. Esta modificación es el resultado de aceleradas tazas de deforestación y, principalmente, de la aceleración del ciclo del carbono geológico a través del uso de combustible fósil como el petróleo, el gas y el carbón (IEA, 2012). En consecuencia, la concentración de dióxido de carbono (CO₂), uno de los gases de efecto invernadero (GEI), se ha incrementado drásticamente en la atmósfera. Como resultado de este fenómeno, la temperatura promedio de la Tierra se ha elevado en casi 0.5 °C en los últimos 25 años (NASA, 2012). Este calentamiento puede originar importantes cambios climáticos, afectando por ejemplo a las cosechas y haciendo que suba el nivel de los océanos.

El CO₂ es un componente importante de la atmósfera y la principal fuente de carbono que se incorpora a la materia viva. Por medio de la fotosíntesis, las plantas convierten el CO₂ en compuestos orgánicos de carbono que representan su biomasa total, y que posteriormente son consumidos por otros organismos o son descompuestos al morir. Así, es posible encontrar distintas reservas y fuentes de carbono con gradientes verticales y horizontales a lo largo del planeta. Las reservas naturales o stocks de carbono más grandes son: i) las rocas y los sedimentos de la litósfera (vasto pero inactivo), ii) los océanos (38 000 Pg C; 1 Pg C = 1 petagramo de carbono, 1015 g), iii) los suelos (1500 Pg C), iv) las plantas (500 Pg C), y v) la atmósfera (730 Pg C) (Malhi et al., 2002). Si la cantidad de carbono almacenado en estas reservas aumenta con el tiempo, un ecosistema es considerado un sumidero de carbono. Existe evidencia que sugiere que los bosques representan un importante sumidero de carbono (Baker et al., 2004; Malhi et al., 2002), al constituir el 50% de las reservas de este elemento en la biósfera terrestre, y al mismo tiempo el 50% de la fotosíntesis. De esta manera los bosques realizan un servicio global al retrasar la taza del cambio climático.

Plántula de Mauritia flexuosa y fruto en la base.
Foto: N.Mitidieri

  De todos los tipos de bosque del planeta, el bosque húmedo tropical (BHT) es el ecosistema de mayor extensión y por ende de importancia. Los BHT se encuentran aproximadamente entre las latitudes 10° N y 10° S, representan casi un 25% de la superficie total de bosques en el mundo, y estarían almacenando 229 Pg C en la biomasa aérea viva (Baccini et al., 2012). En el Perú, las 72 millones de hectáreas de BHT mantienen almacenadas al menos 9,900 millones de toneladas de carbono en la biomasa (150 toneladas por hectárea). La Amazonía, que es una vasta región de BHT, se extiende hasta los 6 millones de km2 repartidos entre nueve países de América central, septentrional y del sur. Se estima que en la cuenca Amazónica el total de carbono almacenado varía de 86 a 93 Pg C (Saatchi et al., 2007; Malhi et al., 2006). En el Perú, la Amazonía ocupa un área de más de 782,8 mil km2, es decir, 60% del territorio peruano y 13,05% del total continental, y concentra una amplia diversidad de ecosistemas, entre los que destacan los bosques pantanosos dominados por la palmera Mauritia flexuosa (Josse et al., 2006), conocidos localmente como ‘aguajales’. A nivel nacional, se reportan 6 447 728 ha de aguajales y pantanos, y para el departamento de Loreto existen 893,000 ha de aguajales densos (Freitas et al., 2006). Estudios recientes (Lӓhteenoja et al., 2009) han demostrado que los ‘aguajales’ de la cuenca de los ríos Pastaza-Marañón pueden al mismo tiempo funcionar como turberas tropicales (tropical peatlands) que estarían almacenando 6.2 Gt C, que de ser liberados equivaldrían casi el 80% de las emisiones anuales globales provenientes del uso de combustibles fósiles (IEA, 2012).

A pesar de su extensión y de su importancia, las estimaciones del stock y flujo de carbono de los ‘aguajales’ han sido pobremente evaluados. La destrucción de estos ecosistemas frágiles, y la consecuente liberación del carbono en la atmósfera, podría traer consecuencias importantes en el balance del ciclo de carbono a nivel global; por ejemplo, una hectárea de aguajal mixto alberga cerca de 424.72 toneladas de carbono, mientras que un desequilibrio en este ecosistema representaría la liberación de aproximadamente 0.13 toneladas de metano (CH₄) por hectárea al año, uno de los gases veinte veces más tóxico que el CO₂, es decir cerca de 77 866.1 toneladas de CH₄ al año para un territorio tan extenso como la Reserva Nacional Pacaya Samiria (Freitas et al., 2006).

Proponer estrategias que estén dirigidas a la mitigación del cambio climático requiere el conocimiento de los stocks y flujos de carbono en los ecosistemas, y más científicos dispuestos a realizar investigación en este campo en nuestro país.

