Hace unos 15 mil millones de años, una gran explosión cósmica dio origen al universo y 13 mil millones de años después, a causa de la colisión de dos galaxias, se conformó un conglomerado con forma de espiral de más de 200.000 millones de estrellas y cantidades sin precisar de polvo y gases, al que llamamos la Vía Láctea. En un apartado rincón de su descomunal espacio de 80.000 años luz de diámetro y 5.000 de espesor, se encuentra nuestro sistema planetario compuesto por una estrella de tamaño mediano —el Sol—, en torno al cual describen órbitas nueve planetas —Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón—; algunos de estos tienen satélites que giran a su alrededor y un sinnúmero de cometas, asteroides y meteoroides.

Mercurio, Venus, Tierra y Marte poseen una superficie rocosa compacta y sus órbitas son las más cercanas al Sol, por lo cual se denominan planetas interiores; por el contrario, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón están más alejados del Sol, son de mayor volumen y tienen naturaleza gaseosa, por lo que son llamados los gigantes de gas, aunque algunos de ellos poseen aparentemente un centro sólido.

La Tierra, el tercer planeta distante del Sol, tiene, al igual que Venus y Marte, una atmósfera relevante, pero es el único que alberga agua líquida en su superficie y, hasta donde se conoce, el único donde existe vida. Desde el espacio se ve como una hermosa esfera azul y blanca.

¿Un lugar privilegiado en el Universo?

Para que se desarrolle la vida en un planeta, tiene que presentar ciertas condiciones mínimas: debe ser de naturaleza sólida y no gaseosa; su distancia a la estrella más cercana debe ser tal que las ondas radioactivas emanadas por ésta sean las justas para mantener la temperatura en un intervalo adecuado para que el agua fluya en su superficie; un tercer factor, no menos importante, es que el planeta debe tener un núcleo metálico sólido rodeado por un manto líquido y una masa que permita generar un campo magnético propio, lo suficientemente intenso como para sostener una atmósfera que lo proteja de vientos estelares y partículas cósmicas. Finalmente, el planeta debe contar con una atmósfera gaseosa con alguna proporción de nitrógeno, dióxido de carbono, oxígeno y vapor de agua, aunque este requisito parece ser el menos exigente, debido a que en el transcurso del tiempo dicha atmósfera experimenta modificaciones significativas que tienden a auto fabricarla, como en efecto ha ocurrido en nuestro propio planeta. Además, la atmósfera desempeña un papel crucial al absorber y reflejar la radiación cósmica de alta energía —rayos X, ultravioleta y gamma—, que en dosis altas resulta letal para los seres vivos.

Como los requisitos necesarios para que se cumplan tales condiciones no son muy severos y teniendo en cuenta la inmensa cantidad de sistemas solares que existe en el Universo, resulta factible que haya bastantes planetas en los que se den condiciones propicias para la vida. De hecho, recientemente fue descubierto un planeta —Gliese 581g—, distante unos 20 años luz de la Tierra, el cual se parece en muchos aspectos y según los astrónomos puede albergar vida. Sin embargo, en nuestro sistema planetario, sólo en la Tierra se conjugan con precisión los factores que posibilitan la vida.

Mercurio está tan próximo al Sol, que se torna demasiado cálido y carente de agua; es tan pequeño que su fuerza gravitacional apenas alcanza a mantener una atmósfera muy débil que deja pasar toda la gama de rayos cósmicos. Venus también está muy cerca del Sol y es excesivamente cálido para albergar en la superficie agua líquida, la cual se encuentra como vapor en su atmósfera, que es espesa, pesada y cubierta de gruesas nubes de ácido sulfúrico que impiden el ingreso de la luz solar. Marte se encuentra muy lejos del Sol, tiene una atmósfera muy delgada y su baja temperatura le impide tener agua líquida en la superficie, aunque en las temporadas más cálidas, cuando sobrepasa los 0 °C, grandes cantidades de hielo en forma de permafrost o suelo congelado, similar al que se encuentra en Siberia o Alaska, probablemente permiten que el agua fluya por breves lapsos. Europa, uno de los cuatro satélites de Júpiter, está totalmente cubierto de hielo de agua y se sospecha que bajo su helada superficie pueda existir un océano que cubre todo el satélite.

La Tierra no está demasiado lejos ni cerca del Sol, por lo cual la temperatura media de 15 °C, es perfecta para que pueda correr el agua. Si su masa fuera más pequeña, no podría generar la atracción gravitacional suficiente para mantener una atmósfera protectora. Y si fuera más grande, la atmósfera sería tan espesa y densa que no dejaría pasar suficiente luz del sol. Aunque no siempre fue así, por su composición rica en ozono —un isótopo del oxígeno— la atmósfera actual de nuestro planeta atrapa las radiaciones de alta energía, pero deja pasar la luz visible, con la que las plantas realizan la fotosíntesis; además es rica en oxígeno, lo que facilita la respiración, proceso vital común a todos los seres vivos.

Breve historia de la vida

Si comprimiéramos la historia de la Tierra en un año, esta comenzaría en los primeros días de enero —hace cinco mil millones de años—, momento en que el planeta era un ardiente e informe conglomerado de rocas fundidas, gas y polvo; una porción del disco de materia que habría de dar lugar a nuestro sistema solar. Al finalizar la primera semana de febrero —quinientos millones de años más tarde—, ya diferenciada del resto de los planetas, la Tierra, con su fuerza de gravedad propia, presentaba una intensa actividad volcánica y su superficie era bombardeada constantemente por fragmentos de materia dispersos por el espacio. Era un lugar hostil a cualquier intento de organización química, y así continuó durante otros quinientos millones de años.

Hace alrededor de 3.800 millones de años, o sea casi finalizando el mes de marzo, en nuestro calendario simulado, una vez la temperatura descendió lo suficiente como para permitir que ciertas moléculas complejas fueran estables, apareció la vida y comenzó a colonizar el planeta. Se sabe muy poco acerca de las circunstancias que acompañaron el origen de la vida, puesto que son escasas las rocas que nos han llegado de aquella época y las que se encuentran, proporcionan muy poca información. Sin embargo, el paso de materia inerte a materia viva se produjo aparentemente en unos pocos cientos de millones de años —unas cuantas semanas en nuestro calendario—.

Casi todas las teorías coinciden en otorgarles a los océanos un gran protagonismo, en relación con el origen de la vida y admiten, casi unánimemente, que esta surgió y ha permanecido durante el 90% de su historia —ocho meses y una semana en nuestro calendario—, en el agua. En cuanto a los diversos tipos de entorno y a las circunstancias que lo hicieron posible, se han barajado numerosas teorías, entre las que se destacan las siguientes:

• La vida surgió sobre la superficie tibia de los océanos a partir de sustancias disueltas en el agua o proporcionadas por erupciones volcánicas.
• La vida se originó en las aguas superficiales de los océanos gracias a las sustancias, organismos o gérmenes presentes en algunos de los meteoritos que cayeron sobre la Tierra durante sus primeros mil millones de años.
• Las síntesis químicas que ocurrieron por las emanaciones de gases y minerales en torno a las fuentes hidrotermales de las profundidades oceánicas, produjeron los compuestos que se conjugaron para dar origen a los primeros organismos vivos.

La más aceptada de estas tres teorías es comúnmente aquella según la cual, el origen de la vida tuvo lugar cerca de la superficie del mar, muy cálida aún y expuesta a fuertes radiaciones solares, rayos cósmicos y descargas eléctricas procedentes de la atmósfera; ¡un escenario equiparable a un auténtico laboratorio químico!

En tales condiciones y bajo una atmósfera prácticamente carente de oxígeno, ocurrieron un sinnúmero de reacciones químicas que permitieron la progresiva aparición de gran variedad de compuestos que incluyen, entre otros, azúcares, ácidos grasos, glicerina, aminoácidos y moléculas orgánicas que constituyeron la primera fase de la evolución prebiótica de la Tierra. Estos compuestos, cada vez más abundantes, se fueron recombinando al azar, reaccionando entre sí o destruyéndose, pero en la inmensa mayoría de los casos no generaban ningún producto "útil"; sin embargo, en esta etapa que duró cientos de millones de años, sucesivas "casualidades" fueron dando pasos en dirección a la vida. Progresivamente se formaron macromoléculas orgánicas de mayor complejidad, como los ácidos nucleicos que, tras agregarse en unidades cada vez más complejas, construyeron estructuras relativamente estables —coacervados o microesferas— con capacidad para autoorganizarse. Estos, a su vez, se fueron agrupando en agregados cada vez mayores y más complejos en los que cada compuesto ocupaba una posición bien definida, lo cual permitió, entre otras cosas, que una serie de sustancias se situaran siempre en su interior, mientras que otras lo hacían hacia el exterior, lo que dio lugar a la presencia de algo similar a una membrana rudimentaria. Dichas membranas permitieron intercambios selectivos con el medio y estos seres empezaron a adquirir comportamientos cada vez más parecidos a los de los primeros organismos: eran capaces de crecer y duplicarse. Estos "organoides" fueron quizás los precedentes de las verdaderas células vivas y aparecieron hace unos 1.000 millones de años —mediados de octubre en nuestro calendario—.

Como aún no existía oxígeno en la atmósfera, ésta no tenía la capacidad destructiva del proceso de oxidación y por lo tanto, los "organoides" dispusieron del tiempo suficiente para continuar evolucionando e ir adquiriendo la capacidad para regular su información genética, para así terminar dando paso a los verdaderos seres vivos.

A medida que se fueron extendiendo y diversificando, los seres vivos también iban aumentando su eficacia para usar la energía, primero por fermentación o tal vez por síntesis químicas, luego por fotosíntesis y mucho más tarde, hace 800 millones de años —ya entrado el mes de noviembre de nuestro calendario anual—, a través de la respiración. Sólo tras la adquisición de esa última capacidad, la vida pudo salir del agua, medio ambiente que había sido su origen y su cuna.

A partir de ese momento la fotosíntesis y la respiración de los seres vivos transformaron totalmente la composición de la atmósfera y la mantuvieron estable, con unas condiciones casi iguales a las actuales. Esa interacción ininterrumpida atmósfera-biosfera fue determinante para toda la evolución posterior de la vida y es uno de los rasgos más originales de nuestro planeta, frente a los demás hasta ahora conocidos. La fotosíntesis, que libera oxígeno, es una de las reacciones bioquímicas más importantes que existen en la Tierra.

Después de este proceso se empezó a poblar el planeta por los animales. Los reptiles aparecieron hace 350 millones de años —primera semana de diciembre— y hace 225 millones de años lo hicieron los mamíferos —mediados de diciembre—; la especie humana está presente desde hace apenas unos 50.000 años —el 31 de diciembre a las 23.37 horas—.

Los límites para la existencia de vida

Tal como la concebimos, la vida no es posible sin agua en estado líquido, lo que implica que tanto las temperaturas como la presión deben mantenerse dentro de unos márgenes muy precisos —entre unos pocos grados por debajo de 0 °C y 100 °C, dependiendo de la presión atmosférica y la salinidad del agua—.

Además, la vida se basa en la química del carbono y la mayor parte de los compuestos orgánicos —hidratos de carbono, ácidos nucleicos, proteínas y grasas, entre otros—, dependen de él y de un número muy limitado de otros elementos; por lo tanto, la presencia de vida en aquellos lugares y ambientes donde no existan tales sustancias, es imposible. La presencia de estos compuestos restringe mucho las "regiones" del universo aptas para albergar vida y por eso la confirmación de su presencia constituye uno de los primeros elementos utilizados por los astrobiólogos para determinar la posible existencia de vida extraterrestre. Y en la superficie de la Tierra, de acuerdo con esos mismos criterios, la vida es posible prácticamente en cualquier lugar. Puede aparecer y perpetuarse en condiciones extremadamente hostiles y posee una sorprendente capacidad de adaptación. Bacterias, esporas y otras formas de vida latente que han sido recientemente identificadas, están dispersas, incluso en los ambientes más extremos de nuestro planeta, desde los hielos polares hasta el límite superior de la estratosfera y en el interior de las rocas de la corteza a 3 km de profundidad. Por esta razón, los límites que se han asignado tradicionalmente a la existencia de seres vivos han perdido vigencia y ningún científico puede actualmente definir la frontera para la vida sobre nuestro planeta.

Hasta hace unos 50 años, se suponía que la vida en la Tierra sólo era posible en pocos ambientes, aquellos donde las condiciones fueran aptas para mantenerla. Sin embargo, a medida que se han explorado los lugares más inhóspitos y recónditos, prácticamente en todos ellos se han encontrado seres vivos. En los ambientes considerados "inhabitables" para el ser humano, existen organismos capaces de adaptarse a condiciones ecológicas extremas, como escasez de agua, temperaturas excesivamente altas o bajas, grandes presiones en el fondo del mar o aguas muy saladas.

Por lo tanto, la distribución geográfica de los seres vivos no es homogénea en nuestro planeta. En principio, dado que casi todos los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz del sol, las regiones más expuestas a la radiación solar concentran la inmensa mayoría de las formas de vida; a la inversa, la mayor parte del volumen de los océanos y del mundo subterráneo permanecen semivacíos y no albergan más que una proporción muy reducida de la materia viviente.

Además, la gran mayoría de los seres requiere permanentemente de agua, de diversas sustancias nutrientes y de temperaturas dentro de unos márgenes bastante estrictos. La tolerancia a la aridez, a temperaturas muy bajas o muy altas o a la escasez de recursos, aunque son diferentes para cada especie, en la mayoría de los casos es relativamente similar. Por ello, algunas regiones resultan más favorables a la vida y albergan una gran riqueza biológica, mientras otras, desfavorables, permanecen prácticamente vacías, tal como ocurre en los desiertos, las regiones polares o la alta montaña. Estos lugares, cuyas condiciones son hostiles para la mayoría de los seres vivos, han sido denominados ambientes extremos.

A medida que se descubren nuevas manifestaciones de vida, los límites asignados a su existencia se han ido ampliando. En algunos casos se trata de poblaciones de organismos que habitan en ambientes insuficientemente conocidos o considerados hasta cierto momento como inhabitables, pero en otros, se han encontrado auténticos ecosistemas gracias a la presencia de formas de vida completamente distintas de las habituales, que dependen fundamentalmente de la energía solar y la química del carbono. Entre los descubrimientos más relevantes figuran los ecosistemas que se encuentran en el fondo de las fosas marinas, lugares sin oxígeno libre, que por estar siempre en penumbra total no se basan en la fotosíntesis, sino en una quimiosíntesis y están sometidos a condiciones de presión, temperatura y toxicidad extremas. Un ambiente muy particular fue descubierto no hace mucho tiempo en la cueva de Movile, en Rumanía, donde se ha generado todo un ecosistema autosuficiente en el uso de la energía, a partir de la oxidación del sulfuro de hidrógeno; en él habita casi medio centenar de especies de invertebrados terrestres y acuáticos, en su mayoría únicos en el mundo.

En diversos lugares del mundo se han hallado recientemente bacterias y arqueas o arqueobacterias —organismos unicelulares parecidos a las bacterias pero con una historia evolutiva y una composición bioquímica distintas—, capaces de desenvolverse en ambientes tan extremos que resultarían letales para cualquier otra forma de vida. Ejemplo de ello es Strain 121, una arquea que vive a 121°C de temperatura en las fuentes hidrotermales de las fosas marinas, así como varias especies capaces de desenvolverse permanentemente a -15°C en el interior de los hielos en la Antártida.

Ambientes extremos y organismos extremófilos

Desde nuestra perspectiva, concebimos unos estrictos límites fisicoquímicos de tolerancia ambiental para los seres vivos, aquellos que generalmente encontramos en nuestro entorno o, a lo sumo, para los animales o plantas que nos son familiares. Por tal motivo, la existencia de otros seres, entre ellos muchos microorganismos que habitan medios que son para nosotros hostiles, suele pasar inadvertida, pero en realidad son ellos los que nos ofrecen una adecuada medida de las condiciones que podemos considerar limitantes para la vida. Por lo tanto, nuestra percepción sobre el medio ambiente influye en nuestro punto de vista sobre la definición de lo que significa ambiente extremo. Desde la perspectiva de lo que es "normal" para la vida, cualquier lugar o hábitat que exhiba valores muy bajos o muy altos, con relación a los principales factores de los que depende el ciclo de vida, puede ser considerado como un ambiente extremo. Desde el punto de vista ecológico, cabe preguntarse si un organismo que vive sometido a condiciones que para nosotros son inhóspitas o extremas, vive cómodo en ese ambiente extremo y si un organismo de ese tipo —denominado extremófilo o "amante de condiciones extremas"— tiene que serlo durante toda su vida bajo esas mismas condiciones.

