Biogeoquímica en Cuatro Ciénegas: mundos dentro de mundos y miradas a escala

Laura Espinosa-Asuar y Alejandro Araujo

Diversidad. Una ciudad, un campo, de lejos una ciudad y un campo; pero, a medida que uno se acerca, son casas, árboles, tejas, hojas, hierbas, hormigas, patas de hormigas, hasta el infinito. Todo esto se encierra bajo el nombre de campo.
 Blaise Pascal

 

 

 

 

A lo largo del tiempo, el desierto ha sido referencia constante para evocar e inspirar múltiples imágenes: tierra de fantasías, lugar de ermitaños y anacoretas, espacio en el que la vida se imagina instalada en una eternidad cíclica. En contraste con la vida social, con los espacios urbanos e incluso rurales, los desiertos han sido siempre lugares en los que la naturaleza obra por cuenta propia.

02Fig01Vista aérea de algunas pozas del Valle de Cuatro Ciénegas, en medio del desierto chihuahuense. Fotografía: David Jaramillo.     No es de extrañar. Los desiertos son islas biológicas que han permanecido relativamente inaccesibles al control humano y por lo mismo han generado procesos de aislamiento que hacen surgir formas únicas de vida; plantas extrañas y animales exóticos con enmarañadas y caóticas formas de desarrollo y crecimiento; y aparecen patrones regulares ahí donde la vida engendra vida, donde la naturaleza muestra la fuerza de su autoproducción. Por ello, quizá, los desiertos son territorios que impactan la mirada y producen experiencias estéticas inigualables, en las que el ojo humano se deja sorprender por la grandeza de la naturaleza, por la magia de la existencia pura de la vida. En México, en el imponente Desierto Chihuahuense, podemos encontrar una de esas bellezas de la naturaleza, conocida como el Valle de Cuatro Ciénegas.

     Ahora es posible estudiar la larga historia evolutiva de este territorio, que se mantuvo aislado de la influencia humana durante siglos, gracias al trabajo de colaboración e interacción de distintas disciplinas científicas que se ha estado realizando en el valle durante ya un poco más de diez años. La biogeoquímica es una rama de estudio que ejemplifica este trabajo conjunto. El término combina las raíces griegas de tres ciencias que relacionan el estudio de la vida (biología), de la Tierra (geología) y de la materia y sus propiedades (química). La biogeoquímica se ha propuesto describir el vínculo que se establece entre los seres vivos y la composición de la Tierra, con sus elementos orgánicos e inorgánicos.

     La biogeoquímica estudia, por ejemplo, la manera en que se mueven y desplazan en la Tierra los distintos elementos (carbono, nitrógeno, fósforo, por mencionar algunos) y las transformaciones químicas en las que están involucrados cuando forman parte de los seres vivos y cuando se encuentran en aquello que no tiene vida, como la atmósfera, el suelo o el agua. Estos procesos de movimiento e interrelación son cíclicos; es por eso que los elementos están disponibles para ser usados una y otra vez por los diversos organismos que habitan la Tierra. La vida, por tanto, es producto de estos ciclos (llamados ciclos biogeoquímicos), que van estableciendo las condiciones que permiten la producción y reproducción del sistema.

     En tiempos recientes, muchos de estos ciclos se han ido alterando de manera exponencial. En Cuatro Ciénegas, en particular, el ciclo del agua se ha alterado debido a la sobreexplotación de los acuíferos de la zona. Al modificar el ciclo del agua, otros ciclos de otros elementos o nutrientes también se alteran. El efecto dominó se produce de manera dramática en estos espacios, como lo demostró Esmeralda López Lozano en 2012, cuando reportó que en las zonas del suelo de Cuatro Ciénegas con menor humedad el funcionamiento del ciclo del nitrógeno también era menor. Esto hace necesario estudiar con detenimiento estas alteraciones de elementos o nutrientes y, sobre todo, los efectos que producen en el funcionamiento regular de la zona. Sólo un estudio integral que dé cuenta de la complejidad de la estructura del sistema, tal como se ha estado haciendo en el proyecto Cuatro Ciénegas, puede ayudarnos a formular estrategias de conservación que contribuyan a mantener el equilibrio de ciclos con tan enorme interacción.

Escalas y biogeoquímica

Para estudiar los procesos biogeoquímicos, los científicos se han esforzado mucho con el fin de identificar y conformar distintas aproximaciones de estudio, ya que los fenómenos de movilización, transporte y deposición de elementos y nutrientes suceden en escalas espaciales y temporales diversas.

