La contaminación de los ecosistemas acuáticos es un problema que afecta a todo el planeta, de modo que es cada vez más difícil encontrar sitios en los que no haya señales de contaminación. A la hora de evaluar si un ecosistema está contaminado, se usan algunas herramientas, tal como los análisis químicos, que nos ayudan a decir qué contaminantes están en el medio y sus concentraciones, y los estudios ecotoxicológicos, que nos indican cuán tóxicos son los contaminantes.

Por la etimología de la palabra, la ecotoxicología (ecología + toxicología) surgió como una ciencia que busca evaluar los efectos de los contaminantes sobre los organismos, desde una perspectiva más ecológica. Para llevar a cabo tal evaluación, los estudios ecotoxicológicos se centran en verificar los efectos tóxicos que los contaminantes producen en los organismos. Estos efectos van desde alteraciones genéticas, bioquímicas, celulares, a cambios en su crecimiento, reproducción, alimentación, comportamiento y muchos otros efectos, incluidos la muerte. Por lo tanto, la definición de riesgo asociada a un contaminante está vinculada a los efectos tóxicos que pueda producir, cuando comparado con los organismos no expuestos a la contaminación.

Sin embargo, ¿será que la contaminación puede afectar también las decisiones que los organismos toman para estar o no en un ecosistema? Ésa fue la pregunta que hicimos para saber hasta qué punto la contaminación altera ese balance que los organismos hacen sobre los beneficios y costes de estar en un ecosistema.

El estudio se realizó con el camarón Atyaephyra desmarestii que vive en el río Guadalete (provincia de Cádiz), al que se expuso a diferentes escenarios ambientales que variaban en cuanto a la presencia de refugios (que le daban protección), la presencia de una señal química de un potencial depredador (que representaba un riesgo inminente) y diferentes niveles de contaminación por cobre. Para llevar a cabo los experimentos, se empleó un enfoque diferente, a través de un sistema de experimentación, en el que se pueden simular diferentes condiciones ambientales, permitiendo a los organismos moverse entre todas las condiciones. Así, los camarones podrían elegir las zonas que fueran más atractivas para ellos.

Inicialmente, los camarones indicaron que evitaban la contaminación y los depredadores y preferían las zonas con refugios. Sin embargo, cuando los camarones tuvieron que elegir entre ambientes que variaban en función de los tres factores en simultáneo, la decisión tomada fue diferente. Los camarones se movieron hacia zonas limpias y sin refugio, evitando las zonas contaminadas, aunque tuvieran espacios donde refugiarse. Asimismo, cuando a estas zonas limpias sin refugio se les incluía una señal de un posible depredador, añadiendo así el riesgo de depredación, los organismos eligieron moverse a una zona sin depredadores, exponiéndose a la contaminación, a pesar de las consecuencias tóxicas que esa exposición pudiera suponer.

Este estudio deja claro que la presencia de contaminantes en una zona que podría ser atractiva por la cantidad de refugio puede cambiar completamente la decisión de los camarones en habitar o no esta zona. Se ha podido demostrar que el riesgo de la contaminación va más allá de la toxicidad que pueda producir, llegando a producir también cambios en la dinámica de las comunidades y en cómo los organismos seleccionan sus hábitats.

Los estudios de impacto ambiental son cada vez más necesarios para conocer el impacto de la contaminación en los ecosistemas, debido a la magnitud de los cambios que éstos sufren como consecuencia de la contaminación. Aunque exista un gran esfuerzo en reducir los residuos industriales, agrícolas y urbanos, y que éstos no tengan un efecto negativo para los ecosistemas, el incremento de estas actividades, así como el aumento de la población, están produciendo una cantidad de residuos que en muchos casos llegan a los ecosistemas sin un adecuado tratamiento. Para controlar o registrar ese impacto, hay tres formas de abordar ese problema: la caracterización físico-química (que está enfocada en detectar las sustancias presentes en el medio y sus concentraciones), la evaluación biológica (que busca identificar las especies presentes y su abundancia) y la valoración ecotoxicológica (que se centra en evaluar la toxicidad de las sustancias sobre los organismos y los procesos de bioacumulación debido a la exposición).

