Bioindicadores: los animales como información del medio

Desde tiempos ancestrales, los humanos hemos aprendido que el mundo biótico que nos rodea proporciona toda clase de claves para predecir el tiempo que va a hacer. Para ello, uno debe saber observar e interpretar los signos que otros animales más sensibles a los cambios detectan antes que nosotros. 

Por ejemplo, si observamos durante días el vuelo de las golondrinas y los murciélagos, observaremos que poco antes de desatarse el mal tiempo, estos animales vuelan más bajo que de costumbre. Ello se debe a que son animales con unos oídos muy sensibles a los cambios de presión, así que cuando la presión comienza a bajar, ellos también vuelan más bajo para compensar esa caída de la presión. Otra razón, por la que vuelan más bajos, es que sus presas, los insectos voladores, también vuelan a menor altura, la menor presión y el aumento de humedad en el ambiente añade peso en sus alas que les impide alzarse más. En cambio, si lo que se acerca es una tormenta, los insectos son arrastrados a las alturas por las fuerzas de aire ascendentes que se desencadenan antes de una tormenta, y por lo tanto observaremos como golondrinas y vencejos (Fig. 1) ganan altura para ir a cazar sus presas.

Predecir los cambios climáticos a través de la observación de los animales

Otros signos de lluvia son las procesiones masivas de hormigas antes de las inundaciones de sus subterráneos. O apreciar que las vacas que pacen en un prado se tumban. Al parecer, yacen sobre la pastura ante la inminente llegada de la lluvia para asegurarse así una parcela seca de hierba bajo ellas antes de que empiece el goteo.

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Fig. 1 Esquemas para diferenciar las diferentes especies de golondrinas y vencejos presentes en la península ibérica

Podríamos dedicar también muchas líneas a hablar sobre la llegada o marcha de las aves migratorias que, desde la antigüedad, han sido los indicadores que se anticipaban a los cambios de estaciones que estaban por llegar. Y a falta de un termómetro, uno puede hacerse una idea de la temperatura ambiental contando la frecuencia del sonido de los grillos. A medida que sube la temperatura, se acelera su metabolismo y con ello aumenta el número de sus chirridos. Los grillos son un termómetro natural.

Conocido también es el ladrido incesante de los perros justo antes de que se desencadene un terremoto. Si se pregunta en el mundo rural, uno descubre otros muchos signos, por ejemplo, el orejeo de los mulos antes de las lluvias, el hecho de que los gatos se laven la cara, la aparición masiva de hormigas aladas abandonando el hormiguero, o el gallo cantando durante el día. Algunos de ellos pueden ser poco más que superstición, pero muchas veces la cultura popular se basa en la observación y es por tanto puramente empírica, aunque desconozcan las razones por las cuales un animal hace o deja de hacer una cosa, si que se puede establecer una relación entre el comportamiento observado y el cambio ambiental.

Tampoco debemos olvidar que nuestro propio cuerpo es sensible a los cambios climáticos. Y son precisamente las viejas cirugías, miembros amputados, tendinitis sin curar correctamente, artritis y otras afecciones las que son especialmente sensibles a los cambios climáticos. La relación existente entre el clima y la salud va mucho más allá del mito o la superstición popular. Si tu abuela se queja de que le duelen las piernas porque va a llover, tómala en serio. El aumento de humedad y los cambios bruscos de presión suelen traducirse en dolor en las articulaciones, jaquecas y mayor sensibilidad en viejas heridas cicatrizadas. La explicación de esta sensibilidad está relacionada con los iones presente en el ambiente. Parémonos un momento ante un prado, antes de que llueva es posible que percibamos ese olor característico de «hierba recién cortada». Ese olor es en parte el olor del ozono, el ion liberado del oxígeno. Nuestro cuerpo no es inmune a las cargas eléctricas de la atmósfera, porque éstas interaccionan con nuestro organismo. Un aumento de iones en el ambiente hace que nuestros receptores nerviosos puedan estar sobre estimulados aumentando nuestra sensación de dolor. Por eso, se puede tener la sensación de que el dolor regresa a las viejas heridas cicatrizadas, o a aquella áreas que ya de por sí tenemos sensibles como articulaciones o zonas doloridas.

