LAS PLANTAS COMO BIOINDICADORES DE LA CALIDAD DE SUELO Y AGUA

Juventino Lima Donis

Ecosistemas Proyectos Ambientales

La supervivencia de nuestra sociedad está ligada estrechamente a la salud de nuestros ecosistemas. Desafortunadamente en las últimas décadas, estos se han degradado rápidamente como consecuencia de una serie de amenazas derivadas de las actividades humanas. Como resultado principalmente de las actividades industrial y agraria, en los últimos años, se ha liberado una notable cantidad de sustancias químicas contaminantes que están, hoy en día, seriamente afectando la funcionalidad y sostenibilidad de estos recursos y sus componentes, convirtiéndose así en un problema medioambiental de enorme repercusión para nuestra sociedad [1].

La vulnerabilidad de las especies ante los estresores ambientales no es uniforme, depende de la capacidad de éstas para responder (resiliencia) y adaptarse a las nuevas condiciones climáticas (plasticidad). Las especies con una capacidad de respuesta limitada ante los cambios del ambiente, serán las más vulnerables. Es necesario pues, una evaluación ambiental integral con el fin de obtener la información relevante que permita detectar de manera temprana las alteraciones que podrían afectar negativamente a las poblaciones, especies o ecosistemas y con ello establecer programas más eficaces para mitigar los daños causados por dichos estresores ambientales [2].

Puesto que es poco práctico llevar a cabo monitoreos en los cuales se vigilen todos los componentes biológicos y físicos de cualquier ecosistema, se ha optado por aprovechar la sensibilidad de algunas especies a los estresores ambientales como indicadores del daño que dichos estresores pueden causar a toda la biota del ecosistema que se monitorea. A partir de dicha premisa, se origina el concepto de especie bioindicadora con el objetivo de mantener poblaciones viables de todas las especies nativas, proteger muestras representativas de todos los tipos de ecosistemas nativos en toda su área de distribución natural de variación, mantener los procesos evolutivos y ecológicos, establecer las condiciones adecuadas para que las especies puedan responder de manera eficaz a los cambios ambientales, así como encontrar el óptimo de explotación de los recursos de un ecosistema sin menoscabar los objetivos antes mencionados.

Plantas indicadoras o bioindicadoras: Son aquellas que crecen de forma natural sobre suelo o sustratos de bosques, suelos agrícolas, agua y suelos de zonas urbanizadas o industrializadas; por lo general son las plantas que denominamos “malezas”, aunque también pueden ser utilizadas plantas introducidas por el hombre. Estas proporcionan cierta información sobre las características químicas, físicas y biológicas del suelo que puede ser interpretada mediante conocimientos básicos de Etnobotánica y Etnoedafología [3].

Las especies bioindicadoras se definen como aquellas que por sus características (sensibilidad a las perturbaciones ambientales, distribución, abundancia, dispersión, éxito reproductivo, entre otras) pueden ser usadas como estimadoras del estatus de otras especies o condiciones ambientales de interés que resultan difíciles, inconvenientes o costosas de medir directamente. A partir de esta definición se puede fácilmente derivar que no cualquier taxón puede ser un bioindicador [4].

Algunos especialistas consideran estas técnicas de estudio como marginales, y no le dan la importancia que se merece. Caso opuesto pasa en el sector ecológico, que lo ven como parte fundamental para el desarrollo de una agricultura familiar y local.

Nuestros pueblos indígenas llevan utilizando estos métodos bioindicadores desde tiempos ancestrales. Han demostrado que son muy útiles para averiguar ciertas características de los ecosistemas. Como, por ejemplo: si el suelo es ácido o alcalino, si es fértil, si el agua está contaminada con diferentes metales; entre muchos más tipos de indicadores [3].

Tipos de bioindicadores de acuerdo al tipo de disturbio que pueden detectar:

Indicadores de biodiversidad: Grupo de taxones¹ de uno o diversos niveles taxonómicos o de un grupo funcional, cuya diversidad refleja la de otros taxones, que incluso pueden no estar relacionados a ellos. En esta categoría podrían incluirse las especies endémicas de una región, las cuales son tratadas como indicadoras del proceso histórico o evolutivo.

Indicadores ecológicos: Taxones sensibles a la presencia de estresores ambientales, que permiten mediante su presencia o ausencia y sus fluctuaciones en el tiempo, conocer el impacto de dichos estresores sobre los demás taxones que habitan en la misma localidad. Son usados para:

Evaluar el estado del ambiente o vigilar sus tendencias en el tiempo,
Obtener señales de alerta temprana de cambios en el ambiente.
Determinar la causa de problemas ambientales.

