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Características del ambiente hipogeo. Carlos GALÁN

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CARACTERÍSTICAS DEL AMBIENTE HIPOGEO

Carlos GALÁN
www.aranzadi-sciences.org e-mail: cegalham@yahoo.es
Tomado de http://www.aranzadi-zientziak.org/karstologia/articulos/01ambiente_hipogeo.htm

Las principales características del ambiente en la zona profunda de las cuevas ("deep cave environment")
incluyen: perpetua oscuridad total; elevada humedad relativa; compleja red tridimensional de espacios; conductos y
galerías de muy diversos tamaños; en ocasiones elevadas concentraciones de dióxido de carbono y otras mezclas de
gases, incluyendo gases letales; bajo contenido de oxígeno disuelto en las aguas, pudiendo quedar éstas estancadas,
aisladas periódicamente del drenaje normal, mientras que en otras ocasiones las galerías y espacios aéreos quedan
inundados por crecidas que las anegan completamente; extensos sustratos rocosos, húmedos y con superficies verticales resbaladizas; fuentes de alimento generalmente escasas y desigualmente distribuidas, con ausencia de organismos fotosintetizadores y materiales vegetales verdes, y con predominio de detritos de materia orgánica introducidos por percolación e inundación, junto con restos de troglóxenos.

 

 

1. Recursos tróficos en el hábitat subterráneo

Los principales recursos tróficos en cuevas son materiales orgánicos transportados por el agua y la gravedad
desde los ecosistemas de superficie, generalmente bajo la forma de detritos. Estos fundamentalmente ingresan al
hábitat subterráneo transportados por las aguas de infiltración, bien sea en forma difusa (percolación a través de toda la superficie) o concentrada (ríos epígeos que ingresan a través de sumideros y aportan numerosos depósitos de crecida). La fauna troglóxena en su conjunto constituye así mismo un aporte de materia orgánica para cavernícolas especializados, no sólo los organismos vivos sino también sus cadáveres y sus producciones. A ello puede agregarse una fuente interna de energía proveniente de la síntesis de bacterias quimioautótrofas, principalmente Ferrobacteria, Thiobacteria y bacterias nitrificantes que viven en la arcilla (GOUNOT, 1967), que en ocasiones puede ser importante (SARBU, 1990). Estas bacterias autótrofas poseen la capacidad de sintetizar vitaminas, oligoelementos y factores de crecimiento; los animales han perdido esta capacidad y ante la ausencia de plantas verdes en el medio hipógeo estas sustancias son aportadas por bacterias y hongos. Las Thiobacteria pueden sintetizar rivoflavina, pyridoxina, vitamina B12, ácido nicotínico, ácido pantotheico; los Actinomycetes pueden sintetizar carotenos (FISCHER, 1959; GOUNOT, 1960; VANDEL, 1965). En zona tropical puede agregarse un limitado aporte de raíces de plantas que penetran a través de fisuras en busca de agua y que eventualmente pueden alcanzar galerías subterráneas a poca profundidad; este aporte puede ser más importante en cuevas lávicas, ya que las coladas de lava se extienden superficialmente (HOWARTH, 1983; GALAN, 1986).

El hábitat subterráneo ocupa un volumen tridimensional y los límites con los ecosistemas de superficie no sólo son horizontales sino principalmente verticales. Tanto en áreas kársticas como volcánicas, una considerable cantidad de energía bajo la forma de materia orgánica está continuamente siendo sustraida de superficie e ingresada a la red de vacíos del hábitat subterráneo.

 

 

2. Atmósfera subterránea

Aunque la atmósfera subterránea mantiene unas condiciones climáticas relativamente constantes, puede existir
una marcada variabilidad en los parámetros meteorológicos según se trate de zonas bien ventiladas (con importante intercambio y renovación de aire) o de zonas confinadas (con un régimen de aire estancado). Esto depende en gran medida del tamaño de los conductos, del patrón de la red de galerías de la cueva, del carácter y extensión de la interacción entre las atmósferas exterior e interior, y de las características del sistema hidrogeológico de drenaje.

 

 

2.1. Temperatura y humedad relativa

En la atmósfera subterránea las diferencias de temperatura y humedad relativa pueden alcanzar 5-6ºC y 30% de humedad relativa en galerías y cuevas ventiladas, pero generalmente son mucho menores en la zona profunda, pequeños espacios y en cuevas con restringido intercambio de aire. En estos casos, el régimen es isotérmico, con temperatura prácticamente constante y equivalente a la temperatura media anual de la región en donde se ubica la cavidad, y con humedad relativa de 100% y frecuentes casos de sobresaturación y condensación. Este régimen puede ser influido por variaciones en la temperatura del agua, normalmente con valores inferiores en 1-2ºC a la temperatura del aire.

La mayoría de los troglobios habita en mesocavernas y pequeños espacios vecinos a éstas, donde predomina un régimen de aire estancado o calmo, con elevada humedad. Este hábitat, de pequeñas galerías y pasajes (diámetros de 1 mm a 20 cm), es menos aireado que las macrocavernas (diámetros mayores de 20 cm -hasta varios metros-) y constituye un ambiente adverso, con elevadas concentraciones de dióxido de carbono y otras mezclas de gases provenientes de la disolución de la caliza y de la descomposición de la materia orgánica. Este es un importante factor que sin duda interviene en la biología de las especies cavernícolas.