Referencias citadas.

Baccini A, Goetz SJ, Walker WS, Laporte NT, Sun M, Sulla-Menashe D, et al. Estimated carbon dioxide emissions from tropical deforestation improved by carbon-density maps. Natural Climate Change. 2012; 2, 182-185

Baker TR, Phillips OL, Malhi Y, Almeida S, Arroyo L, Di Fiore A, et al. Increasing biomass in Amazonian forest plots. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 2004b; 359:353-365.
Freitas L, Otárola E, Del Castillo D, Linares C, Martínez P, Malca G. Servicios ambientales de almacenamiento y secuestro de carbono del ecosistema aguajal en la Reserva Nacional Pacaya Samiria, Loreto-Perú. Doc. Téc. N° 29. 2006. Iquitos-Perú.

Josse C, Navarro G, Encarnación F, Tovar A, Comer P, Ferreira W, Rodríguez F, Saito J, Sanjurjo J, Dyson J, Rubin de Celis E, Zárate R, Chang J, Ahuite M, Vargas C, Paredes F, Castro W, Maco J, Reátegui F. Sistemas ecológicos de la cuenca amazónica de Perú y Bolivia. Clasificación y mapeo. 2007. NatureServe. Arlington, Virginio, EE UU.
Malhi Y, Wood D, Baker TR, Wright J, Phillips OL, Cochrane T, et al. The regional variation of aboveground live biomass in old-growth Amazonian forests. Global Change Biology. 2006; 12:1107-1138.

Malhi Y, Phillips OL, Lloyd J, Baker T, Wright J, et al. An international network to monitor the structure, composition and dynamics of Amazonian forests (RAINFOR). Journal of Vegetation Science, 2002; 13

Saatchi SS, Houghton RA, Dos Santos RC, Soares JV, Yu Y. Distribution of aboveground live biomass in the Amazon basin. Global Change Biology, 2007; 13:816-837

De flores, hojas y colores

He interrumpido la lectura sobre una enfermedad que aquejaba a una niña, lo hice porque sentí la imperativa necesidad de escribirte, aunque no sé realmente sobre qué.  La lluvia ha cesado ahora y puedo ver su rastro impregnado en las prendas de mi hijo, las mismas que el calor matutino había abrasado y llevado la humedad que queda después de ser lavadas. Hoy están cubiertas por delicadas gotas vespertinas. Alguna vez te escribí que me encanta el mes de Octubre porque en él puedo disfrutar de constantes lluvias e imagino que lo mismo sucede con las plantas de este mundo tropical. Las imagino rebosantes de alegría por recibir el milagro de la vida, por sentirse renovadas, como uno se siente después del baño diario. Hubo una época en que le puse mucho empeño en cuidar de los jardines que hay en casa de mis padres. Tenemos una pequeña planta, un arbusto, cuya familia aún no ha sido confirmada por los expertos botánicos. El arbusto tiene flores de varios colores pero solo muestran un color en individuos distintos, excepto uno cuyas flores están matizadas con amarillo y fucsia. Hay veces en que estas flores se visten caprichosamente mitad amarillas y mitad fucsia, en otras ocasiones hay un bello trasfondo amarillo y sobre él chispitas de color fucsia. Es una flor excéntrica.

Mi hijo duerme ahora. Parece increíble que haya pasado ya un año desde que estuvo dentro de mí. Ha crecido y mucho. Ahora le hago pasear por la casa cargado sobre mi espalda, como si fuere él mi jinete. Lo escucho dar alaridos de felicidad mientras sus frágiles piececitos circundan mi cintura como adivinando que es parte del juego de la vida aferrarse a ella con cautela. De vez en cuando lo llamo a que se siente a mi costado y paso mi mano sobre su menuda cabellera mientras le hablo de las lecciones que la vida nos enseña. Le digo, por ejemplo, que para enfrentar los obstáculos, algunas veces deberá hacerlo con estoicismo y, en otras, simplemente deberá dejarse llevar por esa facultad de los hombres que nos apega a los afectos de la compasión sin que ello signifique debilidad. Pienso mucho en la palabra compasión y en su significado. He tratado de vivir en base a una vida llena de misericordia hacia quienes prodigan dolor en los demás. Puedo decir que la vida es mucho más hermosa cuando en ella no existen sentimientos de rencor u odio hacia quienes nos lastimaron en el pasado. El corazón libera esa pesada carga que representa la aversión hacia lo que nos causa dolor y todo se aligera con el perdón.

Pienso que en esta temporada del año la ciclovía debe estar atestada de coloridas hojitas, amarillas y rojas y de los demás colores del otoño. ¿Cuándo empezará a nevar? Debes tomar fotos a todas las calles cuando estén cubiertas de blanco.