Todo ello ha dado lugar a que cada vez sean más los países que incluyan servicios meteorológicos que advierten a los ciudadanos sobre futuros cambios ambientales y como éstos pueden afectar sus dolencias o síntomas. No sólo los cambios debidos a lluvias, tormentas y cambios de presión, sino que cada vez se estudia más los efectos de las temperaturas y olas de calor relacionadas con el cambio climático y como advertir a la población sensible para evitar males mayores.

Los bioindicadores, las especies como fuente de información del medio ambiente

Pero más allá de la observación de los animales o las plantas para predecir el clima, los humanos en tiempos ya más modernos han hecho uso de otros organismos para medir parámetros ambientales, generalmente nocivos para los sistemas biológicos y sobre todo para la salud humana. Es lo que generalmente se conoce como «bioindicadores». Los bioindicadores son especies o comunidades utilizadas por los humanos como «sensores vivientes» de aspectos concretos del ambiente. Su elección se debe a que son organismos especialmente sensibles al elemento que nos interesa evaluar, bien se trate de un elemento tóxico, químico o físico. Los bioindicadores son utilizados para estimar la calidad del ambiente y como ésta va cambiando con el tiempo. 

Hoy en día, se sigue investigando mucho en el campo de la ecotoxicología buscando diferentes bioindicadores que podamos usar como sensores del ambiente. Veamos las ventajas que comporta usar bioindicadores hoy, cuando es posible desarrollar sensores artificiales para todas las sustancias.

(1) La principal ventaja de usar bioindicadores es que se puede determinar directamente el impacto de una sustancia sobre un organismo biológico. No es lo mismo tener una lectura de un sensor que nos diga que la concentración de cierto mineral es X, desconociendo el efecto sobre los seres vivos que tiene ese valor, a observar que unos animales o unas plantas se desarrollan de manera deficiente por las altas concentraciones del metal X en la zona. 

(2) Ligado con el primer punto, cuando medimos-observamos los efectos sobre un bioindicador, no estamos haciendo una medición puntual, en un lugar y un momento preciso, sino que lo que cuantifiquemos será producto del efecto de acumulación y magnificación a lo largo del tiempo. Eso nos permite apreciar si habido altas concentraciones de una sustancia en el pasado aunque no tengamos conciencia de ellas. Igualmente, un análisis limitado en el tiempo podría llevarnos a la impresión errónea de que la concentración es baja, lo cual puede ser cierto, pero cuyos efectos con el tiempo, se vayan acumulando en los tejidos de los organismos hasta el punto de afectar su funcionalidad.

(3) Al mismo tiempo, un organismo en el medio natural no sólo está expuesto a una sustancia, sino a varias, así como a otros factores ecológicos como depredadores, competidores, parásitos, etc… factores, todos ellos, que pueden actuar de manera sinérgica o antagonística. Ofrecen así una visión más realista de los efectos nocivos de una sustancia que, vuelvo otra vez, la lectura en un sensor que sólo nos informará de cuanto X en en el suelo, o en la atmósfera. Un componente puede aparecer aparentemente bajo, pero que en combinación con otro, puede afectar gravemente a un organismo, hacerlo más lento a los depredadores, ser menos competitivo o más susceptible a los parásitos u otras enfermedades.

(4) Son, por regla general, organismos abundantes y de amplia distribución, y sus efectos fácilmente observables o cuantificables. Lo que permite emplearlos en muchos sitios y hacer comparaciones entre zonas y regiones.