Diversos autores han señalado el predominio de troglobios en pequeños espacios y en la zona profunda con aire en calma (JUBERTHIE, 1983; UENO, 1987; OROMI et al., 1991; GALAN, 1993; HOWARTH, 1993). Este ambiente constituye el hábitat de los cavernícolas estrictos. No obstante, algunos individuos de especies troglobias ocasionalmente son hallados en pasajes más aireados, siempre que la humedad relativa sea elevada y que parte de ésta esté presente bajo la forma de películas de agua sobre la roca y espeleotemas (GALAN, 1993; HOWARTH, 1993). La mayoría de los cavernícolas facultativos, en cambio, son hallados en galerías más aireadas.

 

 

2.2. Dióxido de carbono (CO2)

En la zona profunda de las cuevas la concentración del dióxido de carbono es más elevada que en galerías ventiladas, debido al menor intercambio de aire, y la concentración de CO2 puede alcanzar valores del 10% en volumen o incluso superiores. Este incremento en la concentración de CO2 es un proceso normal y ampliamente extendido en la zona vadosa del karst y es un resultado simple de la disolución de la roca caliza por las aguas de infiltración; el CO2 en exceso aporta su agresividad a las aguas de infiltración para proseguir la disolución de la roca en la zona saturada del karst ("zona freática" de los autores anglosajones) (GALAN, 1991). Las altas concentraciones de CO2 también se presentan en otras litologías (Ver p.ej. HOWARTH & STONE, 1990).

La concentración de CO2 y otros gases puede ser mucho mayor localmente, en zonas poco ventiladas y con rellenos de materia orgánica. Casos de condiciones anóxicas han sido reportados en la zona terminal de la cueva Coy-coy de Acurigua y cueva-haitón de Sabana Grande (Edo. Falcón, Venezuela) (GALAN & LAGARDE, 1987) y en cuevas de la región de Januaria e Itacarambí (Minas Gerais, Brasil) (GALAN, 1995). Muchos otros autores han reportado casos similares en la literatura espeleológica. El CO2 proviene de la descomposición de materiales vegetales aportados por las crecidas o de la fermentación de materia orgánica contenida en el limo y sedimentos de zonas bajas de galerías hidrológicamente activas. La fermentación de depósitos de guano de quirópteros, que suelen constituir un importante relleno en cuevas tropicales, normalmente libera amoníaco y gases nitrogenados, además de CO2. En lugares donde la concentración de murciélagos es elevada (varios miles a decenas de miles de individuos), el calor liberado por sus cuerpos eleva la temperatura del aire en varios grados, generando zonas y puntos "calientes", como es común en muchas "cuevas calientes" de Cuba y costa norte de Venezuela. El "guano" de guácharos (Steatornis caripensis), pese a formar depósitos aún más extensos, es depositado en galerías amplias bien ventiladas, por lo que raramente enrarece la atmósfera subterránea. Este sustrato es fundamentalmente un residuo vegetal formado por semillas de lauráceas, burseráceas y palmas, siendo rico en fósforo, nitrógeno y materia orgánica, y su pH decrece con la profundidad, albergando una artropofauna abundante en la superficie (HERRERA, 1995).

 

 

2.3. Radioactividad natural

Las principales rocas karstificables (caliza, dolomita, yeso) pueden contener pequeñas cantidades dispersas de
uranio y torio. Uno de los miembros de la serie de desintegración del uranio, el gas radón, es capaz de difundirse en el interior de las cavernas a una tasa considerable, y la atmósfera subterránea puede contener altas concentraciones en comparación con la atmósfera externa.

Si bien pueden existir diferencias en la tasa de emanación de radón, principalmente las concentraciones de radón
son altamente dependientes del flujo de aire y, por lo tanto, de su renovación en la caverna o parte de ésta. Las más altas concentraciones son alcanzadas invariablemente en las zonas profundas o más pobremente ventiladas.

Estudios recientes han mostrado la existencia de altas (y variables) concentraciones de radón en el aire de las cuevas. KLIMCHOUK & NASEDKIN (1992) reportan concentraciones de 5.82-68.11 kBq/m3 en cuevas de Ucrania y Rusia. TEIXEIRA et al. (1991) obtiene valores de 5-45 kBq/m3 para cuevas de Portugal. AHLSTRAND (1980) y HILL (1987) reportan valores de hasta 3.7 kBq/m3 en cuevas relativamente bien ventiladas de New Mexico y Texas (USA). SAJO-BOHUS et al. (1995) han reportado valores de hasta 80,1 kBq/m3 en cuevas de Venezuela, incluyendo cuevas turísticas como la conocida Cueva del Guácharo.

Concentraciones por encima de 0.5 kBq/m3 son consideradas dañinas para la salud humana (ICRP, 1987). Se ha especulado sobre el posible efecto nocivo del aire de las cuevas para espeleólogos, el cual es considerado bajo debido al escaso tiempo de permanencia en las mismas; sin embargo, es admitido que una permanencia continua bajo tales condiciones tendría severas consecuencias.