Cualquier lugar del planeta donde la temperatura, la presión, la humedad, la salinidad, la luz, el pH —grado de acidez o alcalinidad de una solución—, la calidad del aire, el tipo y disposición de nutrientes o cualquier otra condición, no permitan el desarrollo de la vida humana, son considerados extremos. Pero debido a que la Tierra contiene una gran cantidad de ambientes que aunque difíciles para los humanos, son aptos para otros organismos, el concepto de "extremo" es en cierto modo arbitrario. Si revisamos las condiciones de la biosfera, gran parte de ella puede considerarse como un ambiente extremo, debido a que más del 80% de ella presenta temperaturas por debajo de 5 °C. Además, si exploramos el pasado geológico de nuestro planeta, las condiciones en las que la vida se originó y desarrolló eran a todas luces extremas, y las primeras formas de vida fueron, en efecto, extremófilas.

Los organismos extremófilos suelen clasificarse de acuerdo con las condiciones de los ambientes donde viven. Así, por ejemplo, los organismos acidófilos son aquellos que se desarrollan en ambientes muy ácidos, con valores de pH por debajo de cinco, y los termófilos son los que se desarrollan a temperaturas superiores a 45 °C. Sin embargo, esta clasificación no es exclusiva y muchos pueden ser agrupados en múltiples categorías. Por ejemplo, organismos que viven en las grandes profundidades del mar pueden ser considerados termófilos y barófilos —que prefieren condiciones de altas temperaturas y presiones respectivamente—.

Casi todos los seres vivos que habitan nuestro planeta dependen de la luz solar para subsistir, puesto que la energía lumínica constituye uno de los tres requisitos indispensables —luz, agua y dióxido de carbono— para que se realice la fotosíntesis, proceso mediante el cual los vegetales —organismos autótrofos— producen los azúcares o carbohidratos simples a partir de los cuales se construyen los tejidos y se genera el crecimiento de las plantas. De esta manera se elabora la biomasa vegetal, el primer eslabón de la cadena trófica.

Los animales —organismos heterótrofos— no obtienen directamente de la luz solar la energía necesaria para sus procesos vitales, sino que la consiguen indirectamente al consumir la biomasa producida por las plantas, bien sea alimentándose de ellas, como lo hacen los herbívoros, o consumiendo otros animales, como corresponde a los carnívoros. Los carbohidratos y otros compuestos moleculares son inicialmente producidos por los vegetales, para luego ser transformados en cada eslabón de la cadena; al liberar la energía solar almacenada en éstos, los animales la utilizan para sus procesos vitales. En suma, la vida es casi inconcebible sin la luz.

Sin embargo, en muchos lugares de nuestro planeta hay ambientes donde la vida es posible e incluso se manifiesta de forma exuberante en lugares donde hay ausencia de luz. Entre ellos, los mejor conocidos y fascinantes por lo misteriosos, son los sistemas subterráneos de las cavernas o cuevas.

El origen de las cavernas

La formación de las cuevas o cavernas —fenómeno denominado espeleogénesis— generalmente se debe a la abrasión del hielo o de corrientes de agua que erosionan las rocas; a actividades químicas, como la acción de ciertas bacterias que son capaces de carcomerlas, o a fuerzas tectónicas e influencias atmosféricas.

La mayoría de las cuevas se forman en terrenos donde el sustrato predominante está constituido por caliza, dolomita —roca caliza con alto contenido de magnesio— o rocas de yeso, las cuales se disuelven lentamente ante la presencia de agua ligeramente ácida en un proceso conocido como karstificación. La lluvia, al absorber dióxido de carbono de la atmósfera a medida que cae, reacciona con éste y produce ácido carbónico, que reduce ligeramente el potencial de hidrógeno o pH —medida de la acidez o alcalinidad de una disolución— del agua y la vuelve un poco ácida. El agua se filtra por el suelo a través de grietas y fracturas y su acidez es suficiente para disolver paulatinamente los cristales de roca caliza que encuentra a su paso. El continuo flujo de agua va esculpiendo gota a gota, una galería que con el transcurso del tiempo se ensancha y eventualmente se conecta con otras galerías y crea, a la larga, un intrincado laberinto de túneles. El límite de profundidad hasta el cual el agua puede filtrarse y excavar el sustrato, está generalmente determinado por una zona en la cual las rocas están completamente saturadas de agua o donde termina la capa de roca caliza y comienza un estrato de rocas impermeables de distinta naturaleza. En esta zona, el agua solamente puede fluir en sentido horizontal o a lo largo de un plano levemente inclinado, según el ángulo en que estén dispuestos los estratos rocosos, lo que explica la orientación predominantemente horizontal de muchas cavernas. Este tipo de espeleogénesis puede tomar decenas de miles de años, hasta que las galerías adquieran una dimensión lo suficientemente grande como para que pueda otorgárseles el apelativo de cavernas.

En el interior de las cavernas originadas por procesos de karstificación suelen formarse estructuras fantásticas, denominadas genéricamente ornamentaciones, que están constituidas por minerales depositados en sitios donde el agua infiltrada en las rocas gotea constantemente. En el transcurso del tiempo, estos minerales se endurecen y forman estructuras sólidas de diversas formas y tamaños. Las estalactitas, por ejemplo, son estructuras que cuelgan del techo de las cavernas como si fueran enormes colmillos. Las estalagmitas, al contrario, son estructuras cónicas que se elevan verticalmente desde el suelo. En ocasiones, estalactitas y estalagmitas se encuentran y se fusionan para dar lugar a columnas que parecen soportar el techo de la caverna. Otras ornamentaciones comunes son las oquedades en el piso o en el techo, a manera de claraboyas, las cornisas de textura lisa y resbalosa adosadas a las paredes de la caverna, o las que parecen cortinas ondulantes y arrugadas que cuelgan del techo.

Los lugares donde abundan las cavernas labradas en roca caliza se denominan paisajes kársticos, y son muy comunes en todos los continentes del mundo, así como en muchas islas cuyo origen está relacionado con arrecifes de coral que resultaron emergidos por la actividad tectónica o por el descenso del nivel del mar. Las penínsulas de La Florida y de Yucatán y las islas de Cuba y Jamaica, entre otras, están dominadas en gran parte por paisajes kársticos.

Otro tipo de cavernas denominadas primarias o singenéticas, tiene su origen en la actividad volcánica. Durante las erupciones, conforme la lava sale del foco eruptivo, fluye por el terreno siguiendo la trayectoria que menor resistencia ofrezca —la línea de máxima pendiente de la ladera o cauces fluviales—; entonces, las capas exteriores de la colada de lava se enfrían y se endurecen formando un ducto con paredes de basalto, mientras que la lava viscosa fluye en el interior a través de ellos. Las paredes de basalto aíslan el calor de la lava en el interior de la colada, le permiten avanzar mayores distancias y tras el evento eruptivo, el interior de los tubos queda vacío y se forma una cueva, cuya forma y tamaño dependen de la pendiente, del tipo de terreno preexistente y de la viscosidad de la lava. Las cuevas volcánicas se encuentran en muchos lugares del mundo donde existen volcanes; algunas de las mejor conocidas y más visitadas se localizan en Hawaii —caverna Kazumura, en las faldas del volcán Kilauea, con 65 km de longitud, una de las más largas del mundo—, en el sur de Chile, en Corea del Sur y en las faldas del volcán Teide, en la isla canaria de Tenerife.

Aunque de dimensiones generalmente modestas, hay cavernas que se forman por fracturación de las rocas de la corteza terrestre, debido a procesos tectónicos. Otras se forman en las cavidades que se producen cuando el hielo de los glaciares, que está en contacto con la roca, se derrite. Las cavernas marinas son frecuentes a lo largo de muchas costas rocosas, especialmente donde el fuerte oleaje desgasta y excava las rocas del litoral.

La vida en el interior de las cavernas

El hecho de que en la más absoluta oscuridad de las cavernas pueda existir la vida, ha dejado perplejos a naturalistas y científicos desde hace muchos siglos, por diversas razones. En efecto, el ambiente interno de las cavernas plantea muchos desafíos al bienestar y a la supervivencia de la gran mayoría de los seres vivos: oscuridad permanente, alta humedad, escasez de fuentes de nutrientes, ausencia de señales ambientales para regular los biorritmos y sustratos húmedos y resbaladizos. Además, la atmósfera de muchas cuevas contiene mezclas de gases que enrarecen el aire o lo vuelven fétido e irrespirable para muchos animales. Por estas razones las cavernas se consideran, en general, ambientes extremos.

La presencia de microbios extremófilos en muchas cavernas reviste particular interés científico, debido a que el estudio de estos organismos capaces de satisfacer sus necesidades de energía y de nutrientes, a partir de compuestos químicos muy simples, podría arrojar luces sobre las condiciones bajo las cuales pudo haberse originado la vida y sobre el tipo de seres vivos que podrían encontrarse en otros planetas. Algunos extremófilos de las cavernas, utilizan como fuente de energía el sulfuro de hidrógeno que se produce por la descomposición de la materia orgánica, en condiciones ambientales ácidas, proceso mediante el cual estos organismos sintetizan ácido sulfúrico y otros subproductos. El ácido sulfúrico puede contribuir a la degradación y excavación del sustrato rocoso de las cavernas, a la vez que los subproductos pueden servir como nutrientes o fuentes de energía para otros organismos.

Las cuevas también presentan condiciones ambientales muy estables, con variaciones mínimas de temperatura, presión barométrica y concentración de dióxido de carbono, favorables para ciertos organismos, como los animales ectotermos que no pueden regular su temperatura corporal.

Un primer factor fundamental, característico del ambiente de las cavernas, que deben enfrentar los seres que allí habitan es la ausencia de luz, fuente de energía primaria para la inmensa mayoría de ecosistemas y procesos vitales en nuestro planeta. Por lo tanto, ante la inexistencia de luz, la energía necesaria para generar y ensamblar las cadenas alimenticias en las cavernas debe "importarse" de otros ecosistemas del exterior. Algunas de las principales fuentes de energía y nutrientes más comunes son los excrementos, la orina y los despojos de animales cavernícolas como murciélagos, ratas y ciertas aves que salen regularmente al exterior para alimentarse. Algunos desechos orgánicos del exterior —semillas, hojarasca, esporas, polen, humus del suelo, insectos muertos, restos de plantas y animales— pueden ingresar eventualmente a través del viento o de corrientes de agua e incorporarse a las fuentes de alimento.

Muchas semillas que ingresan a las cavernas, generalmente en el tracto digestivo de animales que se alimentan de frutos en el exterior, principalmente murciélagos y guácharos, encuentran en los excrementos de esos animales un sustrato adecuado para germinar y crecer en ausencia de luz; se alimentan inicialmente de sus propias reservas de almidón y grasas y después de germinadas tienen una vida efímera, crecen rápidamente durante unos pocos días alargando sus tallos incipientes y pálidos en busca de luz, pero al no poder realizar la fotosíntesis, una vez agotan sus reservas, mueren; estas son, prácticamente, las únicas manifestaciones de vida vegetal en el interior de las cavernas.

Las cuevas generalmente están habitadas por tres tipos de animales que se diferencian conforme a su vínculo con ella:

• Los troglobios son animales que permanecen toda su vida en el interior de las cavernas, usualmente en la oscuridad total. Algunas especies de grillos, crustáceos y peces se cuentan en este grupo; sus adaptaciones morfológicas son diversas y todas están relacionadas con la ausencia de luz: puesto que no necesitan ver, sus órganos de la vista se han atrofiado o han desaparecido; y como tampoco pueden ser vistos, ni necesitan proteger su piel o su cuerpo de los rayos solares, carecen de pigmentación y suelen tener aspecto translúcido; en el caso de los insectos, las alas son generalmente muy pequeñas o están fusionadas con el cuerpo y sus órganos sensoriales, con los que perciben olores y vibraciones, como antenas, patas y vellosidades, son a menudo exageradamente grandes.
• Los animales troglófilos viven en las cavernas o grutas pero también se encuentran en el exterior. Varias especies de escorpiones, cangrejos, gusanos e insectos pertenecen a este grupo. Estos animales que comúnmente pasan largas temporadas en el interior de las cavernas, incluso en estado de letargo, se pueden reproducir dentro de ellas y alimentarse de animales que proceden del exterior, pero en ocasiones abandonan las cavernas para alimentarse.
• Los troglóxenos pasan parte de su ciclo vital en las cuevas, pero dependen completamente de fuentes alimenticias exteriores, por lo cual se ven obligados a salir regularmente con una frecuencia que determina su biorritmo. Algunas especies de mosquitos y arañas pertenecen a este grupo, pero los animales troglóxenos más conocidos son los murciélagos y los guácharos.

La gran mayoría de los animales cavernícolas son descendientes de especies que se originaron antes o durante la última glaciación —hace aproximadamente 12.000 años—; muchos evolucionaron a partir de animales con pre-adaptaciones o aptitudes para habitar en las cavernas y algunos probablemente se trasladaron allí, en busca de un entorno con temperaturas estables y adecuadas para sobrevivir y reproducirse. Si bien, esa estrategia produjo beneficios, como la disminución de la depredación y de la competencia con las especies del exterior, también tuvo consecuencias evolutivas importantes, ya que se fueron aislando de sus parientes de la superficie y formaron poblaciones separadas que perdieron prácticamente la conexión y el intercambio genético recíproco. Una vez concluido el aislamiento genético de una población cavernícola, ésta desarrolla los rasgos morfológicos que le son más útiles e inicia un proceso de evolución regresiva, es decir, la especie va perdiendo las características que le son ahora inútiles en la permanente y total oscuridad. Es por eso que muchos troglobios han reducido o perdido completamente los órganos de la vista y la pigmentación de la piel.

Cuevas y cavernas en Colombia

En el territorio colombiano se han inventariado alrededor 200 sistemas subterráneos de variado origen y magnitud, aunque se estima que existe al menos una cantidad igual por descubrir. Aunque su distribución geográfica es bastante heterogénea, se evidencia una gran concentración de sistemas de cavernas —alrededor de 160— en una franja de la cordillera Oriental, que abarca porciones de los departamentos de Santander, Boyacá, Cundinamarca y Tolima. Otros sistemas dispersos se encuentran en muchas otras regiones, pero principalmente en los departamentos de Antioquia, Cauca, Cesar, Guaviare, Huila y Sucre, y en la isla de San Andrés.

Salvo algunas excepciones, se conoce poco acerca de las dimensiones, el origen y las características geológicas y biológicas de las cavernas colombianas. La cueva del Edén, en el municipio de Cunday, departamento del Tolima, mide casi un kilómetro de longitud y es posiblemente la caverna de mayor longitud en Colombia. Se estima que el sistema escalonado de grutas y cavernas localizado a lo largo del río Suaza, en el Parque Nacional Natural Cueva de los Guácharos, departamento del Huila, —cuevas del Cuadro, de los Chimbilás, del Hoyo, del Indio y de los Guácharos, algunas de las cuales están interconectadas por túneles y galerías—, suma en total alrededor de 1.500 metros de longitud.

En las cavernas colombianas se ha registrado hasta ahora la presencia de 39 especies de mamíferos, de las cuales 32 son murciélagos troglóxenos o troglófilos, dos son comadrejas troglófilas, dos son borugos o lapas troglófilas, el ñeque y varios roedores, incluyendo la rata espinosa. Además, se han contabilizado 17 especies de aves, entre ellas los guácharos y varios vencejos troglóxenos, una golondrina, el gallito de las rocas y varias especies troglófilas de loros y guacamayas, tres de peces troglobios y cuatro de anfibios troglófilos, incluyendo al sapo común y una ranita de cristal. Entre los animales invertebrados de hábitos cavernícolas se destacan varios insectos, como escarabajos, mosquitos, hormigas y avispas, varias arañas y escorpiones y algunos cangrejos e isópodos, la mayoría de ellos troglobios. Varios de estos invertebrados se alimentan de guano —compuesto principalmente por excrementos de murciélagos y guácharos—, como los escarabajos, las cucarachas y los grillos, pero también los hay carroñeros o consumidores de despojos —algunos isópodos y cangrejos— y depredadores de otros invertebrados o incluso de pequeños vertebrados, como las arañas, los escorpiones y las avispas.

Algunas de las cavernas en Colombia se han convertido recientemente en atractivos turísticos para un creciente número de visitantes. Las grutas y cavernas del Parque Nacional Cueva de los Guácharos son las más conocidas y visitadas, especialmente la del Indio, que posee 11 túneles secundarios y diversas ornamentaciones calcáreas. Las formaciones kársticas del departamento de Santander son frecuentadas por turistas y deportistas de aventura. Se destacan las cuevas del Indio, de Doña Pola y La Antigua, en el municipio de San Gil, esta última con numerosas bifurcaciones y una quebrada subterránea. Especial mención merece el Hoyo del Aire, un "cráter" excavado en la roca calcárea, que se prolonga en su base en una caverna horizontal que tiene 300 metros de diámetro, más de 250 de profundidad y una densa vegetación en el interior.