No es fácil determinar las variables ecológicas que caracterizan a todo el sistema y sean lo bastante simples para ser monitoreadas de manera efectiva.

Indicadores ambientales: Organismos que responden de manera predecible a los disturbios ambientales. Usados para detectar perturbaciones ambientales mediante una respuesta específica a dichas perturbaciones. Los murciélagos, sensibles a una amplia gama de estresores ambientales, responden a ellos de manera predecible, la presencia / ausencia de termitas que permiten identificar los estragos causados por el cambio de uso de suelo, y las hormigas son usadas para monitorear el proceso de recuperación de un bosque [5].

Las plantas como indicadoras:

Las plantas, al igual que otros organismos, no están distribuidas al azar. Cada individuo, población, especie o taxón superior tiene ciertas capacidades y limitaciones morfológicas, fisiológicas y reproductivas. Estas capacidades y limitaciones determinan la respuesta de las plantas a factores abióticos y bióticos de su ambiente.

Los factores abióticos más importantes para las plantas son generalmente el clima y el suelo, especialmente los regímenes de temperatura y humedad, la disponibilidad de recursos y los tipos de disturbios, como incendios, remoción de tierra o de la cobertura vegetal. Los factores bióticos son varios tipos de interacciones con otros organismos; los más importantes son polinización, dispersión, competencia, facilitación y simbiosis. Las plantas son seres sésiles y como tales interactúan intensamente con su entorno.

La distribución, en el sentido de la superficie ocupada por una especie, está condicionada a las capacidades de sus poblaciones; además, el azar juega un papel importante en determinarla. Entonces, la distribución refleja el resultado de la interacción de todos estos factores y se puede emplear la presencia de una especie como indicadora de determinadas condiciones o factores ambientales en una región. Esto es especialmente útil para aquellos factores que no se pueden observar a simple vista, como es la presencia de agua cerca de la superficie, o el valor de pH del suelo. El grado de restricción de las poblaciones de una especie a cierto tipo de ambiente o condición, determina el valor indicativo, o sea, la confianza que puede tener un observador en la coincidencia de la planta y la condición [6].

Categorías utilizadas para clasificar y ordenar jerárquicamente a los seres vivos

Existen dos acepciones para el término “planta indicadora”:

para el monitoreo (seguimiento a una condición ambiental)
como indicadora de una característica ambiental.

En el primer caso se utiliza una especie como organismo para detectar o cuantificar algún efecto considerado nocivo.

La segunda acepción, aunque relacionada con la primera, tiene otro propósito. Los indicadores son “variables que comprimen información acerca de un proceso, tendencia o estado complejo en una forma más entendible”. Al elegir bioindicadores, se procura utilizar taxones, generalmente especies, cuya presencia advierte una característica específica de un sitio, sin necesidad de recurrir a análisis de laboratorio más elaborados.

Las especies de plantas pueden indicar diferentes tipos de factores ambientales. Las especies más útiles como bioindicadoras son aquellas que indican condiciones del suelo (textura, pH, fertilidad) o de estrés (salinidad, tipo de manejo). Algunas plantas también pueden utilizarse como indicadoras de clima y agua.

Fuente: pexel.com de Magda Ehlers (2020)

Las malezas y su utilización como organismos indicadores:

Son especies de plantas superiores capaces de prosperar y propagarse en ambientes modificados fuertemente por el ser humano. Abarca dos grupos de plantas: a) las especies arvenses, habitantes de las parcelas cultivadas, principalmente de cultivos anuales con remoción periódica y cíclica del suelo y b) las especies ruderales, que crecen también en sitios perturbados, pero con un disturbio menos frecuente, generalmente sin remoción del suelo. Estas últimas incluyen las plantas viarias, aquellas que se encuentran alrededor de las poblaciones humanas o en plantaciones de cultivos perennes.

Las malezas están sujetas a presiones parcialmente distintas a las de plantas de la vegetación primaria. En estas últimas, lo más determinante son las relaciones de competencia y facilitación, tanto con otras especies de plantas, como con otros elementos bióticos con los que se establecen interacciones positivas o negativas, como polinizadores, dispersores, herbívoros, plagas y enfermedades. En cambio, en las malezas, encontramos otra estrategia: la competencia directa es menor, ya que suelen habitar sitios con poca cobertura vegetal. Muchas tienen vías de polinización y de dispersión de propágulos menos especializadas. Tienden a evitar el efecto de herbívoros, plagas y enfermedades a través de un crecimiento rápido, más que con defensas químicas o morfológicas. Sí requieren de oportunidades para dispersarse a larga distancia (ya que sus sitios cambian frecuentemente) y una adaptación al tipo y régimen de disturbio (barbecho, deshierbe, corte, etc.). Esta competencia de baja intensidad ocasiona que las malezas presenten una característica importante: reflejar en forma más directa las condiciones de suelos y climas [7].