La elevada radioactividad característica del aire de las cuevas y la desintegración radioactiva, acompañan la ionización del aire y la formación y condensación de hidroaerosoles y aerosoles sólidos autóctonos (GADOROS, 1986, 1989). De este modo las sustancias minerales pueden ser disueltas y una fase sólida es introducida en el aire de las cuevas. Estas sustancias, transportadas por el flujo de aire, pueden ser precipitadas y dar origen a muy diversos tipos de espeleotemas, como crecimientos de yeso y espeleotemas de calcita tipo "pop-corn", excéntricas y formas coraloides parietales (KLIMCHOUK et al., 1995). Depósitos y espeleotemas de sílice, ópalo y goethita son comunes en cuevas en cuarcitas precámbricas de la Guayana venezolana (URBANI, 1977, 1996; GALAN & URBANI, 1987). Algunos de estos espeleotemas pueden también haber sido formados por precipitación de aerosoles

De igual modo las aguas subterráneas son influidas por la radioactividad natural y sustancias minerales disueltas, y en los gours y pequeños cuerpos de agua -a menudo aislados periódicamente de la red de drenaje normal- es común un bajo contenido de oxígeno disuelto. En otras ocasiones el ácido sulfúrico ha tenido considerable importancia en la espeleogénesis y las aguas kársticas pueden contener altos tenores de sulfatos (AULER, 1995) generando extensos recubrimientos de epsomita y espeleotemas de yeso y bassanita, como en los casos reportados por GALAN (1996) para cuevas del estado de Bahia (Brasil); en estas aguas, prácticamente saturadas en sulfatos, habitan, no obstante, cavernícolas acuáticos.

La incidencia de estos factores sobre las formas de vida cavernícolas no ha sido estudiada. Pero la alta radioactividad natural y las características del aire podrían incrementar la adversidad del ambiente profundo para los organismos que lo habitan, con la potencialidad de alterar las tasas de mutaciones y recombinación genética, traduciéndose posteriormente en cambios fenotípicos.

 

3. hábitat subterráneo: zonación y redefinición

Para referirse al hábitat subterráneo de los cavernícolas como un ambiente adverso es necesario tener en cuenta,
en primer lugar, la distribución espacial y la escala de dimensiones de los vacíos subterráneos. Ello probablemente implica una redefinición de qué se entiende por hábitat subterráneo o hipógeo, respecto a los ambientes de superficie, para los organismos que completan en él su ciclo de vida. La zonación de los espacios subterráneos implica colocar límites arbitrarios a lo que en realidad son gradientes.

Las cavernas, en general, poseen una zonación física característica. Resumidamente puede hablarse de dos regiones, subdivididas en 4 zonas distintas. Una región A, que comprende ambientes subsuperficiales y transicionales, y una región B, que comprende los ambientes subterráneos propiamente dichos. La región A comprende una zona de entrada en penumbra y una zona de transición; la región B comprende una zona ventilada y una zona profunda de aire en calma. Esta zonación corresponde aproximadamente a la propuesta por HOWARTH (1991) para cuevas en lava.

La zona de entrada más superficial, ubicada en la región A, suele recibir luz durante parte del día y a menudo se encuentra en ella plantas verdes y rellenos de materiales orgánicos procedentes del exterior. Sigue a continuación un sector en penumbra, de variable extensión, que muestra una gradación en los parámetros físicos, la cual va acompañada de una gradación paralela en la vegetación. A medida que se profundiza hacia la zona oscura la vegetación de plantas vasculares ombrófilas es seguida por criptógamas y finalmente por películas de algas. La fauna incluye muchos troglóxenos regulares, tanto sobre las paredes de roca (asociación parietal de las cuevas europeas) como entre los bloques y rellenos orgánicos del suelo, predominando en éstos las formas endógeas. Esta zona sirve frecuentemente de refugio a muchos invertebrados epígeos e higrófilos, que acuden a ella en busca de protección y condiciones más húmedas que las de superficie. Gran parte de esta fauna se extiende a la siguiente zona.

Ya en oscuridad total se extiende otra zona, transicional, desprovista de plantas verdes y caracterizada por
variaciones climáticas importantes, formando parte de la región que hemos denominado A. Esta zona es muy
dinámica y de límites ambiguos, está sujeta a oscilaciones en la humedad atmósferica (diarias o estacionales),
asociadas a la variación de temperatura y al intercambio de aire con el exterior. La fauna troglóxena predomina en
esta región. Según el grado de desarrollo y biología de los organismos, éstos adquieren mayor independencia con
relación al medio físico; muchos troglóxenos regulares -tal como dípteros, araneidos, guácharos y quirópteros-
pueden penetrar profundamente en las cuevas e instalarse en ellas durante parte de su ciclo de vida.

La región B es en cambio climáticamente muy poco variable, en total oscuridad y con humedad relativa igual o muy próxima a valores de saturación. En ella puede distinguirse: una zona bien aireada o ventilada, que comprende parte de la red de galerías visitables por el ser humano (macrocavernas), donde es frecuente la renovación del aire, y una zona de aire en calma o confinado, de más lenta renovación, pudiendo presentar altas concentraciones de CO2 y otros gases (YARBOROUGH, 1978). Esta zona comprende las partes más profundas de macrocavernas, galerías terminadas en "cul de sac" y una red de mesocavernas y vacíos menores, más profundamente incluidos en la rocacaja. En parte esta zona está constituida por mesocavernas y espacios menores, no accesibles a la penetración humana.

La región B constituye el hábitat subterráneo propiamente dicho. En la zona oscura ventilada predominan los troglófilos; los cavernícolas estrictos o troglobios ingresan eventualmente en ella si las condiciones de humedad son adecuadas. La zona oscura de aire en calma, mesocavernas y espacios menores contiguos a éstas, son el hábitat característico de los troglobios; los troglófilos son accidentales en esta zona, ya que habitualmente no son aptos para mantenerse indefinidamente en ella. Esta zona -profunda- puede por tanto comprender vacíos en muy diversa posición topográfica, incluso en la proximidad de la entrada y sector de penumbra.

En nuestra opinión, la definición ecológica de troglófilos y troglobios, entendida ésta como la de aquellos seres que completan su ciclo vital en la caverna (sean facultativos o exclusivos) y están más o menos adaptados para la vida en ella, debe excluir la región A, ya que muchos troglóxenos (incluso accidentales) son capaces de reproducirse y completar su ciclo de vida en las zonas transicionales. Esto es particularmente cierto en cuevas tropicales, de grandes bocas e importante volumen, en las cuales la región A puede tener gran extensión.