Otro conjunto de cavernas muy visitado por espeleólogos y turistas es el que está localizado en el oriente del departamento de Antioquia, no lejos del cauce del río Magdalena. La Cueva del Nus, en el municipio de Caracolí, de 220 metros de longitud, con su intrincado sistema de recámaras y salones hasta de 50 metros de ancho y 25 de alto, es célebre por la diversidad de formas y texturas de las estalactitas y las cornisas adosadas a las paredes. No lejos de allí, en los municipios de Sonsón y Puerto Triunfo se encuentran la cuevas de la Danta y de los Guácharos y la gruta del Cóndor, surcadas por quebradas de agua cristalina y cuyas paredes de mármol blanco veteado de tonos grises las hace particularmente interesantes.

En el municipio de Toluviejo, departamento de Sucre, existe una serie de siete cavernas y grutas —La Merced, Clara, Del Caimán, Del Cáñamo, Del Volcán, Mansión del Hongo, Iglesia o de Colosó— que en años recientes se han ido convirtiendo igualmente en atracción turística. Se trata de un sistema de túneles y galerías excavado en roca coralina; tras una secuencia de ascensos y descensos relativos del nivel del mar, los arrecifes de coral que bordeaban la costa resultaron finalmente emergidos y sus esqueletos fosilizados dieron origen a rocas permeables y semipermeables expuestas a la erosión del agua.

La tierra es una poderosa máquina que se mantiene en permanente actividad, impulsada por la energía nuclear liberada por la desintegración de los elementos radioactivos —uranio, potasio, torio, plutonio, entre otros— presentes en su núcleo sólido. Las enormes cantidades de calor generadas por éste, mantienen en estado líquido y en continuo movimiento, el magma del manto superior o astenosfera, que se encuentra justo debajo de la corteza terrestre. Las erupciones volcánicas y los sismos son quizás las manifestaciones más contundentes de la geodinámica del planeta, pero existen muchos otros fenómenos cotidianos que evidencian la poderosa energía interna que reina bajo su superficie: son los llamados fenómenos geotérmicos, entre los que se encuentran fumarolas, manantiales calientes, solfataras, géiseres y fuentes hidrotermales, los cuales se pueden observar en muchos lugares de la Tierra.

Los fenómenos geotérmicos

Gracias a las minas en socavones y a la construcción de pozos profundos, se ha podido establecer que la temperatura de la Tierra aumenta con la profundidad, fenómeno conocido como gradiente geotérmico. El incremento de este gradiente es del orden de 25 a 30 °C por kilómetro, aunque en ciertas zonas puede alcanzar valores superiores a los 150 °C por kilómetro.

Los fenómenos geotérmicos se presentan en toda la corteza terrestre, pero tienen mayor intensidad en áreas que, por lo general, están relacionadas con los bordes de las placas tectónicas y con la actividad volcánica, aunque también son frecuentes en lugares donde hay yacimientos de minerales, puesto que muchos de estos fluidos pueden transportar metales preciosos y metaloides.

El fenómeno geotérmico más conocido es el hidrotermalismo, que es el conjunto de manifestaciones que tienen lugar donde brota agua del suelo con temperaturas superiores a las del ambiente circundante. De acuerdo con su origen, se puede clasificar como volcánico o magmático, cundo se produce en filones metálicos o eruptivos de magma ascendente; se llama tectónico, telúrico o meteórico, cuando proviene de depósitos de agua subterránea que se ha infiltrado a través de fallas geológicas, o grietas que se encuentran en capas más o menos profundas del subsuelo, las cuales generan altas temperaturas por la fricción.

Independientemente de su origen y temperatura, los diferentes tipos de manantiales de aguas termales y calientes, a veces asociados con expulsión de cierta cantidad de minerales y gases, son fenómenos hidrotermales. Cuando el agua emana del suelo, principalmente en estado líquido y con un flujo constante, el fenómeno se denomina manantial o fuente termal; si el flujo es constante pero involucra una mezcla de vapor y otros gases, recibe el nombre de fumarola y cuando, además, emana una cantidad considerable de ácido sulfhídrico y precipita azufre en la periferia, se denomina una solfatara. Los géiseres —del verbo islandés geysa, emanar— son también manantiales calientes que presentan actividad intermitente o periódica, debido a un proceso especial de sobrecalentamiento, desfogue y recarga que da lugar a la expulsión violenta de una columna de agua y vapor. Un tipo especial de manantial hidrotermal es el que acontece en ciertas zonas de los fondos oceánicos a profundidades considerables; son las llamadas fumarolas o ventilas submarinas.

Un fenómeno geotérmico muy especial es el conocido como diapirismo de lodo —del griego diapeirein, atravesar, perforar—, que es un proceso de ascensión de lodos acuosos originados en rocas sedimentarias, que fluyen a través de rocas subyacentes más densas y recientes. Sometidos a presión, los lodos ligeros penetran en las fracturas de las rocas superiores y las atraviesan, para luego aflorar lateralmente a la superficie y formar un "volcán" de lodo. La zona costera del Caribe colombiano es una de las regiones del mundo donde el diapirismo de lodo se manifiesta profusamente. El volcán de lodo El Totumo, cerca de Galerazamba, el de Turbaco, cerca de Cartagena, ambos en el departamento de Bolívar, y el de Arboletes, en la costa del departamento de Antioquia, son los más conocidos y representan un gran atractivo turístico.

Muchos de los fenómenos geotérmicos constituyen ambientes extremos debido a las altas temperaturas, a la elevada concentración de minerales, a la acidez del agua y a la presencia de gases tóxicos. No obstante, en estos ambientes se han desarrollado organismos que no sólo son capaces de soportar temperaturas muy elevadas, sino que en ocasiones constituyen la base de la cadena alimentaria de verdaderos ecosistemas.

Aunque no constituye un fenómeno geotérmico por sí misma, la composición del agua de las lagunas formadas en los cráteres de los volcanes, que está relacionada con los compuestos exudados de los cráteres y las solfataras volcánicas, genera un ambiente extremo para la gran mayoría de organismos acuáticos.

La vida en las aguas termales

Independientemente de su origen magmático o tectónico, las aguas termales o calientes que afloran a la superficie, proceden de capas subterráneas que se mantienen a temperaturas elevadas. Las aguas magmáticas emanan generalmente en la cercanía de volcanes, son más mineralizadas y su temperatura es más elevada que la de las telúricas —generalmente por encima de 50 °C—. Los elementos más comúnmente encontrados en estas aguas son arsénico, boro, bromo, cobre, fósforo y nitrógeno.

Las aguas de origen tectónico o aguas telúricas emanan por lo general en zonas surcadas por fallas geológicas y suelen ser ricas en bicarbonatos y sales de sodio y calcio. A lo

largo de los planos de falla, el agua lluvia y de escorrentía puede introducirse en las capas subterráneas, donde se calienta en mayor o menor grado según la profundidad que alcance y luego asciende en forma de vapor o de agua caliente enriquecida con minerales. Una característica de las aguas termales y calientes es que se encuentran cargadas de iones negativos que producen un efecto relajante en el cuerpo humano.

Colombia es un territorio privilegiado en términos de abundancia de fuentes termales, tanto magmáticas como telúricas. Las primeras se concentran, como es de esperar, en las regiones volcánicas de la cordillera Andina, principalmente en el departamento de Nariño —Chiles, Cumbal, Galeras y Doña Juana—; en el Macizo Colombiano —Puracé, Sotará, Serranía de los Coconucos—; y en la Cordillera Central, en los departamentos de Huila, Tolima, Quindío, Risaralda y Caldas. Las aguas termales telúricas son abundantes prácticamente en toda la región andina, pero también son frecuentes en la Serranía del Baudó, en la costa de Pacífico.

Como ocurre con los seres humanos, la temperatura más alta a la que pueden sobrevivir la mayoría de animales y plantas es de aproximadamente 40 °C, aunque algunos peces poecílidos, como los guppy, que han sido observados en piscinas termales en Costa Rica y Colombia —en el municipio de Pandi, departamento de Cundinamarca— soportan temperaturas superiores. Muchos insectos y crustáceos se sienten cómodos incluso hasta los 50 °C y ciertas plantas y hongos sobreviven a los 60 °C. Por encima de esta temperatura los únicos organismos que logran sobrevivir son algunas bacterias y arqueas.

Un grupo común en las aguas termales, cuando no son muy ácidas, son las cianobacterias, organismos que obtienen la energía del sol mediante la fotosíntesis, producen oxígeno como las plantas y su límite superior de tolerancia a la temperatura es de unos 70 °C, por lo que se las puede encontrar en la mayoría de las fuentes termales. Son generalmente de color verde, pero algunas pueden ser amarillas y rojizas, debido a la presencia de pigmentos que enmascaran la clorofila y protegen las bacterias de la radiación ultravioleta. Alfombras flotantes de cianobacterias son frecuentes en las pozas termales.

En aguas con una temperatura superior a los 70 °C, solamente pueden desarrollarse ciertas bacterias termófilas no fotosintéticas, como Thermus aquaticus, originalmente identificada en una fuente termal en el Parque Nacional de Yellowstone en Estados Unidos. Este termófilo, ahora fabricado artificialmente, suministra la enzima utilizada en la técnica de replicación del ADN de una amplia variedad de fuentes.

Chimeneas en el fondo del mar

Descubiertas por primera vez en 1977 en el fondo oceánico, cerca de las Islas Galápagos, a 2.500 m de profundidad, las fuentes, ventilas o fumarolas hidrotermales submarinas se encuentran en todos los océanos del mundo, entre 1.800 y 4.500 m bajo el nivel del mar. Hasta hoy, más de 100 fuentes hidrotermales se han documentado, en su mayoría localizadas a lo largo de cadenas montañosas de volcanes submarinos llamadas dorsales oceánicas, donde el agua fría del fondo marino penetra en la corteza terrestre a través de fisuras, se calienta al entrar en contacto con la roca caliente del manto —con temperaturas superiores a 1.200 °C— y al mezclarse con agua magmática, hace que los metales y sulfuros de las rocas se disuelvan. Este fluido caliente, cuya temperatura alcanza los 400 °C, que va cargado de sulfhídricos, hidrógeno, manganeso y metales, asciende a la superficie del fondo marino y cuando entra en contacto con el agua circundante, fría y oxigenada, los metales y sulfhídricos disueltos se precipitan, dando al fluido un apariencia similar a la del humo. Las partículas que se depositan sobre el fondo marino, forman chimeneas que pueden llegar a los 45 m de altura.

Se han identificado más de 500 especies de animales en las ventilas hidrotermales. Muchas de ellas son exclusivas de estos lugares y no son capaces de sobrevivir fuera de ellos. En las ventilas del Pacífico Oriental abundan gusanos tubícolas gigantes que llegan a medir hasta 1,5 metros de largo, grandes almejas de color blanco y mejillones dorados. En el Atlántico y en el Índico, las ventilas están dominadas por agregaciones densas de camarones y mejillones. Algunas estrellas de mar, cangrejos, caracoles, pulpos y ciertos peces, son exclusivos de estos ambientes.

Entre los organismos capaces de sobrevivir y soportar las temperaturas más altas, se encuentran las arqueas Pyrolobus fumarii y Strain 121. La primera de ellas vive en las profundidades del océano alrededor de las ventilas hidrotermales y es capaz de reproducirse a una temperatura hasta de 113 °C. La cepa 121, descubierta recientemente, ostenta hasta ahora el récord de tolerancia a altas temperaturas, pues puede desarrollarse a 121 °C.

La fauna de las fuentes hidrotermales vive y se desarrolla independientemente de la luz solar. Aquí, las bacterias y arqueas constituyen la base de la cadena alimenticia, puesto que remplazan la función de las plantas verdes. En lugar de usar la energía solar para producir materia orgánica mediante fotosíntesis, estos microorganismos aprovechan la energía de los compuestos químicos que emanan del interior de la Tierra —quimiosíntesis—.

Aunque la presencia de ventilas hidrotermales no ha sido comprobada en las áreas oceánicas de Colombia, es probable que este tipo de manifestaciones se encuentre en zonas profundas del Pacífico colombiano, especialmente al oeste de la isla de Malpelo, a lo largo del límite entre las placas tectónicas de Cocos y Nazca. Los rasgos geológicos y la actividad de la corteza oceánica en esa zona no parecen diferir mucho de los que se encuentran en inmediaciones de las islas Galápagos, donde han sido detectadas una docena de fuentes hidrotermales.

Lagunas volcánicas encantadas

En ocasiones, las concavidades de los cráteres o calderas de los volcanes acumulan el agua lluvia, lo que da lugar a la formación de lagos. El nivel del agua asciende hasta que se alcanza un equilibrio entre la cantidad de agua que entra y la que se pierde por evaporación, filtración en el subsuelo, fugas superficiales o desbordamiento. A veces, estos lagos cubren solfataras y fumarolas activas que saturan el agua con gases sulfhídricos, los cuales la vuelven ácida y le dan una característica tonalidad verde.

En Colombia, la Laguna Verde del volcán Azufral, en Nariño y la Laguna Verde del Nevado del Cisne, entre los volcanes nevados del Ruiz y Santa Isabel, en el Parque Nacional Natural Los Nevados, son cuerpos de agua formados en los cráteres de volcanes. La tonalidad verde esmeralda, la acidez y el olor azufrado de sus aguas, evidencian que en el fondo de estos lagos se encuentran respiraderos volcánicos que emanan gases y minerales de azufre.

Las condiciones para la vida acuática en estos lagos son poco amigables, debido precisamente a la acidez y al contenido de compuestos tóxicos para la mayoría de organismos. La presencia de cadáveres y esqueletos de pájaros y ratones, dispersos en las orillas, indican la naturaleza tóxica de sus aguas. Sin embargo, existen algunas algas y bacterias acidófilas que se desarrollan allí, como el alga Cyanidium caldarium. Los tipos más acidófilos de bacterias y arqueas están presentes donde predominan los compuestos de azufre, lo cual no resulta extraño si se tiene en cuenta que el origen de las condiciones muy ácidas está relacionado generalmente con la transformación química del azufre. Ejemplos de organismos acidófilos comunes, son Alicyclobacillus acidocaldarius y Sulfolobus acidocaldarius.

Aunque el término "desierto" (del lat. desertus) se utiliza para designar un lugar despoblado, solo o inhabitado, desde el punto de vista biogeográfico se define como un área en la cual el agua es escasa, o donde hay un déficit hídrico que no permite el desarrollo normal de la vegetación. Se trata de regiones áridas en las que por lo general caen menos de 250 milímetros de lluvia al año, o de zonas donde la tasa de evaporación potencial —cantidad máxima posible de humedad que puede perder un suelo completamente cubierto por vegetación, en el supuesto caso de no existir limitación de agua—, es dos veces mayor que la precipitación.

Existen muchos tipos de desiertos que pueden agruparse en cuatro grandes categorías: subtropicales y tropicales, también llamados desiertos cálidos, que son los lugares donde el aire y el suelo registran las mayores temperaturas en el planeta y la tasa de evaporación es la más elevada. Los desiertos templados costeros, aunque pueden localizarse a la misma latitud que los subtropicales, presentan temperaturas medias mucho más moderadas, debido a la influencia de corrientes oceánicas frías. Los desiertos fríos de invierno, que se caracterizan por diferencias marcadas de temperatura entre las épocas estivales e invernales, las cuales pueden variar entre 38 °C en verano y —12 °C en invierno. Las tundras de las regiones subpolares también se consideran desiertos debido a la poca humedad del aire ya que ésta, casi en su totalidad, se encuentra en el suelo en forma de hielo. Un tercio de las tierras del planeta —alrededor de 25 millones de kilómetros cuadrados— son zonas desérticas y semidesérticas y la mitad de ellas son regiones áridas.

Todos los desiertos presentan condiciones extremas para los seres vivos en cuanto a variaciones en la temperatura diaria y sequedad de la atmósfera. En muchos casos, además, los suelos son inestables y escasos en nutrientes y el viento puede causar tormentas de arena que tienen un efecto abrasivo considerable.

Los desiertos cálidos

Los desiertos subtropicales y tropicales son los lugares más secos y cálidos de la Tierra. Su distribución general en el mundo está estrechamente vinculada con la circulación atmosférica planetaria y la disposición de las masas de tierra y agua. La mayoría de los desiertos cálidos se encuentra entre las latitudes 15° y 35° de ambos hemisferios; es decir, a lo largo de los trópicos de Cáncer y Capricornio y son los lugares de la Tierra donde se registran las temperaturas medias anuales más altas, debidas a la perpendicularidad con que inciden los rayos solares sobre la superficie del suelo durante la mayor parte del año y a la escasa cobertura de nubes debido a las corrientes de aire descendentes, las cuales son propias de las zonas de alta presión atmosférica. Los cielos despejados permiten una altísima insolación durante el día, pero en las noches facilitan la disipación del calor hacia el espacio, lo cual enfría el aire del desierto. La entrada de altos niveles de energía solar durante el día y la salida de ésta durante la noche, se traduce en una variación térmica diaria extremadamente grande —con diferencias de hasta 30° C entre las temperaturas diurnas y nocturnas.