En lo que se refiere a la evaluación ecotoxicológica, los estudios se hacen mediante la exposición forzada de los organismos a los contaminantes, lo que supone un continuo contacto de los organismos con las sustancias potencialmente tóxicas durante un periodo determinado de tiempo. A continuación, se verifican los efectos tóxicos que los organismos puedan sufrir, por medio de diferentes respuestas, como pueden ser las alteraciones fisiológicas, morfológicas, bioquímicas, genéticas, alteración de su comportamiento, así como evidencias de bioacumulación.

La exposición forzada supone una exposición continuada y obligatoria, sin ninguna posibilidad de escape por parte de los organismos. En algunos casos, como los ecosistemas confinados, un ejemplo serían los lagos, o para los organismos que no son capaces de moverse, este tipo de exposición es la esperada. Sin embargo, cuando los contaminantes son vertidos en un sistema acuático, donde lo que puede ocurrir es que se forme un gradiente de contaminación y/o empleamos en los experimentos organismos que son capaces de moverse, la exposición forzada pierde relevancia.

Con un enfoque complementario y tratando de reflejar este tipo de situaciones, que hemos mencionado anteriormente, se han desarrollado sistemas de exposición no forzada, en los que se simulan gradientes o parches de contaminación, tal como puede darse en los ecosistemas naturales.

Los sistemas de exposición no forzada permiten evaluar cómo la contaminación afecta a la distribución espacial de los organismos, ya que éstos pueden desplazarse entre todos los compartimentos del sistema. De esto modo, ya no hablamos de efectos tóxicos sobre el individuo, pues los organismos se mueven hacia otras zonas menos impactadas, lo que implica un cambio de paradigma en el tipo de exposición y en la valoración del riesgo de los contaminantes. Dejamos de centrarnos exclusivamente en la toxicidad, y echamos una mirada a la preferencia de hábitat y la capacidad de los organismos de escoger los hábitats menos impactados.

A pesar de eso, el efecto negativo existe: los organismos fueron obligados a moverse de su sitio original y el ecosistema contaminado pierde su biodiversidad. Aunque ambos sistemas, como se pueden ver en la figura, presentan un enfoque similar en lo que se refiere al tipo de exposición, el sistema lineal es usado para simular escenarios de una dimensión (1D), en el que el desplazamiento de los organismos se restringe a movimientos lineales. Por otro lado, el sistema HeMHAS permite simular diferentes escenarios de contaminación jugando con las conexiones entre los compartimentos, de modo a permitir desplazamientos en dos dimensiones (2D).

El uso de estos dos sistemas en la evaluación de los riesgos causados por los contaminantes representa un cambio en el paradigma de lo que se considera efecto, pues los organismos huyen de los contaminantes y evitan sufrir los efectos tóxicos. El efecto esperado pasa a ser en la selección del hábitat y en los patrones de distribución espacial de las especies.

Además, la exposición no forzada posibilita la inclusión de conceptos ecológicos hasta ahora alejados de los estudios ecotoxicológicos, tales como: selección de hábitat, fragmentación química del hábitat, recolonización, conectividad de hábitats y metapoblación. Estos conceptos podrían darnos una visión espacialmente más amplia en cuanto al riesgo asociado a los contaminantes, incluyendo en los estudios ecotoxicológicos niveles de organización superiores, tal como la ecología del paisaje.

El enfoque que estamos dando a los estudios ecotoxicológicos busca acercar la ecología a la toxicología ambiental, ofreciendo una visión complementaria sobre cómo enfocar el riesgo de los contaminantes.

Todo ello, nos lleva a hacernos las siguientes preguntas:

¿Y se incluimos la exposición no forzada en los estudios de evaluación ambiental? ¿Podría ser ésa una cuarta línea de evidencia a los estudios de impacto ambiental?

La respuesta afirmativa a ambas cuestiones, nos llevará a dar un salto en la relevancia ambiental de los estudios ecotoxicológicos, mejorando el conocimiento del impacto del efecto de los agentes de estrés ambiental.

El equipo implicado en los estudios de exposición no forzada está formado por los investigadores:

Cristiano V.M. Araújo1,2, David Roque1, Julián Blasco1, Rui Ribeiro2, Matilde Moreira-Santos2, Asier Toribio3, Enaitz Aguirre3 y Sergio Barro3

1. Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC), Puerto Real, Cádiz, España.

2. Centro de Ecología Funcional, Universidade de Coimbra, Portugal.

3. Aquatic Biotechnology, El Puerto de Santa María, España.