En la red tridimensional de espacios que afecta al volumen de un macizo, HOWARTH (1983) distinguió tres clases de tamaño biológicamente significativas: macrocavernas (mayores de 20 cm), mesocavernas (0.1 a 20 cm) y microcavernas (menores de 0.1 cm). La primera admite grandes vertebrados, la segunda es caracterizada por un microclima favorable a los artrópodos cavernícolas, mientras que la tercera es demasiado pequeña para la mayoría de los artrópodos cavernícolas. Lógicamente, estos límites son también aproximados, y dependen a su vez de las dimensiones de los organismos (incluyendo sus formas larvarias). Pero de modo general puede decirse que las microcavernas, aunque son recorridas por el aire y el agua de infiltración, normalmente están desprovistas de
macroinvertebrados, aunque pueden contener diversos animales microscópicos, principalmente acuáticos, como ácaros, ostrácodos y copépodos.

Para la fauna acuática la zonación indicada es menos significativa, ya que el hábitat acuático subterráneo puede extenderse hasta la proximidad de la superficie, bien sea en la zona de infiltración o en la de surgencia, ya que en su definición no interviene la atmósfera subterránea. Así, en medio tropical son frecuentes los casos de peces y crustáceos cavernícolas cuya distribución acuática prácticamente llega hasta las entradas y zonas iluminadas, reduciéndose a su mínima expresión la región transicional.

En resumen, el medio terrestre del ecosistema subterráneo comprende un ambiente transicional y otro
verdaderamente hipógeo, subdividido este último en una zona aireada y otra de aire en calma o menos ventilada.
Proponemos denominar a éstos: Ambiente superficial (el conjunto de la región A), ambiente intermedio (la zona
aireada), y ambiente profundo ("deep cave" ambiente = la zona de aire en calma). La posición topográfica y
extensión de estos ambientes es dependiente de la morfología del macizo y sus cavidades y del régimen de
intercambio de aire. Entre unos y otros ambientes existen gradientes y no límites estrictos.

 

4. Condiciones adversas del hábitat subterráneo.

En las cavernas, la severidad del medio se acrecienta al profundizar en él, desde la superficie hacia el interior de
la roca. Para adaptarse al ambiente subterráneo los organismos tendrán que superar una serie de gradientes o
barreras, físicas y ecológicas.

La primera barrera la constituye la oscuridad total. Algunos invertebrados troglóxenos dotados de quimioreceptores o vertebrados dotados de ecolocación, podrán superar esta barrera y desplazarse en la zona oscura; pero la inmensa mayoría de los animales no está dotada de mecanismos de orientación que les permitan desenvolverse en oscuridad total. Los animales capaces de visión nocturna en realidad están adaptados a utilizar bajas intensidades luminosas, pero son incapaces de ver en oscuridad total.

La segunda barrera es trófica. Desde un punto de vista alimentario, los cavernícolas son detritívoros (o carnívoros que predan sobre éstos). Incluso los considerados carnívoros son omnívoros o parcialmente detritívoros, al menos durante parte de su ciclo de vida. Los cavernícolas se alimentan en realidad de fragmentos de materia orgánica, de origen vegetal y animal, que ingresan por gravedad y arrastre por las aguas de infiltración, especialmente coloides y solutos depositados por las aguas percolantes y depósitos de crecida. A diferencia de las cavernas, en el medio intersticial y en el edáfico normalmente está presente un cierto porcentaje de algas y vegetales, los cuales faltan en las cavernas. Por ello, muchos representantes del suelo o del intersticial, aparentemente capaces de desenvolverse en oscuridad, resultan excluidos de las cavernas por razones tróficas.

La tercera barrera, para los cavernícolas terrestres, la constituye la elevada humedad relativa, con valores de saturación o próximos. En invertebrados terrestres, la adaptación al ambiente húmedo de las cuevas requiere de intercambios gaseosos a través de la piel y de un incremento de la permeabilidad relacionada con el control del balance hídrico corporal, ya que la humedad relativa está por encima del valor de equilibrio de sus fluidos corporales. Los cavernícolas terrestres prácticamente viven en un ambiente acuático. Los cavernícolas acuáticos pueden desplazarse de unos a otros cuerpos de agua gracias a que la atmósfera subterránea permanece saturada de vapor de agua. Esta condición anfibia se presenta en general entre los cavernícolas estrictos. Adicionalmente, grandes extensiones de las redes subterráneas pueden resultar inundadas de modo rápido e impredecibe; y los cavernícolas -terrestres y acuáticos- sobreviven a las inundaciones. Los movimientos de masas de aire en el interior de las cuevas son en cambio un factor desfavorable, ya que su acción desecante produce la deshidratación: mínimas cantidades de aridez son letales para los troglobios. La reducción de la cutícula y pérdida de estructuras tegumentarias (asociada al control del balance hídrico) afecta a ojos y pigmentación, y es en parte independiente de requerimientos energéticos (SEMENOVA, 1961; GALAN, 1993). Muchas de las reducciones de los cavernícolas están pleiotrópicamente relacionadas y son controladas por vía genética y hormonal. La elevada humedad de las cavernas juega así un importante papel en la adaptación de los organismos al ambiente hipógeo.