(5) Son indicadores económicamente mucho más viables que la instalación de sensores artificiales. Además, en el caso de los animales, pueden desplazarse dentro de un área más o menos limitada, con lo cual los efectos observados no corresponden sólo a un punto concreto, sino a toda la zona por la cual se mueve el organismo. En este sentido, muchas veces se seleccionan especies territoriales que sean fieles a una zona con la que pueda relacionarse sus niveles altos o bajos de la sustancia analizada.

El bioindicador que salvó a cientos de mineros: el canario

Tras la idea del bioindicador, siempre se ha hecho referencia a los canarios de las minas. El ideal perseguido por los investigadores es encontrar organismos que nos puedan «avisar» con tiempo antes de que el desastre ambiental sea irreversible o demasiado grande. Una especie de «canario ecológico», pues los bioindicadores pueden usarse con fines ecológicos, para evaluar la calidad del ambiente y los ecosistemas, pero también para evaluar la calidad del ambiente humano y tomar medidas antes de que los efectos sobre nuestra salud sean demasiado grandes.

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Fig. 2 Fotografía de John Scott Haldane dentro de su maquina de compresión que le permitió estudiar los efectos de la presión sobre los submarinistas y elaborar las tablas de descompresión, después de recomendar el uso de los canarios para detectar la presencia de CO en las galerías de las minas. 

 

Aunque el uso de canarios en las minas nos parezca algo clásico, su uso no se inició hasta hace poco más de 120 años. Fue a finales de la década de 1890 cuando el fisiólogo John Scott Haldane propuso su uso. Lo hizo después de estudiar los efectos nocivos de diferentes gases implicados en grandes desastres mineros, e incluso experimentar en su propio cuerpo, dentro de una cámara sellada, los efectos tóxicos del monóxido de carbono (CO). A diferencia de otros gases que los mineros podían percibir a su alrededor, la concentración de monóxido de carbono es imperceptible, lo que denominaban un «asesino silencioso» que mataba a los mineros e incluso a aquellos equipos que bajaban a rescatarlos. Mientras que la ausencia de oxígeno se manifestaba por una reducción en el tamaño de las llamas de las lámparas, e incluso una mayor concentración de CO2 aumentaba la frecuencia respiratoria del minero, el monóxido de carbono no se manifestaba de ninguna manera y constituía un riesgo enorme para los mineros. 

El CO tiene la propiedad de unirse a la hemoglobina, la proteína encargada del transporte del oxígeno en sangre que oxigena las células del cuerpo. La afinidad del CO por la hemoglobina es mucho mayor que la del oxígeno (O2), hasta 225 mayor, de manera que al respirar CO todo el O2 es desplazado de la hemoglobina y las células no son oxigenadas provocando la muerte de las mismas y los tejidos, llevando así a la muerte silenciosa del individuo.

Tras experimentar consigo mismo, así como en ratas y aves, Scott Haldane observó que los canarios eran mucho más sensibles a los cambios de dicho gas que los humanos, proponiendo que los mineros llevasen siempre consigo un canario enjaulado. A los primeros síntomas de atolondramiento, agitación y sobre todo si veían al canario caer al suelo de la jaula, los mineros debían abandonar la mina, pues ello indicaba la presencia de CO en el ambiente que podía llevar a la intoxicación y muerte de los mineros.

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Fig. 3. Minero bajando a unas minas de carbón en compañía de una canario en Rhonda Valley en el año 1965.

Así fue como los canarios bajaron y acompañaron a los mineros durante casi un siglo, hasta que a finales del siglo pasado se desarrollaron sensores artificiales capaces de medir y alertan a los mineros de la concentración de CO en el ambiente (Fig.3). Con el cambio de siglo, apenas hace 18 años, dejaron de usarse las aves en las galerías de las minas.