02Fig02Historia geológica de la Tierra. Las estrellas rojas señalan la posición aproximada, durante diferentes eras geológicas, de lo que en la actualidad forma el límite del mar Atlántico. Los cuadrados amarillos señalan la posición aproximada de Cuatro Ciénegas. Imagen: National Park Service, US. Modificada de https://www.nature.nps.gov/geology/education/images/GRAPHICS/appalachian_paleogeography_2_WEB.jpg     Por ejemplo, existen fenómenos que suceden desde hace miles de millones de años (a esto le llamamos escala geológica) que nos ayudan a entender algunas estructuras que se han venido formando en periodos de larguísima duración y que permiten comprender el funcionamiento actual del valle. De acuerdo con las teorías geológicas sobre la formación de la Tierra se piensa, por ejemplo, que hace cuando menos 230 millones de años Cuatro Ciénegas pudo haber formado parte de la costa, o pudo incluso haber estado bajo el agua. En el valle se han descrito algunos organismos, desde bacterias hasta camarones, que tienen cierta similitud con especies marinas; ¿será que esta huella marina ha logrado permanecer en el valle desde entonces?

     Sin embargo, existen ciclos mucho más breves, organizados en escalas de meses, incluso días. Se han realizado, por ejemplo, estudios sobre el nitrógeno en el valle durante periodos muy breves. Luisa Falcón en el año 2007 describió un proceso llamado fijación del nitrógeno (ver La cascada del nitrógeno ocasionada por actividades humanas) en algunos estromatolitos que viven en las pozas del valle (ver ¿Qué son los estromatolitos? en Oikos= 2), durante ciclos de un día y una noche.

     Los fenómenos también pueden suceder en escalas espaciales, en áreas de estudio que abarcan kilómetros, metros o centímetros: los sitios con arbustos en el desierto se estudian en escalas de varios metros, pues los nutrientes se concentran cerca de las plantas y la separación entre arbustos es, precisamente, de varios metros. En cambio, en las praderas de pastizales la escala de estudio puede ser de centímetros, que es el espacio que hay entre cada tallo o grupos de tallos. En Cuatro Ciénegas se han estudiado escalas aún más pequeñas. El grupo de Felipe García Oliva y Yunuén Tapia ha descrito escalas tan pequeñas como las microscópicas, en las que descubrieron que organismos pequeñísimos (microorganismos) pueden vivir en condiciones muy limitadas de elementos (C, N y P). Estas condiciones limitadas se han encontrado en los suelos y cuerpos de agua del valle.

02Fig03Caracol de lodo de Cuatro Ciénegas (Mexithauma quadripaludium), especie endémica del Valle de Cuatro Ciénegas, Coahuila. Fotografía: © Isaí Domínguez Guerrero.      También hay otras escalas que es posible estudiar. La estequiometría estudia las proporciones de elementos en la composición química de los seres vivos, y las mediciones estequiométricas permiten analizar diversos asuntos. Por ejemplo, Jim Elser y sus colegas en 2006 demostraron con estudios estequiométricos que en Cuatro Ciénegas los seres vivos que forman parte de las cadenas alimenticias en el agua de las pozas (en este caso los caracoles que se alimentan de estromatolitos) están extremadamente adaptados y restringidos a la variación en las proporciones de nutrientes del lugar; esto permite suponer que no podrán sobrevivir si las condiciones ambientales cambian. En este año, este mismo grupo demostró que la variación estequiométrica de los nutrientes produce cambios significativos en las comunidades bacterianas.

Mundos dentro de mundos

Desde hace varios años, los seres humanos sabemos que los seres vivos mantienen una relación estrecha con su ambiente; que conforman un mundo integrado. El análisis de los ciclos biogeoquímicos nos deja ver que este mundo está compuesto de mundos; de ciclos más o menos autónomos que se relacionan de manera compleja para generar condiciones de equilibrio y de estabilidad. Tierra, vida, elementos químicos; todos son mundos dentro de un mundo más amplio. La observación de escalas ayuda a hacer más clara la relación entre todos estos mundos. Sólo así hemos llegado a entender que un cambio cualquiera, por insignificante que parezca, puede romper este frágil equilibrio.

     ¿Qué podemos hacer nosotros para cuidar el delicado equilibrio de estos mundos dentro de mundos? La clave está en conocer. El conocimiento permite, por una parte, que los científicos puedan proponer modelos óptimos de conservación. Pero, por otra parte, también permite que todos seamos más empáticos, pensemos en propuestas y pongamos en práctica medidas útiles. Los habitantes de Cuatro Ciénegas, por ejemplo, al conocer los resultados de tantos años de estudios, están empezando a entender que el cuidado del agua de este sitio es muy importante. Mientras más conozcamos, seremos más capaces de cuidar este y otros bellísimos lugares que aún quedan en nuestra Tierra.

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