En los desiertos cálidos, la temperatura promedio mensual nunca es inferior a 18 °C, y en muchos lugares pueden presentarse meses consecutivos con temperaturas medias mensuales alrededor de 30 °C. En las zonas centrales de los grandes desiertos subtropicales como en el sur de Libia en el Sahara, las temperaturas diurnas pueden llegar frecuentemente a 50 °C y ocasionalmente alcanzar los 57 °C.

En este tipo de desiertos las lluvias son escasas, irregulares y poco predecibles. Las precipitaciones anuales son inferiores a 250 mm y a menudo toda la lluvia de un año puede caer en unos pocos aguaceros. Los principales desiertos cálidos del mundo son el Sahara, que es el más extenso y se extiende hacia el oriente para dar lugar al desierto Arábigo; el Gran Desierto Central de Australia y los desiertos de Sonora y Chihuahua, estos últimos en Norteamérica.

Aunque en Colombia existen diversos enclaves secos, principalmente en valles transversales de la región andina —Cañón del Chicamocha, Cañón del Patía y Cañón del Dagua, entre otros— y en algunos lugares de los valles interandinos, como el llamado desierto de La Tatacoa en el departamento del Huila, que se caracterizan por la relativa escasez de lluvia, las elevadas temperaturas y el desarrollo limitado de la vegetación, los niveles de sequedad y el régimen térmico de estos lugares no son tan extremos como los que imperan en los desiertos tropicales cálidos propiamente dichos. El único lugar del país donde se presentan condiciones realmente desérticas, o sea donde el régimen de temperaturas, la cantidad y distribución anuales de lluvia y el índice de aridez evidencian a todas luces condiciones áridas e incluso hiperáridas, se encuentra en el extremo septentrional del territorio continental, en el norte de la península de La Guajira.

El Desierto Guajiro

El Desierto Guajiro hace parte del Cinturón Árido Pericaribeño, una franja climática muy seca ubicada en el extremo septentrional del continente suramericano, que colinda con el mar Caribe y se extiende desde la península de La Guajira, en Colombia, hasta la península de Araya, en el oriente de Venezuela, incluyendo gran parte del estado venezolano de Falcón, la península de Paraguaná y las islas de Aruba, Bonaire, Curazao, Tortuga y Margarita. A pesar de la cercanía del mar, esta franja costera y de islas recibe el influjo desecante de los vientos alisios que soplan casi permanentemente de oriente a occidente y de las masas descendentes de aire seco.

La porción localizada al extremo norte de la península de La Guajira, comúnmente denominada Alta Guajira, es la única región de Colombia donde imperan verdaderas condiciones áridas e hiperáridas. Allí, las cantidades anuales de lluvia, que oscilan entre 125 y 400 mm, están concentradas en los meses de septiembre a noviembre, es decir, que se presenta un déficit hídrico durante nueve o 10 meses al año, temporada en la que las temperaturas medias mensuales varían entre 27 y 29,5 °C. Los vientos alisios soplan del nororiente la mayor parte del año, a veces con velocidades que superan los 35 km/h y aunque contribuyen a moderar considerablemente las altas temperaturas, aumentan la evaporación y resecan el suelo. Las temperaturas diurnas pueden alcanzar los 40 °C y en las noches pueden descender por debajo de 20 °C.

La vegetación muy poco densa de esta región forma matorrales espinosos dominados por hierbas, plantas rastreras, cactáceas y arbustos dispersos y achaparrados como el trupillo, el chaparro amargo o carúa y el algodón lechero.

En el extremo norte de la península, que colinda con el litoral, las condiciones áridas se hacen aún más extremas y el terreno pedregoso da paso a un paisaje dominado por el amarillo intenso de la arena apilada por el viento, en dunas que alcanzan alturas hasta de 20 metros y cambian su disposición a lo largo del tiempo; debido a que la arena que las forma está en continuo movimiento, las dunas reciben también el nombre de arenas nómadas. La inestabilidad de las arenas prácticamente impide el asentamiento de cualquier tipo de vegetación, pero esporádica y transitoriamente algunas hierbas y plantas rastreras, como la campanilla, logra crecer sólo en los "valles", entre las dunas, cuando el suelo ha logrado retener algo de humedad después de las lluvias.

Dadas las condiciones extremas de las zonas más áridas del desierto guajiro, la fauna es escasa. Los anfibios, como los sapos común y de Humboldt son poco frecuentes, pero varias especies de lagartijas y serpientes, como la cascabel y la coral son relativamente comunes. Entre los pocos mamíferos se destacan los murciélagos, el conejo sabanero, el zorro cangrejero, el oso melero y algunos roedores pequeños; entre las aves sobresalen el cardenal guajiro, especie endémica de esta región, el turpial real, el cardonero y los halcones. Escorpiones, hormigas, avispas, abejorros y algunas mariposas completan la fauna que puede encontrarse en estos parajes.

Adaptaciones y estrategias para sobrevivir en el desierto

La falta de agua y las altas temperaturas crean problemas de supervivencia para todos los organismos del desierto. Los procesos biológicos de los tejidos de los animales y las plantas, sólo pueden funcionar dentro de intervalos de temperatura relativamente estrechos, más allá de los cuales los procesos vitales se vuelven difíciles y los organismos no pueden vivir por mucho tiempo. En combinación con la escasez de agua —el líquido esencial para mantener la vida—, la supervivencia en el desierto puede convertirse en algo muy complejo de sostener.

La mayoría de los animales de regiones áridas han desarrollado mecanismos, tanto fisiológicos como de comportamiento, para resolver los problemas de calor y falta de agua. A fin de evitar el exceso de calor, ciertas aves como los colibríes que polinizan las flores de algunos cactus, visitan las zonas más áridas solamente durante las primeras horas del día y luego se desplazan a lugares más frescos en zonas con mayor cobertura de arbustos, para evitar las horas de más alta temperatura. Algunos mamíferos y reptiles son crepusculares, es decir, sólo son activos al anochecer y al amanecer y otros son completamente nocturnos, como los murciélagos, los zorros y muchos roedores, que restringen todas sus actividades a las etapas más frías de la noche, en tanto que descansan en madrigueras o a la sombra de los matorrales durante el día.

Los anfibios, puesto que ponen sus huevos en charcas y estanques, son animales íntimamente ligados a la presencia de agua, por lo que son muy raros en zonas desérticas. Sin embargo, algunas especies como el sapo común permanecen en letargo bajo el suelo la mayor parte del tiempo y salen a la superficie sólo cuando aparecen las lluvias y se forman las charcas. Las lagartijas suelen ser activas incluso durante las horas en que los rayos del sol son más inclementes, pero se mantienen en las zonas sombreadas; cuando necesitan desplazarse sobre las superficies insoladas y muy calientes, lo hacen a gran velocidad para evitar el contacto prolongado de sus patas con el suelo. Estas últimas pueden incluso ser más largas que las de sus parientes de zonas húmedas, lo que les permite absorber menos calor. La coloración de los animales del desierto —insectos, escorpiones, lagartos y zorros— es generalmente más pálida que la de sus parientes que habitan en ambientes no desérticos. Esto no sólo asegura que el animal absorba menos calor del ambiente, sino que ayuda a que sea menos visible para los depredadores.

Los mecanismos que han desarrollado algunos animales de regiones áridas para retener el agua son muy elaborados. Algunos lo hacen refugiándose en madrigueras durante el día. Los reptiles y algunas aves excretan los desechos metabólicos en forma de ácido úrico, un compuesto blanco insoluble, con lo cual pierden muy poca agua. En cambio, los mamíferos excretan urea, un compuesto soluble que implica una considerable pérdida de agua, por lo que necesitan tener acceso regularmente a fuentes de agua dulce.

Los animales herbívoros que viven en zonas muy áridas —roedores, insectos, lagartijas— obtienen por lo general el agua directamente de las plantas que consumen, en particular las suculentas, como los cactus. A su vez, los murciélagos, las aves insectívoras, las serpientes y otros lagartos obtienen el agua cuando consumen sus presas.

Las plantas también han desarrollado mecanismos complejos para sobrevivir en condiciones extremas de calor y sequedad. Muchas han modificado ostensiblemente su estructura física y se denominan plantas xerófitas. Entre ellas se encuentran los cactus, que tienen la capacidad de almacenar agua en sus tallos y han reducido sus hojas a espinas para evitar la transpiración e impedir que los animales herbívoros accedan con facilidad a sus suculentos tallos. Además, muchos cactus secretan una cera que contribuye a sellar su superficie para retener la humedad. Otras plantas denominadas freatófilas, desarrollan raíces muy largas para acceder a la humedad en zonas donde el nivel freático del agua no se encuentra muy profundo. El trupillo y otras leguminosas son arbustos que han adoptado esta estrategia.

Ciertas plantas del desierto son efímeras; germinan solamente durante o después de la estación de lluvias y luego completan su ciclo reproductivo rápidamente. Su floración ocurre usualmente de manera explosiva durante unos pocos días o semanas; son polinizadas principalmente por abejas, abejorros o mariposas y producen gran cantidad de semillas que se dispersan con el viento; son resistentes a la sequía y pueden permanecer latentes en el suelo hasta la próxima temporada de lluvias.

La gente del desierto

Quienes han vivido en y alrededor de los desiertos desde tiempos inmemoriales, han adaptado sus actividades y el uso de los recursos naturales a las condiciones fundamentales que imponen las condiciones extremas. Las escasas precipitaciones, esenciales para el crecimiento y la reproducción de plantas y animales, para el pastoreo y la agricultura, son un factor primordial que el hombre tiene muy en cuenta en sus faenas periódicas. Las altas temperaturas y los fuertes vientos también influyen en la vida de la gente en los desiertos. Sus adaptaciones a estos elementos no son muy distintas a las de los animales y las plantas; las morfológicas y fisiológicas son relativamente pocas, pero las de comportamiento, culturales y tecnológicas son muchas.

Aunque limitados, los principios fisiológicos reguladores, como el intercambio de calor en los animales y las plantas, son también pertinentes para la termorregulación de los humanos. A diferencia de los grandes mamíferos, los seres humanos no jadean en respuesta al calor, sino que sudan profusamente; ningún otro animal tiene una manera tan eficiente para provocar el enfriamiento del cuerpo. El estrés por calor, debido al aumento de la temperatura corporal, exacerbado por la deshidratación, puede conducir a la pérdida temporal del conocimiento, a la interrupción de la sudoración, a la insuficiencia circulatoria y a la muerte. En general, los factores esenciales para el ser humano en los desiertos son el suministro suficiente de agua y la protección de la radiación solar directa.

Los humanos son capaces de prosperar en el desierto tan solo modificando su microambiente. Las soluciones van desde el uso de refugios naturales —cuevas, árboles de sombra— a la utilización de ropa conveniente, la construcción de viviendas adecuadas y desde hace algún tiempo, el uso de aire acondicionado. Igualmente, adaptaciones de comportamiento, culturales y tecnológicas han sido desarrolladas para garantizar alimentación, agua y refugio. El resultado de éstas ha conducido a la puesta en práctica de tres modos de vida muy generalizados: la caza y la recolección, el pastoreo nómada de ganado y la agricultura de regadío. Aunque estos estilos de vida se siguen practicando hoy en día, en muchas regiones desérticas han sido profundamente modificados por la tecnología moderna.

La protección contra las temperaturas extremas de los desiertos es una consideración importante en el diseño del vestido. El traje de lana ligera de los beduinos es una excelente solución para contrarrestar las variaciones extremas de temperatura en el Sahara, pues reducen la pérdida de agua por evaporación y conservan el calor corporal. Las holgadas mantas de las mujeres indígenas de la etnia wayuu, que viven en el desierto guajiro, son igualmente prendas eficientes para reducir la evaporación y regular la temperatura corporal. Para protegerse del sol, las mujeres wayuu también acostumbran embadurnarse el rostro con una mezcla de grasa de cabra y polvos de color negro que obtienen de un hongo que crece en la región durante el invierno. Aunque parece contradictorio, algunos pobladores de regiones desérticas cálidas, como los San en Sudáfrica y los aborígenes de Australia, han optado por usar poca ropa. Esta misma costumbre se observa en los varones wayuu del Desierto Guajiro.

El calor y la aridez son también importantes en relación con la vivienda. Los principios físicos que rigen el diseño de las viviendas permanentes en regiones desérticas son bien conocidos: paredes gruesas y ventanas pequeñas para protegerse del calor del día, aunque restringen la circulación de aire fresco durante la noche. Esto explica el hecho de que los habitantes de muchos desiertos cálidos prefieran dormir fuera de sus viviendas o bajo enramadas sencillas. Los vientos fuertes son también un factor de consideración, ya que incrementan la evaporación. El tipo de poblamiento típico de los wayuu es una ranchería; es decir, un conjunto de cuatro o cinco casas construidas en bahareque estructurado con los tallos secos de un cactus columnar denominado localmente yotojoro, una enramada abierta y un cercamiento de cactus que actúa como resguardo o rompeviento.

El medio acuático —océanos, mares, ríos y lagos— constituye el 73% de la superficie de nuestro planeta y el 90% de la biósfera, es decir del espacio ocupado por los seres vivos; es uniforme en cuanto a variaciones de temperatura y lo suficientemente denso para proporcionar un excelente soporte mecánico a los organismos que viven en él; por esta razón, en los océanos pueden desarrollarse plantas, como ciertas algas pardas que alcanzan más de 100 m de longitud, sin disponer de tejidos leñosos que les sirvan de sostén, o pueden moverse libremente grandes cetáceos, que como la ballena azul, sobrepasan las 150 toneladas, peso que no podría ser soportado por un esqueleto óseo fuera del agua. Esta densidad les permite a muchos organismos vivir cómodamente, suspendidos o flotando.

No obstante, este medio también depara enormes retos de supervivencia a los seres que han escogido desarrollarse en aguas turbulentas, ácidas o profundas, donde además de que el movimiento se hace difícil debido a la presión y a las fuertes corrientes, las características del líquido crean condiciones tan adversas que sólo pueden ser contrarrestadas a través de ingeniosas adaptaciones; a estos organismos se les confiere el apelativo de extremófilos.

La vida en la profundidad del mar

Aunque la profundidad promedio de los océanos es de 3.730 m, algunos valles estrechos y largos, llamados fosas, alcanzan más de los 11.000 m, como ocurre con la fosa de las Marianas, localizada cerca de la isla de Guam en el océano Pacífico occidental, el lugar más profundo del planeta.

En la columna de agua que separa el fondo de la superficie se presenta una gradación importante de factores físicos: la luz, por debajo de los 400 m, desaparece por completo; la temperatura decrece con la profundidad y alcanza valores de 2 a 5 °C por debajo de los 3.000 m, lo cual ocurre incluso en las regiones tropicales; la presión hidrostática —fuerza por unidad de área que ejerce un líquido sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumergido en él— se incrementa extraordinariamente con la profundidad, tanto que por cada 10 m se aumenta en una atmósfera —unidad de presión atmosférica equivalente al peso de una columna de mercurio de 1 cm² por 76 cm de altura—; así, a 10 m es el doble de la que se experimenta al nivel del mar, a 1.000 m es cien veces mayor y en los enclaves más profundos supera las mil veces. En consecuencia, las condiciones ambientales —ausencia total de luz, bajas temperaturas y altas presiones—, por debajo 1.000 m de la superficie se consideran extremas; son aproximadamente las tres cuartas partes del área que ocupan los fondos oceánicos; es decir, más de la mitad de la superficie sólida de nuestro planeta corresponde al mar profundo, que se constituye, así, en el ecosistema más extenso de la Tierra.

El territorio continental de Colombia comprende un área de 1'141.748 km², al cual se suman aproximadamente 590.000 km² de dominios marítimos en el Mar Caribe y 340.000 km² en el Océano Pacífico. En el Caribe colombiano, que tiene una profundidad media de unos 2.200 m y una máxima de un poco más de 4.000 m, cerca del 75% del área se encuentra a más de 1.000 m bajo la superficie. La profundidad media en el Pacífico colombiano es de alrededor de 3.000 m, la máxima es de 3.800 m y más del 85% de su área está por debajo de los 1.000 m. En suma, alrededor de 730.000 km² de los dominios colombianos, un área equivalente al 36,5%, están constituidos por mar profundo. No obstante, pese a que en la última década se han adelantado algunas investigaciones biológicas a profundidades cercanas a los 800 m, el conocimiento del que disponemos sobre las criaturas que habitan a grandes profundidades en los mares colombianos es muy escasa. Sin embargo, dada la homogeneidad del ambiente en el mar profundo, los rasgos esenciales de las criaturas abisales son muy semejantes en todos los océanos del mundo.