Barreras adicionales las constituyen las habilidades de los organismos para desenvolverse en el ambiente profundo, donde se acrecientan las condiciones adversas: recursos tróficos dispersos y escasos; red tridimensional y laberíntica de vacíos -a menudo con superficies rocosas húmedas y resbaladizas-; atmósfera saturada con mezcla de gases; elevada radioactividad natural; niveles subóptimos de CO2 y oxígeno en el aire (HOWARTH, 1993), y bajo contenido de oxígeno en los cuerpos de agua. Los cavernícolas deben adaptarse a vivir en estas condiciones de severo stress. La reducida tasa metabólica de los cavernícolas probablemente es uno de los mecanismos involucrados para sobrevivir bajo tales condiciones. Pocos animales pueden explotar el bioma subterráneo, aún cuando - paradójicamente- los recursos tróficos puedan ser importantes.

El hábitat subterráneo es creado y ampliado progresivamente. Este proceso de creación de vacíos -llamado karstificación- va acompañado del hundimiento del drenaje y de la formación de galerías aéreas con atmósfera saturada de vapor de agua. Para los organismos epígeos de la vecindad inmediata y de medios transicionales se ofrece un nuevo hábitat, con cierta cantidad de recursos tróficos, que han sido sustraídos de los ambientes superficiales. Como toda área nueva, ésta se ofrece a la colonización de aquellos organismos que sean capaces de utilizar dichos recursos y posean la aptitud necesaria para desenvolverse en el nuevo medio. Este es comparativamente más adverso a medida que se profundiza en él. Pero a la vez es un medio estable climáticamente, capaz de excluir a predadores epígeos y parásitos, y que proporciona recursos que no están siendo utilizados por otros organismos (baja competencia). Estas ventajas pueden resultar atractivas para los potenciales colonizadores.

 

5. Ambientes transicionales

El ecosistema hipógeo no es un sistema cerrado ni aislado, sino que física y tróficamente está abierto a
numerosos intercambios con los ecosistemas limítrofes. Desde un punto de vista energético es un sistema que está siendo alimentado por un flujo de materia orgánica procedente de superficie.

Entre la superficie del suelo y el ambiente profundo de las cuevas se sitúan zonas y ambientes transicionales. A nivel de los grandes conductos que forman las macrocavernas visitables por el ser humano ya hemos indicado que existe un ambiente superficial (región de entrada) y otro intermedio (con fluido intercambio atmosférico). A menor escala existe una continuidad entre la red de microcavernas y fisuras de la roca y otros ambientes creviculares e intersticiales cuyo tamaño de grano y posición espacial pueden ser muy variables. Estos ambientes transicionales - con respecto al cavernícola- y en continuidad física con el mismo, pueden contener distintos conjuntos faunísticos y las fronteras entre ellos son muy dinámicas. Con relación a ellos, el ambiente profundo de las cuevas constituye el caso más extremo.

 

5.1. Ambientes transicionales terrestres

El MSS -medio subterráneo superficial (JUBERTHIE et al., 1980)- comprende un conjunto de espacios entre bloques por debajo del suelo y en el contacto con la roca-caja disgregada (sea ésta caliza o de otra litología), pero en todo caso de tamaños mayores a 1 mm, por lo que el MSS suele faltar cuando los espacios entre los fragmentos gruesos están colmatados por materiales finos, arcillosos, lo que es común en terreno calcáreo. En el MSS ha sido encontrada una fauna característica, que comprende tanto formas epígeas y edáficas como algunos troglobios, principalmente coleópteros Bathysciinae y Trechinae. Hoy se conocen casos de especies de estos grupos que habitan en el MSS y en cavernas indistintamente; sólo en cuevas; o sólo en el MSS (RACOVITZA, 1983). Entre los Bathysciinae han sido estudiados casos en los montes Apuseni (Rumania) en los cuales hay una continuidad entre las cavernas del macizo calcáreo y el MSS; en invierno las poblaciones son muy abundantes en las cuevas y faltan en el MSS, mientras que en otoño aumentan los efectivos en el MSS y disminuyen en las cuevas (RACOVITZA, 1983). Un sistema de vacíos interconectados similar puede presentarse en áreas volcánicas (OROMI et al., 1986).

HOWARTH (1983) ha mostrado que formas troglomorfas como el ortóptero Caconemobius sp. o la araña Lycosa howarti colonizaron tubos de lava de menos de 6 años de edad en Kilauea (Hawaii), y que muy diversos cavernícolas pueden desplazarse y dispersarse a través de este hábitat fisurado en lava. Además recientemente ha encontrado especies cavernícolas en un ambiente húmedo existente en ripio y bloques de lava en taludes de carretera (HOWARTH, 1991). De modo similar LELEUP (1952, 1956) y GALAN (1993) han mostrado que existe un medio comparable en zonas de selva tropical de Africa y Sudamérica, constituido por espacios entre bloques o coluviones recubiertos por un espeso colchón edáfico. Este medio es muy rico en materia orgánica y su microclima es muy húmedo y prácticamente isotérmico a partir de 1 m de profundidad. Estos medios transicionales, catalogados como creviculares, son húmedos y oscuros, con fluctuaciones de la temperatura a tenor de la profundidad y con mayor abundancia de recursos tróficos que las cuevas, ya que la fuente de vegetales verdes está muy próxima.