Epífitas vasculares como bioindicadoras de la calidad:

Las epífitas son plantas que crecen sobre otras plantas sin ser parásitas, principalmente en las copas de los árboles. La forma de vida epífita abarca plantas vasculares que incluyen una gran parte de las especies de orquídeas, aráceas, bromelias, peperomias y helechos, entre otras, así como no-vasculares, es decir líquenes, musgos y hepáticas. Además de ser un componente importante de los bosques húmedos tropicales, por su contribución a la riqueza de especies y biomasa.

Tienen un importante papel ecológico. Las epifitas tienen una variada interacción (alimentación, hábitat y polinización) con la fauna del dosel y tienen una función relevante en los ciclos de agua y nutrientes. Estas plantas dependen de la humedad atmosférica y en algunos casos del agua en el suelo aéreo (materia orgánica que se acumula en la copa de los árboles), así como de sus adaptaciones (seudobulbos, suculencia, tanques y tricomas) para captar y almacenar el agua [8].

Dado que estas plantas aéreas no tienen acceso al agua del suelo y a que la mayor diversidad y abundancia de epífitas se presenta en el dosel del bosque (la interface entre la vegetación y la atmósfera), este grupo está más expuesto que cualquier otra forma de planta terrestre a las condiciones atmosféricas.

Por su dependencia de los árboles y de las condiciones del microambiente, las epífitas son particularmente sensibles a los cambios ocasionados por perturbaciones antrópicas y la deforestación. La alteración y pérdida de su hábitat reducen la riqueza de especies y causan cambios en la composición de sus comunidades. Se ha reportado que las epífitas, sobre todo las especies higrófilas (vulnerables a condiciones xericas o de baja humedad) y humbrófilas (susceptibles a la alta incidencia de luz), pueden responder más rápidamente que otros grupos a cambios en la humedad relativa, composición del aire y niveles de luz.

Debido a esta intrínseca sensibilidad a cambios en las condiciones climáticas y en la condición del bosque, las epífitas en general son consideradas buenas indicadoras de la calidad de sus hábitats. Las epífitas son potencialmente sensibles a la contaminación atmosférica, ya que obtienen agua y nutrientes principalmente de la atmósfera.

Actualmente, briófitas y líquenes se usan ampliamente en estudios de biomonitoreo de la contaminación ambiental, ya sea como bioindicadoras de la calidad del aire o como bioacumuladoras de contaminantes atmosféricos.

Entre las epífitas vasculares, las especies atmosféricas del género Tillandsia (Bromeliaceae), pueden absorber y acumular elementos en sus tejidos, ya que sus tallos y hojas están cubiertos por tricomas (o escamas) que absorben agua y nutrientes directamente de la atmósfera [9].

Fuente: pexel.com de Nancy Ayumi (2021)

Algas como Bioindicadores:

Aunque estas no son plantas, resultan de vital interés los recientes estudios se han enfocado en el uso y los atributos de las algas como organismos indicadores de polución. También se han evaluado los efectos de la concentración de determinados metales sobre algunas especies de algas con el fin de proponerlas como posibles monitores de contaminación de metales en ambientes acuáticos.

Las comunidades de algas responden por lo general a los impactos antropogénicos, como exceso de nutrientes y substancias tóxicas, convirtiéndose así en buenos indicadores de cambios en la calidad del agua. Existen recientes estudios donde se consideran una serie de atributos específicos para catalogar estas plantas como indicadores ecológicos. Sus ciclos de vida cortos las hace indicadoras adecuadas para impactos a corto plazo; los hábitos de fijación de la mayoría de las especies hacen que sean afectadas directamente por los cambios físicos y químicos en la columna del agua; por ser productores primarios son sensibles a contaminantes que no tienen efecto sobre organismos heterotróficos, y además son fácilmente muestreables.

Algunos estudios realizados en campo han demostrado que la concentración de metales en las algas refleja la concentración de estos en el ambiente, de tal modo que existe una relación directamente proporcional entre la concentración de metal en la columna de agua y la acumulación en el alga.