Aunque no tiene la cantidad y diversidad de formas de vida que hay en las zonas superficiales de los océanos, el mar profundo no está vacío; posee una vida propia que apenas se empieza a conocer. Puesto que los vegetales, al no contar con luz, no pueden desarrollarse, allí, los únicos seres vivos son animales y debido a que no hay plantas para alimentarse, la única posibilidad consiste en depredarse unos a otros o esperar que caigan, desde la superficie, restos de los animales y plantas que viven en las capas superiores. Hay criaturas asombrosas que se mueven en esas profundidades donde reinan el silencio y la oscuridad absolutos, donde no se siente la acción del viento, del oleaje, ni del sol, de modo que el medio se encuentra casi inmóvil y frío. La musculatura y los medios de locomoción de la fauna que allí habita son débiles y poco eficaces; apenas sirven para producir una lentísima y torpe natación o un perezoso desplazarse sobre el fango que tapiza el fondo; estos seres sólo efectúan los movimientos indispensables para la búsqueda y captura de sus presas o la defensa de sus depredadores, que son tan torpes e ineficaces como ellos. Por el contrario, los órganos del tacto están generalmente muy desarrollados, tanto que en su proceso evolutivo los camarones, cangrejos y langostas que habitan en las profundidades, han adquirido antenas y patas desmesuradamente largas.

Como en el mar profundo el agua no es turbulenta y sólo hay corrientes débiles, los peces no requieren esqueletos sólidos ni musculatura que les ayuden a contrarrestar el movimiento del medio; sus cuerpos son elásticos y blandos, sus huesos flexibles y su carne es gelatinosa. Además, el calcio, elemento principal para la formación de los huesos, es casi nulo en los seres que viven en aguas profundas, puesto que la vitamina D, indispensable para la construcción del sistema óseo, no puede producirse sin luz solar. Pese a la ausencia de ésta, algunos peces tienen ojos inmensos, adaptados no para percibir formas ni colores, sino para reaccionar al más débil destello de luminiscencia; sin embargo, la mayoría de los seres abisales carece por completo de ojos o los tiene muy reducidos.

La bioluminiscencia —proceso mediante el cual los seres vivos producen luz— es una propiedad muy común en la oscuridad del mar profundo; medusas, calamares y peces, entre otros, emiten destellos luminosos que se ven constantemente en los fondos marinos donde nunca llega la luz solar. La mayoría de estos animales emplean los destellos para atraer a sus presas, otros lo hacen para comunicarse entre sí y algunos para atraer a su pareja sexual; muchos peces sitúan su órgano luminoso en el extremo de un apéndice que, a manera de caña de pescar, atrae a sus presas incautas y las acerca a la boca.

El mar profundo está poblado de animales carnívoros y carroñeros que presentan adaptaciones especiales, como enormes quijadas provistas de grandes y afilados dientes y un estómago inmenso y dilatable, capaz de engullir presas de tamaño descomunal, para así almacenar el alimento que requieren durante días; es así como en los encuentros que ocurren al azar en la oscuridad, no es raro que los pequeños devoren a los grandes. Otros peces que viven sobre el fondo del mar profundo, están provistos de aletas desflecadas, cuyos radios se transforman en eficaces órganos táctiles que hacen las veces de bastones de ciego.

En el lodo que cubre el fondo de los océanos también abundan las bacterias que descomponen la materia orgánica y los cadáveres de multitud de organismos marinos, desde los pequeños habitantes del plancton, hasta las grandes ballenas que al morir caen a las grandes profundidades oceánicas.

Aguas inquietas

Como todo fluido, el agua puede experimentar movimiento debido a cualquier fuerza que actúe sobre ella, como ocurre con la gravedad, el viento, los sismos, o los objetos que caen o se desplazan a través de ella; también puede darse el movimiento por la diferencia de gradientes en la densidad de un líquido. El agua contenida prácticamente en todos los reservorios de la superficie de nuestro planeta —océanos, lagos, ríos, lagunas—, está en permanente movimiento, aunque a veces sea imperceptible. En muchos litorales marinos y en los cursos de agua que descienden por las laderas montañosas, el movimiento del agua, generalmente turbulento, es permanente y puede ser tan intenso y violento que se constituye en un ambiente hostil para la mayoría de los seres acuáticos. Es por ello que la diversidad de plantas y animales que habitan en aguas rápidas y muy turbulentas es considerablemente inferior a la que se desarrolla en aguas mansas y de corriente moderada. Sin embargo, algunos organismos han hallado ingeniosas soluciones que les permiten vivir en este tipo de ambientes, donde pueden acaparar el espacio disponible y evadir fácilmente a sus depredadores, debido a la falta de competencia.

La zona litoral marina, esa franja de transición entre la tierra y el mar, que se extiende a lo largo de las costas de continentes e islas, está sometida en muchos lugares al violento y continuo impacto de las olas y a la fuerte turbulencia que éstas generan al descargar súbitamente la energía que han acumulado durante su viaje de cientos o miles de kilómetros a través del océano impulsadas por el viento. Para vivir permanentemente en esta zona se requiere de adaptaciones especiales que posibiliten hacerle frente al estremecedor impacto de las olas sobre el sustrato, a la abrasión que causa el movimiento brusco de sedimentos y otras partículas suspendidas en el agua y al arrastre provocado por las impredecibles corrientes y la turbulencia.

Muchos de los organismos que habitan el litoral rocoso han desarrollado estructuras que les ayudan a aferrarse a sustratos duros, como ocurre con las esponjas incrustantes que secretan un ácido que les permite perforar las rocas y penetrar en ellas, o con las estrellas de mar que se aferran a las superficies duras por medio de incontables ventosas de succión que poseen en sus cinco brazos y con caracoles, chitones y anémonas que se adhieren firmemente a las rocas mediante un "pie" dotado de fuertes músculos. Los mejillones se fijan al sustrato mediante la secreción de un "pegante" fibroso —denominado biso— y lo mismo hacen los percebes, balanos y ostras, que se cementan literalmente a las rocas, con el mismo material que secretan para construir sus conchas —carbonato de calcio—. Para evitar ser arrancadas de las rocas, las algas se anclan a éstas mediante una almohadilla fibrosa de tejido que forma un disco adhesivo.

Los organismos que viven en la zona de rompiente de las playas, como los dólares de arena, ciertas almejas de las familias Tellinidae y Macomidae, entre otras y los lenguados, tienen el cuerpo aplanado y suelen enterrarse en la arena, lo que no sólo minimiza la exposición al impacto de las olas, sino que los oculta de sus enemigos. En la zona de rompiente de los arrecifes coralinos de barrera, donde el fuerte oleaje oceánico descarga grandes cantidades de energía y la abrasión es considerable, las algas, las esponjas, los corales y otros animales coloniales adoptan formas incrustantes que los fijan firmemente al sustrato, o crecen hacia arriba orientando las colonias de tal forma que minimizan la resistencia a las corrientes.

Al igual que los organismos marinos de las zonas litorales batidas por las olas, las plantas y los animales que habitan los torrentes y raudales de las quebradas y los ríos, se han acomodado de maneras muy ingeniosas para evitar ser transportados por la corriente aguas abajo.

Algunas plantas acuáticas se han adaptado a ambientes extremadamente turbulentos, en los que el agua puede alcanzar velocidades vertiginosas, a la vez que han acoplado sus ciclos de vida al ritmo cambiante del nivel de las aguas. Para evitar ser arrancadas y transportadas corriente abajo, su sistema radicular, además de ser muy robusto, se ha modificado en estructuras fijadoras —conocidas como hápteros—, mediante las cuales se adhieren firmemente a las rocas, por lo que se las denomina plantas haptófitas.

Las larvas de algunos insectos como las de la mosca negra, se desarrollan en los torrentes de montaña; sus estructuras especializadas se anclan literalmente a los fondos de piedra donde se alimentan filtrando la materia orgánica y los pequeños organismos que transporta la corriente, mediante unos aditamentos plumosos que poseen cerca de la boca y en caso de ser arrancadas del sustrato, rápidamente secretan una sustancia pegajosa para adherirse a otra piedra. Insectos, como las ninfas de la mosca de mayo, además de tener forma hidrodinámica, se fijan a las rocas por medio de una suerte de garfios que poseen en el extremo de sus patas. De igual forma y con el mismo propósito, algunos cangrejos y camarones de agua dulce cuentan con espinas curvas y uñas en las patas y ciertos insectos acuáticos excavan pequeñas cavidades en la roca o la madera, donde adhieren granos de arena y fragmentos de vegetación alrededor de su cuerpo blando, para protegerse de la turbulencia.

Aquellos organismos que llevan una vida libre y no sésil, como los peces, mediante una asombrosa agilidad generalmente minimizan la posibilidad de ser arrastrados por la corriente. Para ello han desarrollado una musculatura y un diseño anatómico muy particular, como la proporción entre el largo y el ancho del cuerpo: en torrentes y aguas turbulentas, el ancho corporal de los peces suele ser menor al 36% de la longitud total, una fórmula hidrodinámica aparentemente muy exitosa. Otros peces, además, han adaptado la boca —como en el caso de las denominadas "cuchas" de la familia Loricariidae—, o las aletas pélvicas —como algunos peces de la familia de los gobios— para formar un disco de ventosa con el que se sujetan a las piedras; las sanguijuelas y los caracoles emplean esta misma estrategia para contrarrestar el flujo de la corriente y mantenerse en un determinado lugar.

La vida en las salmueras

Algunos ambientes acuáticos que se caracterizan porque la concentración de sales de sus aguas es superior a la que tiene el agua de mar, la cual generalmente no supera el 3,7%, se denominan hipersalinos y según la composición iónica de las sales disueltas en sus aguas, se clasifican en dos grupos: talasohalinos, los que se originan por la evaporación del agua de mar, presentan un pH neutro o ligeramente alcalino y en ellos predominan los iones de cloro y sodio. A este tipo pertenecen —al menos temporalmente— algunas lagunas costeras que pierden el contacto con el mar abierto y sus aguas se vuelven muy saladas debido a la evaporación, como ocurre periódicamente en varias lagunas de la costa Caribe colombiana, especialmente en la península de La Guajira.

Atalasohalinos, los ambientes hipersalinos que presentan una proporción de iones diferente a la del agua de mar y resultan de la disolución de depósitos minerales de sales de origen continental. A este tipo pertenecen los salitrales naturales, como los que se encuentran en algunos parajes de la Amazonia, los lagos salados, como los famosos salares de los Andes en Argentina y Bolivia, el Salt Lake en Utah, Estados Unidos y las charcas de evaporación solar para extracción de sal en las minas.

El agua, cuanto más salada es más densa, debido a que las sales disueltas incrementan su densidad. La salinidad aumenta la tensión superficial y la viscosidad del líquido, reduce su temperatura de ebullición y, lo más importante para los organismos acuáticos, incrementa la presión osmótica que es la que ejerce un líquido sobre una membrana semipermeable para igualar la salinidad que hay a ambos lados de ésta. Puesto que la membrana que recubre las células de los seres vivos es permeable al agua, dichas células no pueden mantener en su interior —en el citoplasma— un grado de salinidad del agua más alto que el que hay a su alrededor, porque esto las llevaría a perder agua hacia el exterior para lograr el equilibrio y morirían deshidratadas. Por consiguiente, los organismos que viven en altas concentraciones de sal deben mantener su citoplasma al menos con la misma salinidad —estado isosmótico— que la del medio extracelular; los organismos halofílicos son los que soportan altas salinidades y se encuentran en equilibrio osmótico con su ambiente; es decir, tienen en su citoplasma la misma concentración de sales que hay en el medio externo.

La capacidad de mantener los líquidos celulares en estado isosmótico con el entorno, cuando éste es extremadamente hipersalino, lo logran sólo unos pocos organismos. Entre los animales, es conocida la Artemia salina, un pequeño crustáceo, común en las lagunas costeras y lagos hipersalinos en casi todo el mundo, que es capaz de vivir en aguas que tienen hasta 25% de salinidad. Pero la Artemia no sobrevive a salinidades por encima del 26%, momento en el que ocurre la saturación del cloruro de sodio, lo que hace que el agua se vuelva tóxica para ella. Sin embargo, existen algunas algas del género Dunaliella y algunas arquebacterias o arqueas, como Halobacterium, que son habitantes autóctonos de ambientes hipersalinos —salitrales naturales, charcas de evaporación solar y lagos salados— en los que la salinidad puede superar el 40% y, por lo tanto, son considerados halofílicos extremos. Estos organismos que son aparentemente permeables a la sal y sus enzimas, están adaptados a condiciones de alta salinidad y requieren de sodio u otro catión para destruir moléculas complejas y así poder alimentarse.

Ríos de aguas ácidas

La concentración de iones de hidrógeno —hidrogeniones— determina el pH o grado de acidez o alcalinidad del agua y sus valores se expresan en relaciones logarítmicas, por lo que la variación de un grado de pH indica una concentración de iones de hidrógeno 10 veces mayor o menor que la anterior. Los valores posibles en el agua pueden estar entre 0 y 14, el pH 7 que está entre ambos extremos, corresponde a valores neutros; por encima de éste los valores son alcalinos o básicos y por debajo, son ácidos. El pH del agua pura y de la que se encuentra en la gran mayoría de los lagos y ríos es neutro o casi neutro, o sea que tiene muy poca acidez o muy poca alcalinidad. El grado de acidez o alcalinidad del medio afecta profundamente a muchos organismos acuáticos, tanto vegetales como animales; la mayoría de los peces, por ejemplo, toleran bien un pH entre 6,8 y 7,2, pero por encima de estos valores o bajo ellos, son pocas las especies que prosperan.

Por diferentes circunstancias, como aportes de ácido sulfúrico y nítrico a través de la lluvia ácida, extracción minera en suelos ricos en pirita, aportes de origen volcánico o lavado de suelos ricos en materia orgánica, entre otros, el agua de algunos ríos puede tener valores de pH considerablemente inferiores a 7.

El caso más extremo conocido de un curso de agua ácida, con un pH cercano a 2, es el del río Tinto, en la provincia de Huelva, España; es un riachuelo de más de 90 kilómetros de longitud, por el que fluyen aguas rojas y tintadas que surgen del interior de una mina de cobre, en las que se presumía que la vida era imposible. Sin embargo, se ha demostrado que allí se encuentran desde bacterias y hongos, hasta algas diatomeas y algunos animales unicelulares. Por el ambiente tan extremadamente ácido en que viven estos organismos, se cree que podrían sobrevivir en Marte u otros planetas inhóspitos.

Aunque lejos de ser tan extremos, el agua de algunos ríos que nacen y discurren por las llanuras selváticas tropicales y subtropicales o los bosques de zonas templadas del mundo —Amazonia, Orinoquia, sur de Estados Unidos, Indonesia y Tasmania— puede ser muy ácida, con un pH entre 3,8 y 4,9. Por el color de sus aguas, ambarino oscuro, similar al del té o del café, debido a la cantidad de taninos y otras sustancias colorantes, en ellas la visibilidad a veces no supera 1 ó 1,5 m. Estos ríos se denominan de aguas negras y drenan suelos pobres en nutrientes pero enriquecidos de ácido húmico, por lo que el pH del agua puede alcanzar valores muy bajos, que se reducen aún más por los taninos provenientes de la descomposición de la hojarasca que cae permanentemente al cauce. Además, las condiciones para la producción primaria en estos ríos son bastante desfavorables, debido a la escasez de luz y de nutrientes. Por lo tanto, la cadena trófica está basada en nutrientes que provienen del bosque, como hojarasca, semillas y madera, entre otros.

En la Amazonia, los bosques que se desarrollan cerca de los ríos negros suelen diferir en su composición y estructura de los bosques circundantes. La acidez del agua y el suelo limita la cantidad de especies de árboles que pueden crecer y, por lo tanto, la diversidad de insectos y de otros organismos es considerablemente menor que en los bosques amazónicos convencionales. Igualmente, las llanuras de inundación, adyacentes a estos ríos, son poco aptas para los cultivos.

Las poblaciones de peces en los ríos negros son bajas y por eso, en algunas zonas de la Amazonia se conocen como "ríos de hambre". Sin embargo, para tolerar las condiciones de acidez, se han adaptado muchos peces; algunas especies muy conocidas debido a su popularidad en los acuarios, son los discos, tetras, cardenales y gouramis, entre otras. Su coloración brillante e iridiscente parece ser una adaptación que les permite reconocerse visualmente en las aguas oscuras de estos ríos.

Entre los ríos negros más conocidos del mundo, por su longitud y caudal, está el Río Negro que nace en Colombia con el nombre de río Guainía y discurre por la llanura amazónica brasileña. Otros de los grandes ríos negros de Colombia, son el Vaupés, el Apaporis y el Inírida.