Para los cavernícolas terrestres, los suelos y su fauna constituyen un ecosistema próximo. Los suelos están formados por una mezcla de materiales de origen inorgánico y orgánico. Los primeros son producto de la meteorización de las rocas y de su transporte y depósito; los segundos provienen de la descomposición de la vegetación y restos animales. Las capas del suelo albergan una fauna edáfica característica. La fauna de los musgos - muscícola- (VANDEL, 1965), de la hojarasca del suelo y del humus -humícola o hemiedáfica- (DECU et al., 1987), y de los horizontes inferiores del suelo -endógea o edafobia- (COIFFAIT, 1959), ha dado origen también a cierto número de formas cavernícolas. Algunas de éstas habitan en las cuevas en biotopos similares a los de su lugar de procedencia, particularmente en la región A. Otras han diferenciado formas más modificadas, troglófilas y troglobias. Esto no debe extrañar ya que en última instancia, si nos remontamos lo suficiente en el tiempo, todos los cavernícolas han derivado de epígeos, y es lógico que la colonización de las cuevas proceda a través de medios transicionales próximos o paralelos al cavernícola. Diversos grupos de nemátodos, oligoquetos, moluscos, arácnidos, crustáceos terrestres, diplópodos, quilópodos, insectos apterygotos (colémbolos, dipluros, tysanuros) y pterygotos (principalmente coleópteros) proceden de alguno de los biotopos edáficos. El medio edáfico es oscuro, térmicamente fluctuante y de elevada humedad; los habitantes del suelo (endógeos) viven o cavan sus galerías en un medio intergranular, próximo a las fuentes de materia vegetal o a sus primeros estados de descomposición, y en este medio realizan migraciones verticales para escapar de las oscilaciones desfavorables a la vez que para aprovechar la diversidad de nutrientes disponible, que es considerablemente más elevada que en el ambiente profundo de las cuevas. Aun cuando las cuevas y el edáfico compartan algunos elementos comunes, los suelos y su fauna constituyen un ecosistema muy diferente al cavernícola. Es importante destacar que ningún investigador a extendido el término troglobio para aplicarlo a la fauna edáfica.

 

5.2. Ambientes transicionales acuáticos

Las marcadas diferencias entre los ambientes transicionales terrestres y las cuevas han favorecido que ambos permanezcan como biotopos distintos. No ha ocurrido lo mismo con el medio acuático intersticial y de hecho hay toda una escuela de limnólogos que ha extendido el uso del término stygobio para aplicarlo a los habitantes de las aguas subterráneas continentales (sean éstas freáticas, intersticiales, kársticas, o litorales marinas), con lo cual se ha introducido una considerable confusión en el terreno bioespeleológico.

La fauna de las aguas freáticas contiene muy pequeños organismos que habitan los intersticios entre granos de arena y grava fina. Este medio ha sido denominado intersticial o hiporrheico (ORGHIDAN, 1959) y su fauna ha sido llamada intersticial o phreatobia (MOTAS, 1958). La fauna intersticial está estrechamente relacionada con el tamaño de los intersticios y de las partículas; en general son organismos muy pequeños (300 micras a 1 mm), elongados y a la vez aplanados; la microfauna predominante está constituida por Rotifera, Gastrotricha, Tardigrada, Nematoda, Ostracoda, y Copepoda; también suelen presentarse Syncarida, Isopoda, Amphipoda, Hidrachnella, Limnohalacarida, Oligochaeta, Turbellaria, e incluso pequeños peces, en zonas endorreicas. La primera aproximación al estudio del conjunto de la fauna intersticial es debida a SASSUCHIN et al. (1927) quienes crean una extensa terminología del psammon (biocenosis de la arena). Las clasificaciones se han ido complicando progresivamente ya que existe una enorme diversidad de biotopos intersticiales. Autores rumanos (ORGHIDAN, 1955; MOTAS, 1962) y germanos (SCHWOERBEL, 1961; KRAUS, 1959) consideran que en el intersticial o hiporrheico existen dos zonas distintas: una superior con predominio de Hydrachnella y una zona freática profunda con predominio de Limnohalacarida. PENNAK & WARD (1986) distinguen el hiporrheico (capa superior, de aprox. 15 cm, bajo el lecho de ríos), de las aguas subterráneas adyacentes (intersticial). DELAMARE-DEBOUTTEVILLE (1960) prefiere utilizar Terrenos permeables en pequeño, para diferenciar al intersticial de los Terrenos permeables en grande (acuíferos en fisuras y conductos). Hoy se acepta prácticamente como sinónimos a todos los términos anteriores, que referiremos como intersticial, aunque teniendo presente que hay una enorme diversidad de situaciones a tenor del tamaño de grano del sedimento, de su posición en el acuífero y de la velocidad de flujo del agua, cuyos cambios determinan migraciones verticales y laterales de fauna.

De modo general, en el intersticial la luz decrece rápidamente con la profundidad y a aproximadamente 10 cm
de profundidad el medio es oscuro. No suele haber plantas verdes en la zona inferior, pero sí en la superior. La
temperatura muestra -según el clima- una cierta amplitud diaria y estacional, decreciendo con la profundidad. Igualmente es variable y decreciente la concentración de oxígeno disuelto. Normalmente a 30 cm de profundidad hay muy poco oxígeno: 5-1 mlgr/lt dependiendo de la temperatura y época del año (WILLIAMS & HYNES, 1974; 8 WHITTMANN & CLARK, 1982); ésto en parte es debido a la gran cantidad de materia orgánica en descomposición, la cual determina altos niveles de reducción, decreciendo el O2 disuelto y limitando las posibilidades de vida.

