Posteriormente, el desarrollo de la ingeniería química generó una enorme cantidad de productos industriales y farmacéuticos no solo de origen natural, sino de nuevas moléculas sintéticas cuyo número se estima en más 170 millones, de las cuales se tiene información toxicológica de alrededor de 100,000 a pesar de que actualmente son 3 12,000 las sustancias de uso regular, y su número sigue en aumento. Estas moléculas, al ser incorporadas a la intrincada red de procesos naturales que involucra fenómenos físicos, químicos y biológicos, han impactado de manera incalculable ambientes acuáticos (tanto dulces como marinos), terrestres y atmosféricos.

El estudio de los efectos de los contaminantes a través de los diferentes niveles de organización biológica determina el campo de trabajo entre la toxicología y la ecotoxicología, en donde la complejidad no solo es estructural, sino también espacio-temporal.

La toxicología es una ciencia experimental, basada en la comprensión de los efectos directos asociados con la exposición, realizada en laboratorios bajo variables controladas. Esta mide las respuestas o efectos a dos niveles: a nivel celular, a través del daño en el DNA, taza de respiración y alteraciones metabólicas, y a nivel de individuo, donde las respuestas son mortalidad (como el conocido LC50 que es la concentración a la cual el 50 % de la población control muere en un periodo determinado), crecimiento, reproducción y comportamiento.

Cuando los estudios se llevan a cabo sobre poblaciones (individuos de la misma especie), comunidades (conjunto de poblaciones de distintas especies que interactúan en tiempo y espacio) y ecosistemas, estamos entrando en el terreno de la ecotoxicología, en donde las relaciones entre los factores no controlados abióticos y bióticos, como son las interacciones biológicas (p. ej. redes tróficas) y sus respuestas a la contaminación, conducen a una complejidad mucho mayor y, por ende, su interpretación es igualmente complicada.

Las respuestas a la contaminación a nivel población se traducen en cambios en la proporción de sexos, estructura genética y estructura de edades. En las comunidades, los efectos se pueden medir en efectos directos, como la pérdida de especies sensibles o reducción de número de especies (riqueza de especies), y de manera indirecta, cuando afecta la interacción entre especies, como la relación depredador-presa. El último nivel es el ecosistema, en el cual se observan cambios medibles a nivel de procesos, como la productividad, el ciclo de nutrientes y los cambios en la estructura de la red trófica completa o bien la simplificación de esta.

La ecotoxicología también puede llevarse al terreno experimental a través del uso de modelos de micro o mesocosmos, aplicados directamente en campo, en el cual se pueden hacer manipulaciones sobre algunas variables de estudio. El biomonitoreo es una herramienta que ha sido de gran utilidad en el estudio de los efectos de los contaminantes sobre las comunidades, y es definido como el uso de sistemas biológicos para evaluar la integridad estructural y funcional de ecosistemas acuáticos y terrestres.

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A este respecto, sirva de caso el siguiente ejemplo: se estudiaron sedimentos contaminados con clorofenoles, cuya toxicidad fue determinada mediante ensayos en laboratorio usando como organismo de prueba al anfípodo Rhepoxynius abronius.

El efecto fue de mortalidad muy alta; sin | embargo, cuando se llevaron a cabo los estudios de la comunidad bentónica del lugar de afectación, se reportó, sorprendentemente, una comunidad natural no afectada, incluida la población de anfípodos. La discrepancia en resultados se resolvió al observar que, en el entorno natural, los sedimentos contaminados habían sido cubiertos por 1–2 cm de sedimento no contaminado que había sido recolonizado con éxito por una diversa comunidad bentónica.

Otra manera eficaz de abordar los estudios ecotoxicológicos mediante el biomonitoreo es a través de la ubicación de un sitio de referencia. Estos deben tener la característica de presentar todas las condiciones naturales del sitio de estudio, pero sin la afectación que se desea estudiar. Los resultados se basarán particularmente en medir las mismas variables de respuesta entre ambas comunidades, o lo que es lo mismo, lo observado versus lo esperado.

A pesar de los notables avances entre toxicología y ecología y su progresiva integración, hasta el momento, la ecotoxicología sigue siendo apenas una aproximación a la complejidad natural real, ya que para comprender cómo responden los organismos a una contaminación en su hábitat es necesario no solo interpretar el mundo desde la multiplicidad de sus interacciones y estrategias para su integración, sino tener la capacidad de medirlos a través de modelos explicativos y reproducibles. Es por ello que se debe seguir avanzando en consolidar verdaderos estudios ecotoxicológicos.

La evaluación de riesgo ambiental, que es la evaluación integrativa y multinivel de los efectos ecológicos adversos que ocurren como resultados de la exposición a contaminantes, basada en la aplicación de la ecotoxicología, se constituye como la alternativa óptima para la toma de decisiones relacionadas con la protección de los ecosistemas y que debe direccionar la regulación del uso de sustancias químicas liberadas en el ambiente.

Un gran reto que presenta la ecotoxicología es contar con la habilidad de diferenciar entre los efectos causados por agentes contaminantes y aquellos provocados por la variabilidad de los procesos naturales. Estos van asociados al incremento de variables no controladas pero que deben ser consideradas en las respuestas esperadas, y pueden ser de tipo abiótico (temperatura, profundidad, salinidad, oxígeno disuelto) o bien a otra escala espacial, como los gradientes altitudinales y sus variables hidrológicas, mientras que las variables bióticas incluyen desde los procesos o cambios en los ciclos de vida de los organismos (huevo, larvas, pupas, adultos) hasta las interacciones o complejidad de las redes tróficas, las cuales naturalmente varían dependiendo del tamaño del cuerpo de agua o área estudiada y la riqueza que puede albergar.

La unificación de los elementos ecológicos y toxicología es fundamental para identificar las adecuadas opciones de manejo y control de sitios contaminados, en los cuales las interacciones bióticas y abióticas multivariadas y multiescalares, desempeñan un papel modulador en los procesos contaminantes que pueden ser identificados e interpretados adecuadamente mediante la consolidación de la ecotoxicología.

Contribución de Yolanda Pica Granados y Perla Alonso Eguía Lis.