Los diversos ambientes extremos de la alta montaña están asociados a las dificultades para el desarrollo de la vida, debido al exceso de radiación ultravioleta, a la deficiencia de oxígeno que se presentan a grandes altitudes y a las temperaturas extremadamente bajas que dependen fundamentalmente de la latitud geográfica del lugar: en Europa y el norte de Norteamérica, entre latitudes de 40 y 60° N, se considera alta montaña a los parajes situados por encima de 2.000 msnm, donde la cobertura arbórea prácticamente desaparece y da paso a una vegetación dominada por hierbas y plantas rastreras que usualmente se cubren de nieve durante el invierno. En México, cuya meseta central se encuentra a una latitud aproximada de 20° N, la alta montaña comienza a partir de los 4.000 msnm, donde la nieve, el hielo y una vegetación muy escasa dominan el paisaje casi permanentemente. En latitudes tropicales y ecuatoriales, la cota altitudinal que marca el inicio de la alta montaña puede ser muy variable si se toma como indicador el sitio donde termina la vegetación arbórea, que depende, no sólo de la altitud y la temperatura, sino también de factores ambientales como la precipitación, la humedad y el tipo de suelo; en las montañas andinas tropicales, el límite inferior de la alta montaña se ubica en el lugar donde los bosques altoandinos dan paso a la vegetación de páramo, dominada por pajonales, rastrojos bajos y frailejonales —3.200 a 3.500 msnm—.

Desde el punto de vista humano, el límite inferior de la alta montaña generalmente se localiza en la altitud a partir de la cual la mayoría de las personas, no aclimatadas, comienzan a experimentar síntomas del mal de montaña, mal de altura, soroche o apunamiento, lo que suele ocurrir a partir de 2.000 msnm. Sin embargo, la mayoría de los humanos no tiene inconveniente en adaptarse en unos pocos días a la deficiencia de oxígeno en altitudes hasta de 3.500 msnm; por encima de esta cota la adaptación se hace más difícil y puede tardar incluso meses. Una aclimatación permanente a la altura es prácticamente imposible más allá de los 5.500 msnm.

Las montañas y la distribución de la vida

El vulcanismo y la tectónica —procesos impulsados por el movimiento y las fuerzas dinámicas de las capas de roca en estado líquido, del interior de la Tierra—, producen tensiones y resquebrajan la corteza terrestre, lo cual, durante el trascurso del tiempo ha dado origen a relieves, que han sido luego modificados por la acción de los vientos, las lluvias y las corrientes de agua; dichas fuerzas modelan la superficie terrestre y crean accidentes geográficos como cordilleras, serranías, valles, mesetas y llanuras con notorias diferencias en elevación. Este proceso, que es dinámico y continuo, ha ocurrido desde la formación del planeta y continuará dejando sus huellas en la superficie.

Actualmente, la máxima diferencia altitudinal entre dos puntos de la corteza terrestre es casi de 20 kilómetros, que es la distancia vertical que existe entre el sitio más profundo del océano —la fosa de las Marianas, a 11.022 metros bajo el nivel del mar en el Pacífico occidental— y el lugar más elevado de los continentes —el monte Everest, a 8.848 msnm en la cordillera del Himalaya—. La profundidad media de los fondos oceánicos es de 3.682,2 m,y la elevación media de los continentes es de 840 msnm. Esta desproporción, sumada al hecho de que los océanos cubren alrededor del 71% de la superficie del planeta, significa que si la corteza terrestre fuera completamente plana —sin relieves—, la Tierra estaría totalmente cubierta por una capa de agua de más de 2,5 kilómetros de espesor.

La biodiversidad no está distribuida de forma homogénea en la Tierra, sino que tiende a concentrarse en ciertas regiones y a escasear en otras. En tal sentido, el patrón más conocido es el que tiene que ver con la latitud geográfica, que se manifiesta en un aumento gradual y generalizado en la cantidad de especies de animales y plantas desde las regiones polares hacia las tropicales. Un esquema similar puede observarse con la altitud, puesto que a medida que se asciende por las laderas de las montañas se reduce la presión atmosférica —que influye en diversos procesos biológicos como la tasa de metabolismo—, desciende la temperatura y la variedad de plantas y animales se reduce. A partir de cierta altitud, las bajas temperaturas y la deficiencia de oxígeno, sumadas a la sequedad del aire y a los fuertes vientos, crean condiciones adversas para la mayoría de los seres vivos.

En relación con los seres humanos, pese a su extraordinaria capacidad de adaptación, la distribución de la población mundial muestra claramente que alrededor del 80% de ésta, unos 4.500 millones de personas, viven en zonas que están bajo los 500 msnm. Menos del 3% de la población mundial —unos 170 millones de personas— en lugares localizados por encima de 2.000 msnm y menos del 0,02% —un millón de personas— habita en altitudes superiores a 4.000 msnm. El asentamiento humano habitado permanentemente a mayor altitud en el mundo, es posiblemente La Rinconada, un poblado minero de 7.000 habitantes que desde hace más de cuatro décadas, se encuentra enclavado en Los Andes del sur de Perú a 5.100 msnm. Colombia posee una gran variedad topográfica, que abarca desde las amplias planicies en la Amazonia, la Orinoquia y la costa del Caribe, cuyas altitudes no sobrepasan los 500 metros, hasta las altas cumbres andinas y de la Sierra Nevada de Santa Marta que superan los 5.500 msnm. Aunque más del 80% de su territorio corresponde a zonas relativamente bajas, con elevaciones por debajo de los 1.000 metros, algo más de la mitad de sus habitantes vive en zonas montañosas que están por encima de esa altitud y una cuarta parte en lugares que sobrepasan los 2.000 msnm, especialmente en los altiplanos andinos. A partir de los 3.000 msnm, la cantidad de habitantes permanentes se reduce drásticamente, pues en dichos parajes no viven más de 210.000 colombianos —el 0,44% de la población— y son contados los poblados situados por encima de esa altitud: Vetas, en el departamento de Santander —3.300 msnm— y Cuachucal y Túquerres, en el departamento de Nariño —3.180 y 3.104 msnm respectivamente— son los más altos. Cabe aclarar que lo reducido de la población colombiana que habita por encima de los 3.000 msnm, se debe más a la escasez de terrenos planos y de suelos productivos, que a inconvenientes fisiológicos relacionados con la altitud.

Páramos y nevados, paisajes emblemáticos de la alta montaña tropical de América

A lo largo del cinturón tropical, en los tres continentes que tienen territorio sobre la línea del ecuador —Suramérica, África y Oceanía—, existen montañas que sobrepasan altitudes en las que no es posible el desarrollo de vegetación boscosa. En la zona ecuatorial del continente suramericano, la alta montaña está representada por las culminaciones altitudinales de La cordillera de Los Andes, donde se encuentran los pisos climáticos glacial —nieves perpetuas y zonas nevadas— y páramo; allí el paisaje ha sido modelado primordialmente por los glaciares en el transcurso de los últimos dos millones de años y los bosques dan paso a una formación vegetal adaptada a condiciones extremas de temperatura e insolación.

Los páramos se extienden por encima de los 3.200 a 3.500 msnm en las montañas de Venezuela, Colombia, Ecuador, norte de Perú y Costa Rica y ocupan en total una extensión cercana a 4.500.000 hectáreas. En Colombia existen actualmente 1.408.605 hectáreas de páramo, localizadas en las zonas más altas de las cordilleras Occidental, Central y Oriental y de la Sierra Nevada de Santa Marta, franja que corresponde al 1,3% del territorio continental del país. Por su localización y características geológicas y ecológicas particulares, los páramos han sido un escenario donde los procesos evolutivos dieron origen a una serie de ecosistemas y paisajes habitados por una variedad de organismos cuyas adaptaciones asombrosas les permiten tolerar las condiciones climáticas extremas. Son parajes con suelos ácidos, capaces de almacenar grandes volúmenes de agua y donde la baja presión atmosférica y las temperaturas de menos de 12 °C en promedio, con fuertes oscilaciones diurnas, crean condiciones muy especiales. La vegetación del páramo empezó su desarrollo evolutivo a comienzos del Pleistoceno —hace dos millones de años— y durante ese proceso han jugado un papel importante, tanto el aislamiento geográfico que se ha presentado en repetidas ocasiones en las zonas más altas, debido a las oscilaciones climáticas, como el avance y retroceso de los glaciares y las invasiones de elementos florísticos desde altitudes inferiores y desde las regiones australes, que han generado una serie de adaptaciones y diversificación de la vegetación en las distintas regiones y zonas paramunas. Como resultado de ello, en conjunto, la flora actual de los páramos andinos es una de las más ricas de todos los ambientes de la alta montaña a nivel mundial; la mayoría de las especies del páramo no se encuentra en ningún otro lugar del planeta.

En líneas generales, el paisaje y la vegetación de la alta montaña andina permiten distinguir cuatro franjas altitudinales. La primera de ellas es el subpáramo o páramo bajo, que es una zona de transición entre el límite superior de los bosques y el páramo propiamente dicho, donde todavía se encuentran arbustos más o menos dispersos que se entremezclan con macollas de paja y frailejones, especie emblemática del páramo. Algo más arriba, a partir del lugar donde la temperatura media no sobrepasa los 10 °C, las heladas nocturnas son frecuentes y los vientos más fuertes y persistentes, los pajonales y frailejonales dominan el paisaje; es el páramo propiamente dicho. En terrenos relativamente planos, donde el suelo permanece la mayor parte del tiempo saturado de agua, aparecen usualmente los pastizales, las turberas y los tremedales, estos últimos caracterizados por la diversidad de flora que allí se desarrolla, entre la que se destaca una variedad de musgos y de plantas que crecen muy juntas formando "cojines" semejantes a islas que emergen de los pantanos y del suelo encharcado. Más arriba, por encima de los 4.200 a 4.400 msnm, la vegetación se vuelve gradualmente más dispersa y baja; a la vez, desaparecen ciertas especies y aparecen otras, estableciendo así un límite difuso entre el páramo y el superpáramo.

El superpáramo es el espacio más recientemente abandonado por el hielo y las nieves perpetuas en su retroceso gradual desde que se inició el Holoceno, hace unos 10 mil años; esta franja se ha venido incrementando en las últimas décadas debido al calentamiento global. Allí imperan condiciones verdaderamente extremas, no sólo por el intenso frío —temperatura media inferior a 5 °C—, sino porque se presentan fuertes oscilaciones térmicas en el aire, con temperaturas máximas de hasta 25 °C en días soleados y mínimas de -5 °C en noches despejadas y aún más dramáticas en la superficie del suelo desnudo, donde varían entre los 50 y los -10 °C, condiciones éstas que someten a los seres vivos que allí habitan a un estrés térmico casi permanente. Además, casi todas las noches hay heladas, los vientos suelen ser persistentes y fuertes, con velocidades de hasta 40 km/h, lo que exacerba la sensación de frío. Por si todo esto fuera poco, el congelamiento y descongelamiento cotidianos del suelo lo vuelven móvil e inestable —lo que dificulta el enraizamiento de las plantas—, los pantanos y las pequeñas corrientes de agua se congelan y hacen muy difícil la supervivencia de los organismos acuáticos. En este inhóspito ambiente se desarrollan los organismos que viven a mayor altitud en el trópico americano: entre las plantas se destacan los senecios o árnicas, cuyas hojas están cubiertas por una densa vellosidad blanca; también crecen los licopodios, caminadoras o rabos de diablo y ciertas especies de valerianas y líquenes.

La parte superior del superpáramo —generalmente por encima de 4.600 msnm— está dominada por un paisaje de pedregales y arenales que se ocultan frecuentemente en la niebla. Este desierto frío, semejante en cierta forma a las regiones más septentrionales de la tundra ártica, donde sólo unos pocos seres vivos se atreven a prosperar, representa la transición entre el páramo propiamente dicho y la zona en la cual aún subsisten los glaciares y las nieves perpetuas de las altas cumbres andinas en latitudes tropicales; allí es prácticamente imposible la vida.

Adaptaciones de las plantas a la alta montaña tropical

Una serie de procesos geológicos y climáticos como las glaciaciones y el levantamiento de las cordilleras y montañas, ocurridos en las regiones tropicales de América en el transcurso de los últimos dos millones de años, dieron como resultado no sólo la conformación de un ambiente muy particular, sino que también sometieron a la flora y a la fauna a complejos procesos biológicos de diversificación y adaptación.

Las marcadas fluctuaciones de temperatura, los momentos de alta radiación ultravioleta e insolación, que se turnan con períodos de densa niebla y congelación, la estacionalidad de las lluvias, los fuertes vientos, además de suelos pobres, ácidos e inestables y la baja concentración de oxígeno, crearon en los páramos un ambiente extremo que ha sido decisivo en la selección de un variado conjunto de plantas y animales altamente especializados y prácticamente únicos en el mundo.

Existe una serie de estrategias generalizadas de las plantas que viven en los páramos y en diversos ambientes tropicales de alta montaña en otros continentes, especialmente en África. Esas estrategias comunes en distintas regiones geográficas responden al fenómeno conocido como convergencia evolutiva, que consiste en que los organismos sometidos a retos ambientales similares, responden a ellos con expresiones morfológicas y fisiológicas también similares. De ese modo, es frecuente encontrar gigantismo en las plantas herbáceas de alta montaña, posiblemente debido a la alta intensidad de la radiación ultravioleta, lo que suele causar poliploidía —fenómeno genético mediante el cual se originan tejidos con tres o más juegos completos de cromosomas—. Las hierbas del páramo suelen crecer en forma de macollas que se desarrollan muy cerca unas de otras formando extensos pajonales; las hojas muy largas y delgadísimas de estas hierbas "atrapan" la niebla y captan la humedad de las finas gotas de rocío para conducirlas hacia el centro de la macolla y la forma y disposición casi vertical de sus hojas, las hace también resistentes a la acción de los vientos y a las nevadas y les ayuda a evadir la fuerte radiación solar.

En los páramos es muy común encontrar plantas con hojas plateadas que reflejan la intensa luz solar, están revestidas de pelos muy tupidos para aislarse del frío y evitar la desecación; la forma de espada de las hojas y el hecho de estar ordenadas a manera de roseta cóncava, les permite captar una mayor cantidad de energía solar y mantener temperaturas más elevadas en el centro de la planta, donde se encuentran los brotes más tiernos. Algunas especies de frailejones y senecios disponen de casi todas estas estrategias, a las que se suma la posesión de inflorescencias elevadas —tallos delgados que soportan varias flores— para atraer a los animales polinizadores desde largas distancias. Estas plantas, que viven a altitudes superiores a los 3.500 msnm en los Andes colombianos, donde en un día sin nubes, la temperatura del aire puede subir a 18 °C y la del suelo en la superficie puede llegar a 36 ó 40 °C, y ser de sólo 5 °C a 30 cm de profundidad, con su sola presencia pueden crear microclimas tan particulares que en un solo frailejón —algunas de cuyas especies alcanzan alturas superiores a 2 metros— es posible encontrar distintos ambientes térmicos, gracias a sus penachos de rosetas, a la pubescencia de sus hojas y al ropaje de hojas viejas que cubre el tallo de la planta.

Aunque menos frecuente, la formación de "colonias" en forma de grandes cojines, es también una estrategia exitosa que han adoptado ciertas plantas para enfrentar los retos de la alta montaña. Estas plantas tienden a crecer muy juntas, formando estructuras compactas y voluminosas que acumulan gran cantidad de humedad y materia orgánica en su interior; con ello logran captar mejor la energía solar, retienen los nutrientes que se acumulan hacia el centro de la colonia y concentran el calor que se produce por la descomposición de materia orgánica que tiene lugar en la parte interna de los "cojines".

Otra adaptación bastante extendida entre las plantas del páramo es la presencia de hojas muy pequeñas, endurecidas y gruesas que exponen menos superficie, protegen del frío, reducen la transpiración y están dispuestas de tal manera que evitan la insolación y el sobrecalentamiento.

Mediante la fotosíntesis, muchas plantas de zonas de gran altitud, en lugar de almidón —un carbohidrato insoluble en agua— elaboran azúcares solubles que permanecen en las células, disminuyendo así en pocos grados el punto de congelación; algunos botánicos opinan que esto guarda relación con la producción de ciertos pigmentos, lo que explicaría la abundancia de flores azules y rojas y el enrojecimiento característico de las ramas y hojas jóvenes de muchas plantas del páramo.

La fauna de la alta montaña tropical

Debido a la escasez de oxígeno y a las bajas temperaturas, especialmente durante las noches, la vida en tales altitudes impone retos importantes para optimizar el uso de la energía. Las aves y los mamíferos, que pueden generar su propio calor y mantener una temperatura corporal superior a la del ambiente en que viven —homeotermos—, están en capacidad de enfrentar las limitaciones impuestas por el frío, pero deben gastar grandes cantidades de energía para lograrlo.

Dadas las difíciles condiciones climáticas y la poca disponibilidad de alimento en la alta montaña tropical, son relativamente pocos los mamíferos que habitan los páramos; se destacan el oso de anteojos, el puma, el zorro, la danta y los venados, animales que prefieren mantenerse en la franja del subpáramo, cerca del límite superior de los bosques, aunque transitoriamente se aventuran a mayores altitudes. Sin embargo, hay una variedad de pequeños mamíferos, principalmente musarañas, ratones y conejos que residen permanentemente en altitudes considerables y ocasionalmente llegan al superpáramo. La mayoría de estos animales posee un pelaje denso y suave y suelen vivir en túneles que ellos mismos excavan, o al abrigo de la vegetación o de grandes rocas.