La distribución y abundancia de la fauna intersticial son dependientes del biotopo. DANIELOPOL & ROUCH (1991) han encontrado en ostrácodos una correlación entre su tamaño y el tamaño de grano del sedimento, y entre la abundancia de animales y la concentración de oxígeno. En la distribución de meiofauna -especialmente copépodos Harpacticoida- ROUCH et al. (1989) han encontrado que ésta prefiere algunas situaciones topográficas, como bancos de grava, y evita zonas con reducido contenido de oxígeno disuelto y áreas de alta velocidad del agua. La fauna intersticial en su conjunto difiere de la cavernícola, aunque hay casos en que alguno de los biotopos intersticiales comparte elementos comunes, como p.ej. isópodos Stenasellus o anfípodos Niphargus en Europa. No obstante, generalmente se trata de especies distintas del mismo género, siendo más estenotermas y alcanzando mayor talla las cavernícolas. En ocasiones la misma especie stygobia habita simultáneamente en aguas kársticas e intersticiales, como es ejemplificado por algunas especies del género Pseudoniphargus (NOTENBOOM, 1986).

MATHIEU & TURQUIN (1992) han mostrado que en los grupos de stygobios con representación simultánea en cuevas y en el intersticial hay un proceso de adaptación diferencial, estrechamente dependiente de las condiciones ecológicas del biotopo. La estrategia de vida de las formas cavernícolas está relacionada con un medio en el que las variaciones del ciclo hidrológico son relativamente drásticas (con frecuentes sequías de verano), el espacio de vida es amplio, el suplemento de comida bajo, y se producen pocos cambios en factores ambientales tales como la temperatura. La estrategia de las formas intersticiales es diferente, debido a que es un medio que nunca se seca, el alimento es abundante, los cambios térmicos son mucho más importantes, y el espacio intergranular en el sedimento es reducido. Ello determina diferencias fisiológicas y anatómicas entre los representantes de ambos medios.

Del mismo modo, existe una completa transición que va desde la fauna marina litoral, a la dulceacuícola intersticial y a la cavernícola. Muchos cavernícolas acuáticos de origen marino han seguido esta vía para colonizar las cuevas. Diversos autores (YAGER, 1981, 1987; PALMER, 1986; ILIFFE, 1990) reportan la existencia de un medio crevicular que conecta ambientes marinos con el hábitat anchihalino de los blue-holes y cuevas litorales mixohalinas (HOLTHUIS, 1973); en él la presencia de algas y fitoplancton puede también ser importante o, en todo caso, existe una fuente próxima de vegetales verdes. A tenor del tamaño de las fisuras y espacios, la fauna de estos ambientes puede ser muy afín a la cavernícola. Finalmente, otros grupos de organismos acuáticos han colonizado a las cuevas a partir de las aguas epígeas directamente, como ha ocurrido con la mayoría de los peces cavernícolas (WILKENS, 1988; TRAJANO, 1989; ANDRIANI, 1990; PEREZ & VILORIA, 1994).

 

6. Diferencias entre zonas tropicales y templadas

Hasta 1970 eran sumamente escasos los troglobios conocidos en zonas tropicales y cuevas lávicas. Se pensaba que esta ausencia de cavernícolas estrictos en cuevas tropicales era debida a la falta de grandes oscilaciones climáticas durante el Pleistoceno en los trópicos (VANDEL, 1965; BARR, 1968; MITCHELL, 1969), mientras que en zonas templadas ocurrían las glaciaciones, las cuales eliminaban de la superficie las anteriores poblaciones de tipo subtropical y tropical. En esta visión, se consideraba necesario la eliminación de las poblaciones de superficie para producir el aislamiento de las poblaciones cavernícolas, las cuales podrían entonces especiarse alopátricamente y evolucionar como troglobios. En esta concepción, la fauna troglobia era considerada relictual: había podido sobrevivir a las fluctuaciones climáticas gracias a haber encontrado refugio en el estable ambiente de las cuevas, mientras que en superficie las condiciones de vida se tornaban desfavorables y provocaban o bien la migración a otras áreas o bien la extinción. Por ello se creía que los troglobios eran especies longevas y eran considerados relictos filogenéticos: los únicos supervivientes de antiguos linajes y auténticos "fósiles vivientes". Sus convergentes caracteres troglomorfos, más que una adaptación a las cuevas, eran considerados caracteres degenerativos propios de una etapa final -senescente- en la evolución de sus linajes respectivos.

En las tres últimas décadas ha sido descubierta una abundante y diversa fauna troglobia en cuevas tropicales, en islas de reciente origen y en jóvenes cuevas de lava, de América Latina, Africa, Sudeste Asiático e islas del Pacífico. En algunos casos ha podido demostrarse una escasa antigüedad de las cavernas en algunas de estas regiones y, por consiguiente, ha quedado firmemente establecido que la evolución troglobia no necesariamente requiere mucho tiempo. A la vez, y a diferencia de las zonas templadas, muchos cavernícolas especializados de los trópicos conviven parapátrica o simpátricamente con formas epígeas de sus mismos linajes, es decir, poseen parientes epígeos taxonómica y geográficamente muy próximos. La fauna de numerosas cuevas estudiadas en los trópicos muestra ejemplos tanto de formas relictas como otros no-relictuales (CHAPMAN, 1986; PECK, 1986; HOWARTH, 1983, 1986; GALAN, 1995; entre otros), de lo que se deduce que la evolución troglobia no sólo puede haber ocurrido en el pasado sino que también ocurre activamente en la actualidad.