Hoy, en un mundo altamente contaminado por la actividad humana, los científicos no paran de buscar organismos vivos que puedan usar como bioindicadores de las diferentes sustancias tóxicas y usarlos como los canarios, con la intención de predecir un exceso de las mismas, tanto para los ecosistemas como para la salud de los humanos. En este sentido se usan los gusanos de tierra para evaluar la acumulación de pesticidas y metales pesados en el suelo. Los líquenes también se usan para medir la calidad del aire por su alta sensibilidad a la polución por metales como el plomo, el níquel, el cobre, el cromo o el cadmio. En el mar los mejillones fueron propuestos décadas atrás como bioindicadores que acumulan y nos permiten medir la contaminación química de los sistemas costeros. 

Continuamente aparecen nuevas especies y grupos susceptibles de usarse como bioindicadores, bien por uso directo, es decir por observarse, como en el caso del canario o de los líquenes, cambios directos del factor sobre el organismo, o bien mediante análisis de muestras del tejido de los organismo donde indirectamente se puede leer la acumulación o la exposición que ha sufrido un organismo a cierta sustancia tóxica. Así pues, en el mar, más allá de los moluscos, también se estudia el posible uso de diferentes especies de crustáceos para medir la calidad del agua en playas brasileñas, o análisis de muestras extraídas de las aletas de ballenas para cuantificar cambios en el océano Atlántico. También se han usado pingüinos como sensores de los niveles de mercurio (Hg) que se transfieren a lo largo de la cadena alimenticia de los océanos del sur. Para ello basta con coger unas cuantas plumas de pingüinos y analizar el mercurio acumulado en las mismas. Conociendo la edad y la zona por la que se mueven los individuos es posible así saber el periodo y donde han estado expuestos a niveles de mercurio.

En Europa se ha propuesto varios pájaros también como bioindicadores, entre ellos la urraca, el gorrión y otras especies relativamente abundantes y generalistas que permitan hacer análisis comparativos dentro del continente. En casi todos los casos, los análisis de metales se llevan a cabo en muestras de plumas, si bien se ha comprobado que no siempre es tan fácil, pues no representan bien la acumulación de las sustancias tóxicas como en otros tejidos. Justo recientemente un equipo argentino ha evaluado los efectos del plomo atmosférico sobre los gorriones comunes (Fig. 4), proponiendo así su uso como bioindicador universal de la polución urbana por plomo. El gorrión común (Passer domesticus) es una especie originalmente distribuida por Europa y gran parte de Asia, pero que fue introducida en casi todo el continente americano, el sur de África y el este de Australia. Se trata de una especie muy ligada a los humanos, que ha visto favorecida su distribución y su éxito por saber adaptarse a los ambientes urbanos (Fig. 4). Su amplia distribución lo convierte en un potencial bioindicador de la calidad del aire urbano a nivel global.

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Fig. 4 Macho de gorrión común (Passer domesticus) y mapa con la distribución actual de la especie.

Como se ha visto, los humanos hemos pasado de simplemente observar la actividad de los animales para predecir cambios en la climatología, a usarlos como verdaderos sensores que nos suministren información importante sobre la calidad del ambiente y nuestra propia salud. En el mundo de la información actual en el cual los nuevos sistemas de información han constituido una verdadera revolución, la información obtenida a través de animales y plantas también está en alza. Como ya vimos en una entrada anterior, en la actualidad se está haciendo uso también de los animales como transportadores de sensores artificiales que nos permitan adquirir información de parámetros de lugares inalcanzables de otro modo. Se está haciendo la transición del internet al internet de las cosas e incluso el internet de los animales, convirtiendo así a la naturaleza en un enorme Big Data. Es una prueba más de como los humanos estamos aprendiendo a través del conocimiento a hacer uso de todos los recursos naturales que nos rodean. Esperemos que también aprendamos, más pronto que tarde, a hacer un uso apropiado de dichos recursos, pudiendo obtener información de plantas y animales de una manera lo más respetuosa y menos agresiva posible. Y que dicha información no se utilice sólo para el bien del hombre sino también para proteger los ecosistemas y su diversidad, de la cual cada vez encontramos nuevas formas de utilizar en nuestro favor.

 


Lecturas complementarias:

 

 

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