Las aves que habitan en las altas montañas del trópico, gracias a la gran capacidad de desplazamiento que les otorga el vuelo, pueden cambiar de hábitat con relativa facilidad y huir de las inclemencias causadas por las bajas temperaturas, la lluvia, la nieve o el viento, desplazándose hacia zonas de menor altitud, para retornar cuando las condiciones en las zonas más altas se hacen favorables. No menos de 160 especies de aves han sido contabilizadas en los páramos colombianos, muchas de ellas endémicas de esos ambientes. Entre ellas se destaca por su tamaño y majestuosidad en vuelo el cóndor de los Andes, el ave voladora más pesada del mundo, que es capaz de elevarse a altitudes hasta de 6.500 msnm aprovechando las corrientes ascendentes de aire. Varias especies de águilas, halcones y lechuzas cazan roedores y conejos del páramo cuando las condiciones de visibilidad se lo permiten. Sin embargo, la mayoría de las aves de los páramos se alimenta de insectos, frutos y néctar. Entre éstas, la presencia de varias especies de colibríes en altitudes superiores a 4.000 msnm sorprende, pues debido a su reducido tamaño, estas aves demandan gran cantidad de energía para mantener su cuerpo caliente y deben ingerir alimento de manera casi continua, lo cual las obliga a volar constantemente en busca de flores que producen néctar y esto ocasiona un mayor desgaste de energía; para ahorrarla y soportar el frío nocturno y ante la imposibilidad de alimentarse en la oscuridad, los colibríes esponjan su plumaje para aislarse mejor de las bajas temperaturas y entran en un letargo que reduce el metabolismo y la temperatura corporal.

A diferencia de las aves y los mamíferos, los anfibios y reptiles son animales de "sangre fría" —ectodermos—, incapaces de producir calor propio, por lo que su temperatura corporal se mantiene igual a la del ambiente y no pueden vivir en zonas demasiado frías ni sometidas a fuertes fluctuaciones térmicas. Son entonces muy pocas las especies de anfibios que se encuentran en los páramos; sin embargo, algunas ranas pequeñas y de piel translúcida han logrado adaptarse para vivir a altitudes hasta de 4.400 msnm en los microclimas que crea la vegetación del páramo. Algunas lagartijas de colores oscuros viven cerca de los 4.000 msnm, pero generalmente se mantienen en estado de letargo, ocultas entre la vegetación o en las grietas de las rocas, refugios que abandonan para alimentarse únicamente en días soleados.

En cuanto a los insectos, resulta asombrosa la cantidad y variedad de pequeños escarabajos, mariposas, abejas y moscos que pueden encontrarse en el páramo. Esto se debe, en buena parte, a la diversidad de microclimas que genera la vegetación, en especial las plantas que crecen en forma de roseta y alcanzan cierto tamaño, como los frailejones; en uno solo de estos es posible observar más de 15 especies distintas de insectos que encuentran alimento y refugio en las axilas de las hojas, entre sus vellosidades, en las flores o entre el follaje de hojarasca adherido al tronco. Debido probablemente a la poca sustentación del aire por la menor presión barométrica en la altitud, los insectos voladores de los páramos tienden a tener alas pequeñas y tamaño corporal reducido, como estrategia para evitar ser transportados por el viento a grandes distancias.

Durante una parte de su historia, el hombre no desarrolló habilidades superiores a las de otras especies, para manipular su entorno y mucho tiempo después, a pesar del descubrimiento del fuego y de las herramientas de piedra —hace alrededor de 500.000 años—, los humanos sufrieron crisis que comprometieron seriamente su supervivencia, como las glaciaciones, la competencia con otras especies, el ataque de depredadores y las epidemias, entre otras. Sin embargo, prácticamente desde que culminó la fase más fría de la última glaciación —hace unos 12.000 años— y a partir de entonces, nuestra capacidad para transformar la naturaleza, a fin de incrementar las posibilidades de supervivencia y alcanzar un mayor bienestar, se ha acelerado en forma tal, como ninguna otra especie lo hizo en toda la historia del planeta. Domesticación de especies útiles como cereales, levaduras, ganado para pieles, carne y leche; armas de fuego, producción de enormes máquinas para la construcción de grandes obras de infraestructura; utilización de hidrocarburos fósiles como fuente de energía; elaboración de pesticidas y antibióticos, entre otros, le han otorgado al ser humano un poderoso arsenal de herramientas y mecanismos para hacerse más longevo y moldear y fabricar ambientes acordes con sus necesidades y ambiciones.

El accionar frenético, egoísta y a veces ciego del hombre por poner al resto del planeta a su servicio, ha provocado modificaciones tan profundas en el entorno que éste se ha tornado hostil para otras especies. La creación de ambientes extremos ha sido en algunos casos totalmente intencional, como ocurre cuando se emplean pesticidas y antibióticos para erradicar especies indeseables como roedores, insectos, hongos, bacterias y "malas yerbas". Sin embargo muchas de esas intervenciones han resultado a la larga perjudiciales para el ser humano, puesto que la mayoría de esas plagas, incluyendo bacterias patógenas, se han adaptado a las nuevas condiciones y prácticamente se han vuelto indestructibles, con lo que se buscan otras alternativas y se termina en una cadena de creación de elementos nocivos sin fin. En otros casos, los ambientes extremos generados por el hombre, han sido causados por ignorancia, inadvertencia o negligencia, como cuando se vierten gases, líquidos o sólidos en los ecosistemas naturales, en cantidades muy superiores a las que estos y las especies que allí viven pueden tolerar y asimilar.

La jungla urbana

Desde sus orígenes, como animal social que es, el ser humano ha mostrado una marcada tendencia a vivir en grupos organizados, como una estrategia para conseguir alimentos y protegerse de las inclemencias del medio y de sus eventuales depredadores. Esa tendencia condujo gradualmente a la concentración de la población en aldeas y más tarde a la creación de ciudades, en las civilizaciones antiguas: en Mesopotamia, en el Antiguo Egipto y más tarde las ciudades-estado en Grecia y después Roma, entre otras.

En tiempos más recientes, la concentración de la población en grandes urbes, en buena parte causada por el desplazamiento de los habitantes de zonas rurales hacia las ciudades, especialmente en el último siglo, ha alcanzado proporciones desmesuradas. Hoy en día, la población mundial asentada en centros urbanos supera el 50% y para el año 2030 se estima que será mayor al 60%. El proceso de urbanización ocasiona una transformación de los espacios naturales en espacios humanos construidos para aumentar la productividad, lo cual demanda infraestructura de servicios, de vivienda, transporte, suministro de alimentos, materias primas, agua, generación y distribución de energía y disposición de residuos tanto industriales como residenciales. Tales procesos constituyen importantes fuentes de contaminación y afectación de los ecosistemas y la atmósfera. Una ciudad actual de tamaño modesto, con un millón de habitantes, consume un promedio diario de 625.000 m3 de agua, 2.000 toneladas de alimentos y 9.500 toneladas de combustible y genera, a su vez, 500.000 m3 de aguas residuales, 2.000 toneladas de desechos sólidos y 950 toneladas de gases contaminantes; esto sin considerar los procesos industriales.

A quienes habitamos en las ciudades, rara vez se nos ocurre pensar que éstas puedan ser ambientes extremos para otras especies. De hecho, la inmensa mayoría de los seres con los que compartimos la biósfera serían incapaces de sobrevivir en una gran ciudad, como tampoco lo pueden hacer muchos miembros de nuestra misma especie que, habituados a la vida en espacios naturales aislados, sólo pueden desenvolverse en una urbe con asistencia de la gente "de ciudad". Pero además de los habitantes de las ciudades, de las mascotas bajo su cuidado y de las plantas ornamentales, muchos animales han obtenido grandes ventajas por vivir en los conglomerados urbanos: ratas, ratones, cucarachas, moscas, chinches, lepismas o pescaditos plateados, polillas de baño y varias hormigas y arañas caseras. Algunos de ellos, aunque indeseados, han acompañado por conveniencia al ser humano desde tiempos inmemoriales, pero otros han logrado adaptarse en corto tiempo a la vida urbana, a veces, a través de estrategias sorprendentes.

Las plantas que crecen en entornos urbanos están generalmente rodeadas de asfalto, cemento y otros elementos que no corresponden al hábitat natural de donde provienen. Las semillas de muchas de estas especies citadinas, si se dispersan a cierta distancia de su planta madre, muy probablemente terminarán sobre un sustrato donde su germinación y desarrollo son imposibles. Sin embargo, como fue comprobado recientemente en la ciudad francesa de Montpellier, una "mala yerba", la Crepis sancta, pariente cercana del diente de león que crece en zonas verdes de Bogotá y otras ciudades colombianas de zona fría, en pocas generaciones ha evolucionado para producir menor cantidad de semillas, pero más grandes y pesadas, lo que aumenta la probabilidad de que éstas caigan más cerca de la planta madre, donde la posibilidad de encontrar un suelo fértil es mayor.

Las plantas epífitas que crecen sobre otras plantas, como lo hacen ciertas orquídeas y bromelias, son poco exigentes en cuanto a las propiedades del suelo. Algunas de ellas pueden encontrar eventualmente en los tejados, postes de cemento y hasta en los cables de telefonía o de conducción eléctrica de las ciudades, un hábitat apropiado para crecer. Los comúnmente llamados "chupahuevos" y las "barbas de viejo" son particularmente comunes sobre las tejas de barro en diversas ciudades de zona templada en Colombia.

Para muchos animales, incluido el ser humano, las señales acústicas son esenciales para comunicarse y relacionarse entre sí. Pero en las grandes ciudades, el ruido de los automotores y otras máquinas es uno de los principales generadores de contaminación acústica en el mundo actual, que no sólo afecta los órganos auditivos de los hombres, sino que produce interferencias nocivas en la comunicación de muchos animales. Los murciélagos —lo mismo ocurre con los búhos y las lechuzas—, que poseen un sentido auditivo extremadamente sensible y se guían por el sonido para orientarse en vuelo y rastrear sus presas, no habitan ni sobrevuelan las zonas urbanas ruidosas, como tampoco las vías con tráfico intenso. Estudios recientes realizados en Canadá, sugieren que la drástica disminución de las poblaciones de ciertas ranas que habitan en los parques y zonas periféricas de algunas ciudades, es causada por la dificultad que tienen las hembras para percibir el llamado de los machos, debido al permanente bullicio urbano.

Para muchas aves, las señales acústicas son esenciales para atraer y estimular sexualmente a sus parejas. Se ha demostrado que los machos de los gorriones y otras especies que se encuentran comúnmente en espacios urbanos, se ven obligados a subir el volumen de sus trinos para seducir a las hembras. Sin embargo, el aumento de volumen implica a veces también un aumento en la frecuencia o en el tono del canto, hecho que hace menos atractivos a los machos, para sus parejas. En consecuencia, cuando los niveles de contaminación acústica son altos, los pájaros se aparean menos y tienen menos crías. Esto parece explicar que la densidad de población de gorriones en zonas de alto ruido, sea menor que la de lugares menos ruidosos.

Un estudio reciente de la Asociación Bogotana de Ornitología logró establecer que la cantidad de copetones —una especie de gorrión— ha disminuido ostensiblemente en Bogotá en la última década. La explicación más probable está en los altos niveles de contaminación acústica que están afectando la comunicación de esta especie. Algo similar podría estar ocurriendo con el colibrí o chillón verde, que ya no se observa en varias zonas de la ciudad. No obstante, resulta paradójico que las poblaciones de otras aves, como la mirla común y la torcaza nagüiblanca, parecen ir en aumento en la cada vez más populosa y ruidosa Bogotá.

Los seres vivos cuentan con un reloj interno que generalmente dictamina el ritmo con el que deben suceder ciertos comportamientos y algunas funciones fisiológicas del organismo. Puesto que en muchos animales, dicho reloj interno está calibrado según la cantidad de horas diarias de luz, la intensa y permanente iluminación artificial de los centros urbanos en horas nocturnas puede trastornar el biorritmo normal de los animales, como de hecho ya ha modificado el comportamiento natural de actividad y descanso, de la gente que vive en las ciudades. Es por ello que muchas aves citadinas abandonan en el crepúsculo las áreas urbanas que permanecen iluminadas durante la noche, para retirarse a descansar en los parques y zonas periféricas, sensiblemente más oscuras.

Una atmósfera poco amigable

La contaminación, especialmente en las grandes ciudades, modifica la composición de gases en el aire, algunos de ellos tan tóxicos, que producen una atmósfera enrarecida que puede considerarse un ambiente extremo. El aire contaminado no sólo afecta el diario vivir y la salud de los seres humanos, a los que les causa irritación de los ojos y las vías respiratorias, trastornos de las membranas conjuntivas y enfermedades bronco pulmonares, sino que también afecta la supervivencia de animales y plantas.

Los efectos de los contaminantes sobre la salud de los animales son similares a los que se presentan en los humanos y en las plantas; muchas de ellas son muy sensibles a los que se encuentran en el aire, especialmente al fluoruro de hidrógeno, ozono y etano; estos gases penetran en ellas principalmente a través de las estomas o poros de sus hojas y son absorbidos por los fluidos de sus células. Esto puede causar pérdida del color de las hojas, caída del follaje y hasta la muerte de la planta. En otros casos produce un estancamiento en el crecimiento o mutaciones que causan malformaciones y tumores en hojas y tallos.

No sólo los organismos que respiran o absorben los gases tóxicos del aire se ven perjudicados por la contaminación atmosférica. Las gotas de lluvia, durante su caída hacia el suelo, atraviesan las capas de aire contaminado y absorben los gases que éste contiene. Algunos de estos, como el dióxido de carbono y el dióxido de azufre, que provienen de las emisiones de los motores a gasolina y diesel y de las chimeneas de las industrias, reaccionan con el agua, producen ácidos carbónico y sulfúrico y generan lo que se conoce como "lluvia ácida". El agua ácida penetra en el suelo y puede afectar la reproducción y la supervivencia de lombrices, insectos y otros organismos importantes para el reciclaje de los nutrientes del suelo y cuando es absorbida por las raíces de las plantas, muchas de las cuales son muy sensibles al pH del suelo, se marchitan prematuramente y mueren.

Los vertederos de residuos, paraísos para extremófilos

Desde siempre el hombre ha producido desechos. Para deshacerse de ellos, ha recurrido generalmente a abandonarlos en algún lugar cerca de su vivienda o a verterlos a los ríos, los lagos o al mar. En tiempos preindustriales, la gran mayoría de los residuos generados por los seres humanos eran de tipo orgánico; es decir, eran productos derivados de su metabolismo o del de otros seres vivos —restos de vegetales y animales, heces, orina— o minerales inertes —escombros de construcción y metales—. Muchos de ellos se degradaban rápidamente de forma natural, en los vertederos o en las aguas y se reincorporaban al ciclo de los nutrientes al cabo de corto tiempo. Los principales responsables del funcionamiento de ese sistema de autodepuración natural, están conformados por una gran diversidad de bacterias y hongos que, en presencia de oxígeno, descomponen la materia orgánica —carbohidratos, proteínas, grasas— en moléculas más sencillas que vuelven a ser aprovechadas por las plantas y los animales.

Con la industrialización, el desarrollo y la concentración de población en grandes ciudades, la cantidad y variedad de residuos que genera el ser humano ha aumentado de manera exorbitante. Hoy en día, los que se vierten a las aguas o los que se acumulan incontroladamente cerca de las ciudades, bajo el mismo esquema preindustrial, exceden por mucho la capacidad natural de los ecosistemas para auto depurarse y, peor aún, los ha saturado con sustancias, muchas veces producidas artificialmente, que no pueden ser degradadas por las bacterias, como ocurre con los ácidos, pesticidas, hidrocarburos, sustancias radioactivas y metales tóxicos. Pese a que desde hace ya más de 50 años se vienen comprobando las graves repercusiones para la higiene y la salud de las personas y los impactos negativos que produce en el ambiente, este sistema de eliminación de residuos, en muchas partes del mundo se continúa practicando, incluso con el vertimiento de la cada vez mayor cantidad de sustancias químicas tóxicas que producimos.

La acumulación de residuos urbanos, tanto líquidos como sólidos e industriales, ya sean inertes o peligrosos, como agrarios, hospitalarios y radioactivos, ha ido generando una serie de ambientes en los que no es ya posible la existencia de los animales y las plantas que los poblaban originalmente, pues se han transformado en lugares extremos donde los únicos seres vivos son extremófilos.

