El campo emergente de la ecofisiología de la conservación integra el efecto de los cambios ambientales y el éxito ecológico de las poblaciones mediante la aplicación de la teoría fisiológica, los enfoques mecanicistas y las herramientas para dilucidar y abordar los problemas de conservación actuales.Existe suficiente evidencia que explica cómo cambios en patrones biológicos (aspectos reproductivos, desempeño, capacidad de forrajeo y dispersión) de poblaciones naturales son correlacionados con cambios ambientales. Entonces, el desafío es lograr determinar la relación causal entre la variabilidad ambiental (naturales y/o antrópicas) y los sistemas biológicos.

Así, la fisiología provee el vínculo mecanicista entre los cambios ambientales y los cambios en los patrones ecológicos, y provee el sustento para entender cómo podrían responder los individuos a cambios ambientales drásticos. Por tanto, la investigación fisiológica debería integrarse en la conservación para predecir las consecuencias biológicas de la actividad humana y para identificar las especies o poblaciones más vulnerables, integrando la capacidad de respuesta a nivel poblacional hasta el papel ecológico desde el punto de vista de ecosistema en un ambiente cambiante.

Los biólogos de la conservación se enfrentan cada vez más a la necesidad de proporcionar  a las entidades gubernamentales y  directores de entidades de conservación, información y datos sobre los mecanismos causales subyacentes a problemas de conservación como el declive de las especies, para desarrollar y monitorear soluciones.

De esta manera,se sugiere que para que muchas de las estrategias de conservación sean exitosas es importante entender las respuestas fisiológicas de los organismos a cambios en su ambiente. Un ejemplo emblemático del uso de herramientas fisiológicas en la ciencia de la conservación durante muchos años fue el descubrimiento de los efectos del dicloro-difenil-tricloroetano (DDT) en la biología reproductiva de depredadores tope, lo cual está muy bien descrito en el bestseller ‘Primavera silenciosa’, de 1962, por Rachel Carson. Una vez fue comprobada la relación entre el causal del problema, el DDT y la consecuencia, la insuficiencia reproductiva, esta sustancia y sustancias similares fueron prohibidas en algunas partes del mundo. El DDT fue una insecticida organoclorado ampliamente utilizado en la década del 60 y prohibido a partir de 1972 en USA.

 

Teniendo en cuenta que la fisiología es una ciencia que estudia la función y homeostasis del organismo como un todo, y engloba aspectos desde el metabolismo, termorregulación, nutrición, regulación hormonal (endocrinología), inmunología, etc, y como estos aspectos pueden verse afectados en respuesta a cambios ambientales.

Actualmente, existe una problemática de cambios ambientales asociada a diversos factores como el calentamiento global, deforestación, cambios en el uso del suelo por agricultura y ganadería, contaminación del agua, explosión demográfica y uso indiscriminado de los recursos, que, en su conjunto,han causado en diferentes proporciones el deterioro y la declinación de la biodiversidad actual.

En este sentido, el cambio en el uso del suelo y el desarrollo de la agricultura ha traído consigo el uso masivo de agroquímicos sintéticos cada vez más potentes en el control de insectos plagas; es así, como en la última década se han desarrollado insecticidas como los neonicotinoides, con consecuencias adversas en la biodiversidad de insectos polinizadores y otros organismos a escala global.

Estudios recientes han demostrado que los insecticidas neonicotinoides tienen efectos adversos y un impacto negativo en las poblaciones de aves insectívoras. Así mismo, la mayor cantidad de evidencia se centra en el efecto de estos insecticidas sobre la biodiversidad de insectos polinizadores.

Durante la última década, la disminución de los polinizadores ha causado preocupación mundial, lo cual también se aprecia para el caso de la abeja melífera (Apis mellifera). La súbita disminución de las poblaciones de esta especie doméstica, también conocido como el Síndrome de Colapso de Colmenas (CCD, por sus siglas en inglés), ha generado las alertas de gobiernos, especialistas y público en general.

La evidencia científica demuestra que las causas de la CCD incluyen factores tales como la pérdida de biodiversidad, incremento en el uso de monocultivos, reducción en la diversidad genética y, especialmente, la intensificación en el uso de los insecticidas neonicotinoides. Estos insecticidas no son selectivos y no solo afectan las plagas sino, también, insectos benéficos como los polinizadores, por lo que se ha demostrado que los insecticidas son uno de los principales factores que contribuyen a la disminución actual de las poblaciones de abejas.

Sin embargo, no se sabe exactamente cuáles son los mecanismos asociados con esta reducción en su desempeño polinizador, es por eso que desde la Ecofisiología quisimos abordar esta problemática ydeterminar los mecanismos fisiológicos afines a la disminución de la capacidad de polinización de las abejas cuando están expuestas a concentraciones residuales de Imidacloprid.