Para estudiar la capacidad de las algas de absorber metales del agua, y por tanto conocer su potencial como especies indicadoras de la polución por metales pesados, se utilizan los bioensayos, que consisten en experimentos donde el alga es sometida a diferentes concentraciones de metal para evaluar su grado de respuesta. Sin embargo, es importante considerar que existen factores biológicos y físicos que afectan la acumulación de metales, entre los que se encuentran la temperatura, luz, estacionalidad, pH y salinidad, entre otros. Por ello, para proponer una especie como indicadora de contaminación deben considerarse, además de otros factores, las características físico químicas de la columna de agua [10].

Fuente: pexel.com de John Cahil

Valor del indicador de Ellenberg:

Los valores de los indicadores de Ellenberg fueron el primer modelo de bioindicación propuesto y aplicado a la flora de Europa Central, y tienen una larga tradición en la interpretación y comprensión de las comunidades vegetales y su evolución. La última edición de los valores del indicador de Ellenberg aplica una escala de 1 a 9 puntos para cada uno de los siete gradientes:

R – reacción (acidez del suelo o del agua / pH).

N – nitrógeno (pero realmente fertilidad o productividad del suelo, y no nitrógeno mineral).

F – humedad del suelo o humedad.

S – sal (salinidad del suelo).

K – continentalidad climática.

L – disponibilidad de luz.

T – temperatura.

En la presente tabla se muestran algunas de las plantas de las cuales se tiene registro que han sido utilizadas como bioindicadores:

Fuente: Elaboración propia.

Conclusiones:

En Guatemala el uso de plantas como bioindicadores, ha sido utilizado desde mucho tiempo atrás, pero estos conocimientos por lo general están limitados a profesionales biólogos y ambientales, así como personas de comunidades ancestrales con conocimientos empíricos heredados, pero que se van perdiendo con las nuevas generaciones.
Aunque todo organismo es indicador de las condiciones del medio en el cual se desarrolla, un bioindicador se ha considerado como aquel cuya presencia y abundancia señala algún proceso o estado del sistema en el cual habita.
Un estudio de plantas indicadoras se debe hacer a nivel regional, y con suficientes muestras para hacer un análisis estadístico sólido.
Un solo individuo no puede ser utilizado como bioindicador, es necesario considerarlo a nivel de grupo o colonia, bien establecidos y adaptados a las condiciones propias del lugar.
No todo taxón puede servir como bioindicador si no cumple con los requisitos mínimos establecidos para poder ser considerado como tal.

Referencias:

Alkorta, I., Aizpurua, A., Riga, P., Albizu, I., Amezaga, I., Garbisu, C. 2003. Actividades de las enzimas del suelo como indicadores biológicos de la salud del suelo. Rev. Environ. Health p 65-73.
Bellard, C. Bertelsmeier, C. Leadley, P. Thuiller, W. Courchamp, F. 2012. Impacto del cambio climático en el futuro de la biodiversidad. p. 365-377.
De Raíz. 2022. Plantas indicadoras y para qué sirven. Consultado 14 sep 2022. Disponible en: https://deraiz.ar/plantas-bioindicadoras-cuales-son-y-para-que-sirven.
Heink, U. e I. Kowarik. 2010. What are indicators? On the definition of indicators in ecology and environmental planning. Ecological Indicators p. 584-593.
McGeoch, M. A. 1998. La selección, ensayo y aplicación de insectos terrestres como bioindicadores. p. 181-201.
Maciel, C. Manríquez, N, Aguilar, P. Sánchez, G. 2015. El área de distribución de las especies: revisión del concepto. Consultado 16 sep 2022 Disponible en https://www.scielo.org.mx/ pdf/au /v25n2/ v25n2a1.
González. Villarino, A. Pérez, J. Low, A. 2014. Bioindicadores: Guardianes de nuestro futuro ambiental. P. 630-633.
Benzing, D. 1998. Vulnerabilidad de los bosques tropicales al cambio climático: La importancia de las epiphytas residentes. p. 519-540.
Zotz, G. y J. Andrade. 2002. La ecología y fisiología de las epihytas y hemiephytas. P. 271-296.
Ospina, N. Peña, E. 2004. Alternativas de Monitoreo de Calidad de Aguas: Algas como Bioindicadores. Consultado 16 sep 2022. Disponible en: https://core.ac.uk/download/pdf/287301071.pdf
Fotografía portada: pexels.com de Ryutaro Tsucata (2020)