En las aguas de muchos de los ríos utilizados para verter los residuos líquidos de las ciudades, sin tratamiento previo, la gran cantidad de sustancias orgánicas produce una disminución del oxígeno disuelto en el agua, ya que los microorganismos que degradan la materia orgánica consumen oxígeno para su oxidación. Si la demanda de oxígeno supera la cantidad de éste que puede incorporarse por la aireación, entonces imperan condiciones anóxicas y el proceso de degradación es retomado por microorganismos anaerobios que no requieren de oxígeno disuelto; estos, al producir amoniaco, nitrógeno y ácido sulfhídrico, vuelven oscura el agua, de olor desagradable y con compuestos tóxicos que son caldo de cultivo para gérmenes patógenos. La mayoría de los ríos que drenan en cuencas donde existen grandes concentraciones de población en Colombia, como el río Bogotá, uno de los más contaminados del mundo, llevan cargas de compuestos orgánicos tan altas, que en la mayor parte de su cauce prevalecen condiciones anóxicas, en las que no prospera ningún tipo de vida acuática, a excepción de microrganismos anaeróbicos y patógenos.

Los cursos y cuerpos de agua contaminados con ácidos, sustancias organocloradas

—herbicidas, insecticidas, fungicidas—, arsénico y otros compuestos derivados de los residuos industriales, son también campo propicio para que prosperen microorganismos extremófilos, capaces de tolerar altas concentraciones de sustancias tóxicas y hasta radioactivas, cuyo metabolismo especializado les permite, en algunos casos, degradar incluso moléculas muy complejas, como los hidrocarburos.

Por otra parte, la acumulación de grandes cantidades de residuos sólidos en los basureros o botaderos, también crea ambientes que son a todas luces extremos. En ellos se llevan a cabo procesos químicos y biológicos que producen sustancias tóxicas, las cuales, arrastradas por el agua lluvia, forman lixiviados que contaminan el suelo y las aguas subterráneas, o bien, son emitidas a la atmósfera en forma de gases —metano, dióxido de carbono, cloruros de vinilo y metilo, benceno, entre otros— que son tóxicos y contaminan el aire.

En el ambiente extremo que se genera en los vertederos de basura, además de un sinnúmero de bacterias aeróbicas y anaeróbicas, encuentran alimento y un hábitat transitorio o permanente, las moscas, las ratas y los buitres o gallinazos, cuyos organismos parecen inmunes a la gran cantidad de gérmenes patógenos y toleran los altos niveles de sustancias tóxicas que allí se generan.

La exuberante naturaleza que manifiesta todo su esplendor en cada uno de los lugares y regiones de nuestro país y la gran diversidad de especies de flora y fauna que hemos visto en las selvas húmedas de la Amazonia y del Chocó Biogeográfico; en los coloridos arrecifes coralinos del Caribe y en los densos manglares del Pacífico; en los bosques de niebla andinos y en los fértiles valles interandinos; en las sabanas inundables de la Orinoquia, en los páramos y en los altiplanos y pendientes laderas de las montañas, han significado un descubrimiento prodigioso y siempre nuevo y nos han demostrado, una vez más, la riqueza e importancia de este territorio privilegiado que es Colombia.

Pero aún más extraordinario ha sido encontrar, durante las expediciones que hicimos para realizar este libro, que también poseemos diversos ambientes en los cuales las condiciones para la vida son extremas. Entre muchos otros, nos fascinamos con las cavernas oscuras de nuestras montañas, donde complicados laberintos dan paso a inmensos espacios que semejan extrañas catedrales. Bajo un calor abrasador, los fuertes vientos del desierto dibujaron ante nuestros ojos, figuras rizadas en las gigantescas dunas de arena dorada. Y en las cumbres heladas de las cordilleras andinas, los frailejones y las plantas formadoras de cojines nos dejaron ver sus estrategias para enfrentar los cambios drásticos de temperatura, que pasan de las heladas nevadas, a tibios momentos de pleno sol.

El autor del libro, Juan Manuel Díaz Merlano, el grupo de fotógrafos encabezado por Angélica Montes, Fredy Gómez y Diego Miguel Garcés y todo el equipo editorial de iM Editores, los invitamos a realizar un fantástico viaje por la historia de la vida en la Tierra y a que después de recorrer con nosotros los Ambientes extremos de Colombia, den a conocer la importancia que revisten para el futuro de la vida en la Tierra. De esta manera, cada día será mayor el número de quienes comprendemos la urgencia de velar por la conservación de todas las manifestaciones de la naturaleza.

EL EDITOR

En los últimos años el interés por los ambientes extremos ha ido creciendo, debido principalmente al progreso de las ciencias relacionadas con la biotecnología y a las similitudes que hay entre las condiciones atmosféricas, geológicas, y mineralógicas en otros planetas y las de algunos ambientes extremos en la Tierra, reveladas por las investigaciones astrofísicas y las misiones espaciales no tripuladas a Marte —sondas Spirit, Opportunity y Curiosity—. La presencia de vida en esos lugares que presentan difíciles condiciones, nos ofrece una perspectiva para tratar de analizar cómo y bajo qué condiciones pudo haberse originado en nuestro planeta y formular teorías que permitan encontrar otros lugares del universo donde posiblemente se desarrolle la vida. Este ámbito del conocimiento ha dado lugar a una nueva disciplina científica, la exobiología o bioastronomía, que reúne información obtenida en muchas otras ramas de la ciencia, como la microbiología, la química orgánica, la física, la geoquímica, la mineralogía y la astronomía.

Los ambientes extremos también son lugares de gran interés para la bioprospección —búsqueda de seres vivos o sus derivados para uso medicinal, industrial, farmacológico y biotecnológico—, puesto que las adaptaciones especiales de los organismos extremófilos, involucran procesos que pueden ser de gran utilidad para la cura y el tratamiento de ciertas enfermedades y para el desarrollo de nuevas tecnologías de aplicación industrial y ambiental.

Pese al tamaño microscópico de la gran mayoría de ellos y por el hecho de que vivan y prosperen en las condiciones más inhóspitas de la Tierra, los organismos extremófilos pueden tener en el futuro cercano un efecto benéfico de grandes proporciones para la humanidad y podrán ser quizás los salvadores del mañana. La existencia de muchos de estos organismos era hasta hace poco totalmente desconocida y a pesar de que todavía es poco lo que se conoce acerca de ellos, ya hay motivos para albergar esperanzas de que esas criaturas puedan contribuir sustancialmente a prolongar la existencia de los seres humanos en nuestro planeta.

Los ambientes extremos y la búsqueda de vida extraterrestre

La astrobiología o exobiología es la ciencia que se ocupa de estudiar el origen, la evolución, la distribución y el futuro de la vida en el universo. Por lo tanto, no resulta extraño que el mundo de los extremófilos se haya convertido en un tema importante de investigación para esta disciplina y que muchos de estos organismos puedan dar luces sobre el comienzo de la vida en nuestro planeta.

El estudio de dichos seres ha incrementado el convencimiento de los científicos acerca de la posibilidad de vida extraterrestre, puesto que, como se ha demostrado, las condiciones extremas no representan un obstáculo para la actividad biológica. De hecho, los astrobiólogos sostienen que Marte y las lunas Europa y Titán, de Júpiter y Saturno respectivamente, son candidatos potenciales para albergar microorganismos en su interior.

Los organismos extremófilos viven y prosperan en las condiciones más extremas de la Tierra, ya sea en el fondo de los océanos, en el más seco de los desiertos, en las profundidades de las cuevas, en las montañas más elevadas, en el frío más extremo o el calor más ardiente. De las fumarolas submarinas emanan grandes cantidades de sustancias químicas que "contaminan" las aguas y fondos marinos adyacentes y aniquilarían cualquier forma de vida "normal". Pero la naturaleza ha ideado una manera de aprovechar esa química para crear y mantener un tipo de vida distinto del que hemos conocido en la superficie del planeta y por completo independiente de los procesos de la fotosíntesis. Y si eso ha sido posible en la Tierra, ¿por qué razón no podría serlo también en uno de los yacimientos de agua que supuestamente existen bajo la superficie de Marte?

Si por algo más que curiosidad tratáramos de imaginar cómo sería la vida en Marte —o cómo pudo haber sido en otros tiempos—, probablemente tomaríamos el paisaje del lugar más seco de La Tierra, el desierto chileno de Atacama, como el más parecido al del planeta rojo; los organismos extremófilos que allí se encuentran, despertaron un gran interés entre los astrobiólogos. La búsqueda de indicios sobre lo que podría ser la vida extraterrestre ha llevado a los científicos incluso hasta el lugar más alto de la Tierra, el monte Everest; recientemente un astronauta-alpinista norteamericano se aventuró hasta su cima, con el propósito de colectar organismos extremófilos que ayuden a comprender el tipo de vida que eventualmente podría existir en Marte.

Entre los organismos halófilos —que viven en entornos salinos—, un digno representante es la arqueobacteria Haloferax volcanii, que se encuentra comúnmente en el Mar Muerto. Este extremófilo ha sido objeto de estudio por parte de científicos de la Universidad de Berkeley, California, que evalúan la viabilidad de supervivencia de algas halófilas en Marte.

Hoy en día ya no podemos rechazar la posibilidad de que haya una infinidad de lugares en el universo donde la vida exista o haya existido. Nuestra galaxia tiene 250 mil millones de estrellas, y se calcula que en el universo puede haber 50 mil millones de galaxias, cifras ante las cuales la lógica científica nos obliga a creer que no estamos solos en el universo.

Los extremófilos y la transformación de la medicina moderna

Los avances biotecnológicos de los últimos 40 años han revelado el gran potencial que tienen los organismos extremófilos o los derivados de su metabolismo en las aplicaciones biomédicas. Sin embargo, desde tiempos antiguos los beneficios medicinales de algunos microbios extremófilos eran conocidos empíricamente. Uno de los extremófilos más conocidos es el Lactobacillus acidophilus, una bacteria acidófila responsable de la formación del yogur. Dicha <bacteria es un probiótico —bacteria, hongo u otro microorganismo— que, administrado en cantidad y forma adecuadas, brinda beneficios a la salud de las personas. En la digestión, el Lactobacillus ayuda a la desconjugación y separación de los aminoácidos por los ácidos biliares.

Ya en 1969, el científico Thomas Brock descubrió en una fuente termal del Parque Nacional de Yellowstone una bacteria que denominó Thermophilus aquaticus, que vive en temperaturas entre 50 y 80 °C. Actualmente es célebre, porque la enzima que utiliza en la replicación de su ADN —ácido desoxirribunocleico, que contiene instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos—, es utilizada por su termorresistencia en las reacciones en cadena de la polimerasa, un proceso clave en el desarrollo de la ingeniería genética.

En el otro extremo de temperatura se encuentra Polaromonas vacuolata, una bacteria psicrófila o criófila, capaz de vivir en temperaturas extremadamente bajas en las aguas de la Antártida, descubierta en 2001 por el microbiólogo James Staley y sus colegas de la Universidad de Washington. Las enzimas de esta bacteria están siendo estudiadas por la industria alimenticia, para entender el proceso de descomposición de la comida dentro de los refrigeradores y por la industria cosmética para retardar la evaporación de las fragancias.

En 1986, espeleólogos norteamericanos que exploraban las cuevas del Parque Nacional Cavernas de Carlsbad, en Estados Unidos, hallaron una serie de pasadizos que los llevaron a descubrir la Cueva Lechuguilla, considerada hoy en día la quinta en longitud en el mundo y una de las más prístinas, debido a los pocos visitantes que se adentran en ella. En uno de los pozos de agua estancada de esta cueva, se colectaron muestras que revelaron la presencia de microorganismos desconocidos hasta entonces. Luego de algunos experimentos, los científicos encontraron que estas criaturas, que se alimentan de la roca, poseen la habilidad de matar las células del cáncer de mama, dejando las demás células intactas.

Una arqueobacteria denominada Thermococcus gammatolerans, descubierta en una fumarola submarina en 2003, es uno de los organismos extremófilos más sorprendentes. Pertenece al grupo de los radiófilos, capaces de sobrevivir en altísimos niveles de radioactividad, hasta de 30 KGy —10 KG son suficientes para matar a un ser humano—. Sus enzimas se emplean para entender el proceso de formación de células cancerosas, y se cree que podrían tener aplicación en la reducción del envejecimiento de las células.

Recientemente, investigadores norteamericanos han logrado extraer de un organismo extremófilo llamado Deinococcus rafiodurans, proteínas que producen luz infrarroja, que pueden ser empleadas de manera más efectiva para estudiar en tiempo real los procesos que ocurren en las células vivas, como por ejemplo la forma en que se transmiten ciertas enfermedades y por lo tanto, quizás, comprender mejor cómo curarlas.

Los organismos extremófilos y el medio ambiente

En tanto que el estudio de los extremófilos va produciendo avances interesantes en el mundo de la medicina y la astrobiología, también puede hacer aportes significativos y muy valiosos en materia de servicios ambientales.

Se ha demostrado que un microorganismo termófilo, descubierto hace poco tiempo en el Parque Nacional de Yellowstone, es promisorio en el proceso industrial de blanqueamiento, haciéndolo más barato y respetuoso con el ambiente, ya que neutraliza los efectos del tradicional peróxido de hidrógeno o agua oxigenada, tan perjudicial en las aguas residuales. Otro termófilo recientemente descubierto en las ventilas submarinas, digiere sus alimentos y produce energía con base en el hierro, lo que pone a este organismo en la mira de las posibilidades para generar electricidad a partir de productos de desecho y eliminar metales radioactivos en el ambiente.

Pero, más allá de la reducción de la contaminación y de la producción de electricidad, ¿podría un extremófilo ayudar a producir energía? La respuesta parece ser afirmativa. Un organismo obtenido en las aguas profundas del Mar Mediterráneo está siendo probado como agente potencial para la transformación más eficiente de la biomasa en biocombustibles como el etanol. De tener éxito estos experimentos, sería una contribución importante a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, pues una industria basada en la conversión de biomasa en combustible, sería ambientalmente más eficiente y amigable que la basada en la fabricación de etanol a partir de maíz o caña de azúcar.

Pero lo más interesante de las aplicaciones de los extremófilos al ámbito ambiental, es quizás la forma en que pueden contribuir a contrarrestar el Cambio Climático. Por ejemplo, un microrganismo extremófilo descubierto recientemente en fuentes geotérmicas de Nueva Zelanda, consume metano para generar su energía, por lo cual podría ser utilizado para reducir las emisiones de éste de los vertederos de basura.

En la actualidad se produce una gran cantidad de metano, gas que atrapa casi veinte veces más calor atmosférico que el dióxido de carbono, por lo que es el principal contribuyente al calentamiento global. La mayor parte de ese gas podría ser consumido por muchas especies de extremófilos, con lo que se solucionaría parte del problema; los científicos han mapeado el genoma de algunos de estos microbios y en poco tiempo estarían en capacidad de modificarlos genéticamente para producir variedades nuevas que ayuden a reducir las emisiones de metano procedentes, por ejemplo, de los cultivos intensivos de arroz. Con el tiempo, y con nuevos desarrollos, el gas podría ser utilizado como una fuente importante de energía.

Un aspecto interesante es el hecho de que mientras el calentamiento global se va volviendo un problema cada vez más serio, aumenta la cantidad de especies descubiertas de organismos extremófilos. En el Perú, los investigadores han encontrado una gran diversidad de nuevas especies de extremófilos que colonizan rápidamente las zonas altas de la cordillera de los Andes, las cuales van quedando descubiertas a medida que se retraen los glaciares. Estos microorganismos crean las condiciones propicias para que las plantas se asienten en los lugares antes cubiertos por hielo.

El estudio de los ambientes extremos en zonas áridas también cobra día a día mayor interés, debido a la creciente expansión de las áreas desérticas en el mundo, ya sea por los efectos de la deforestación y otras actividades humanas, o a causa de anomalías climáticas. El conocimiento de los organismos extremófilos de estos ambientes tiene gran relevancia, especialmente por las estrategias especiales que han desarrollado para sobrevivir en condiciones extremas de calor y falta de agua.

Las soluciones están en nosotros mismos

A pesar de las interesantes aplicaciones que se desprenden del conocimiento de los ambientes extremos y de los seres vivos extremófilos, lo que realmente conocemos todavía acerca de esas formas de vida es poco. Según se estima, el 50% de la biomasa mundial —el peso de todos los seres vivos del planeta— está constituida por microorganismos. Sin embargo, apenas se conoce el 5-10 % de estas especies. Aunque no todos los microorganismos son extremófilos, sin duda el número potencial de especies por descubrir es enorme.

Aunque esas cifras representan un reto e invitan a incentivar la búsqueda de nuevas criaturas que puedan ayudar a enfrentar los problemas actuales y futuros de la humanidad, también es necesario que los seres humanos miremos hacia nosotros mismos y hagamos uso de la capacidad de nuestra especie para cambiar su comportamiento. Tanto si se trata de asuntos médicos y de salud como de la situación de un planeta cada vez más cálido, el mundo no podrá ser salvado únicamente por la tecnología y los extremófilos; el comportamiento del ser humano tiene que desempeñar un papel importante y decisivo.