Esta molécula llega al sistema nervioso de los insectos polinizadores y, posteriormente, se desencadena una serie de procesos que producen efectos en las interacciones neuronales, generando desorientación, problemas en la capacidad de forrajeo, búsqueda de alimento, lo que lleva amúltiples consecuencias sobre su desempeño. Lo anterior puede tener como consecuencia disminución de la sobrevivencia o reducción drástica en la capacidad de polinización.

 

 

En este sentido, los insectos polinizadores y, en especial, las abejas Apis mellifera tienen gran importancia ecológica y económica, proporcionando servicios ecosistémicos esenciales para el mantenimiento de la biodiversidad de las comunidades de plantas silvestres y cultivos agrícolas. Teniendo esto en cuenta, abordamos la pregunta de investigación ¿Cómo afecta una dosis residual de imidacloprid el desempeño de Apis mellifera, usando una aproximación fisiológica?, con el fin de establecer cómo un pesticida neonicotinoide puede afectar el desempeño de las abejas, es decir, si una dosis realista a la que se maneja en campo afecta la capacidad fisiológica de abejas obreras y las tareas que desempeñan en la colmena, tales comopolinización, cuidado de la reina, alimentación de las larvas y mantenimientode las colmenas.

 

Los resultados obtenidos usando colmenas provenientes de apiariosde Ibagué sugieren que existe un efecto del pesticida sobre la masa corporal (peso) de las larvas y pupas de abejas obreras de Apis mellifera, donde las larvas aumentan drásticamente su peso, lo que podría estar asociadocon mayor acumulación de sustancias de desecho que no logran ser degradadas durante el ciclo de desarrollo  larval. Sin embargo, la ganancia de peso es compensada en el estadio adulto, pero podría afectar otras funciones de la abeja durante su adultez. Así mismo, se encontró diferencia en el metabolismo (fisiología) de las larvas y abejas obreras recolectoras entre las colmenas que fueron expuestas al Imidacloprid.

Las abejas adultas,al ser expuestas a dosis residual del pesticida, presentan metabolismo más alto, esto puede estar relacionado con el aumento de la actividad metabólica, que afectaría su capacidad pecoliadora (recolección de polen), hiperactividad que puede ir en desmedro de la sobrevivencia. Algunos trabajos sugieren que estos pesticidas también pueden generar pecoliadoras precoces, lo cual tendría consecuencias en la eficiencia y el alto desempeño de la obrera al realizar las tareas de la colmena. Todos estos efectos fisiológicos tienen consecuencias ecológicas en términos de la capacidad de polinización de las abejas melíferas.

En trabajos elaborados con colegas de la Universidad Austral de Chile desde el punto de vista genómico, los resultados muestran cambios celulares y bioquímicos de las abejas obreras al ser expuestas a esta molécula. Así mismo, en resultados obtenidos recientemente con reinas de Apis mellifera, también se encontró efecto directo sobre la fisiología de las reinas, lo cual tiene consecuencias directas sobre la viabilidad de las colmenas. Aunque este es un tema reciente, ha sido cada vez más estudiado en los años recientes, principalmente en Europa y los Estados Unidos. Sin embargo, este estudio es el primeroacerca del efecto sobre la fisiología y desempeño de diferentes estadios y castas de las colmenas de Apis melliferaen Colombia y el trópico, y puede ser extrapolados a lo que ocurreen otro tipo de organismos polinizadores.

Actualmente, estamos en proceso de escritura en revistas científicas de los resultados obtenidos en estos trabajos, además del desarrollo de una línea de investigación sustentada con un proyecto Colciencias adjudicado recientemente, que aborda aspectos conductuales y fisiológicos relacionados con la producción de veneno de una de las especies de araña más venenosa del mundo (Phoneutriaboliviensis), con el objetivo de establecer aspectos toxicológicos y toxinológicos del veneno y su potencial uso en aspectos biomédicos.

Finalmente, teniendo en cuenta que la biodiversidad se enfrenta constantemente a una serie de factores de estrés biótico y abiótico, asociados con la continua perturbación antrópica sobre los recursos naturales en diferentes niveles, es imprescindible tener mayor conocimiento de cómo los organismos responden a estos cambios con el fin de entender los mecanismos causales de una serie de fenómenos ecológicos, las respuestas evolutivas asociadas con el cambio ambiental y la preservación de las poblaciones en su entorno.

<sup>Referencia:

Carson, R. (1965). Silent spring.Houghton MifflinHarcout. Boston, USA. 257p.</sup>