Hoy la principal diferencia entre cavernícolas de zonas tropicales y templadas reside en sus proporciones en el conjunto de la fauna cavernícola de una región. En general, la biomasa y diversidad en las cuevas tropicales es mucho más alta que en zonas templadas, como también lo es en los ambientes de superficie. Pero la proporción en número de especies de las distintas categorías es en cambio, comparativamente, muy diferente. La proporción troglobios/troglófilos es considerablemente más elevada en zonas templadas. Aproximadamente esta proporción en cuevas de Europa es de 0.5 o mayor mientras que en los trópicos puede variar entre 0.1 y 0.05, o incluso menor. Un ejemplo numérico representativo: en cuevas de Gipuzkoa (Pirineos Vascos, entre España y Francia) hay 102 especies troglobias y 84 troglófilas (pr=0.55); en cuevas del norte de Venezuela hay 25 especies troglobias y 250 troglófilas (pr=0.10) (GALAN, 1993; 1995).

La menor abundancia relativa de troglobios en los trópicos podría ser debida a la mayor abundancia de recursos nutritivos en las cuevas tropicales (especialmente guano), lo cual tendría el efecto de inhibir la especialización troglobia (HAMILTON-SMITH, 1971; CULVER, 1982). En los trópicos muchas cuevas son eutróficas o mesotróficas, siendo más escasas las oligotróficas, mientras que en zona templada la gran mayoría de las cuevas son oligotróficas. Esta hipótesis considera que la adquisición de troglomorfismos es en parte un proceso compensador de economía energética: en un ambiente donde el alimento es abundante los animales no necesitan reducir ojos o pigmentos u otras estructuras para desarrollar apéndices elongados y mayor número de elementos quimioreceptores y tactiles, lo cual sería el caso en cuevas tropicales, mientras que en cuevas templadas, donde el alimento es escaso y la temperatura más baja, los animales deben economizar energía en unos procesos para destinarla a otros, y de ese modo surgirían las reducciones estructurales características de los troglobios (SKET, 1985; HÜPPOP, 1986).

Sin embargo, detalladas investigaciones han mostrado que en los trópicos existen tanto cuevas eutróficas como mesotróficas y oligotróficas. Una misma cavidad puede contener secciones eutróficas junto a grandes extensiones oligotróficas. Generalmente los grandes rellenos de materia orgánica y guano presentes en cuevas tropicales se encuentran en secciones del ambiente superficial o del intermedio, mientras que el ambiente profundo es predominantemente oligotrófico, y comparativamente muy semejante al ambiente de cuevas templadas. Los troglobios tropicales han sido encontrados tanto en ambientes oligotróficos como eutróficos y no puede decirse que exista una regla clara que relacione la presencia de troglobios con la escasez de recursos nutritivos. También cabe señalar que muchas cavidades o secciones de éstas en cuevas tropicales son consideradas eutróficas por la presencia de grandes rellenos de guano de quirópteros o de guácharos; estas cuevas sostienen una abundante y diversa fauna guanobia característica, con hasta más de 100 especies distintas de invertebrados en el caso del guano de guácharos (DECÚ et al,. 1987; HERRERA, 1995). Pero tales biocenosis, propias del guano más que de la caverna en sí, faltan en las cuevas no-guaníferas. Es decir, la existencia de guano, más que enriquecer de nutrientes al conjunto del ecosistema hipógeo, lo que hace es crear una biocenosis adicional en las cuevas que lo presentan. Los cavernícolas estrictos pueden o no beneficiarse, indirectamente, de la presencia de fauna guanobia.

Todo ello lleva a pensar que, aunque en los trópicos existe mayor diversidad y biomasa en los ecosistemas, la
colonización y adaptación de los animales a la vida cavernícola es un fenómeno general, que ocurre en toda región y litología donde el hábitat cavernícola esté disponible.

La existencia en muchas cuevas tropicales de troglobios que poseen parientes epígeos cercanos hace pensar que el relictualismo en la fauna cavernícola es un fenómeno secundario. Más que relictos aislados en las cuevas por cambios climáticos, los troglobios parecen haberse transformado en formas altamente especializadas precisamente para poder explotar los recursos del ambiente profundo de las cuevas.

La frecuente recolección de troglobios en el ambiente profundo, mesocavernas y espacios menores, sugiere que
éste es su hábitat preferente y que en él se da la especialización troglobia. La presencia -circunstancial- de troglobios en macrocavernas y galerías amplias indica que éstas son habitadas por los troglobios a partir del ambiente profundo y no son por tanto el biotopo en el cual ocurre la troglobización.

Una diferencia importante entre cuevas tropicales y templadas radica en la extensión relativa de los distintos ambientes subterráneos. Como regla general ocurre un fenómeno climático; en los trópicos la oscilación térmica diaria es mucho más importante que la oscilación estacional. Asociado al cambio térmico y barométrico diario, en las cuevas tropicales son frecuentes los desplazamientos de masas de aire y los efectos desecantes. A la vez, debido a su mayor temperatura, en las cuevas tropicales en caliza las tasas de disolución y evaporación de la calcita son más elevadas. Esto hace que sean excavadas galerías de gran volumen y que en ellas los depósitos de travertino y espeleotemas sean también grandes. En comparación con cuevas de zona templada, el diámetro promedio de galerías y conductos en las cuevas tropicales es varias veces mayor que en las templadas.Los movimientos de aire y el efecto desecante son mayores en cuevas de amplias bocas y galerías de gran volumen, y ésto hace que el ambiente intermedio posea gran extensión. Es este ambiente, propicio para los troglófilos y sólo temporal o parcialmente usado por los troglobios, el que predomina en zonas tropicales. En zona templada, en cambio, el ambiente profundo es predominante y de gran extensión, mientras que el ambiente intermedio suele ser reducido. Esta diferencia en la extensión de los distintos ambientes probablemente influya en las proporciones encontradas entre troglobios y troglófilos en cuevas tropicales y templadas.