Kitabı oku: «Aportes de la biología del suelo a la agroecología»
© Universidad Nacional de Colombia - Sede Palmira
Dirección de Investigación y Extensión - Sede Palmira
Facultad de Ciencias Agropecuarias
© Marina Sánchez de Prager, autora
Primera edición, 2018
ISBN 978-958-783-578-6 (papel)
ISBN 978-958-783-581-6 (IBD)
ISBN 978-958-783-580-9 (digital)
Colección Pacífico
Serie Ciencias Agropecuarias
Sede Palmira
Coordinación editorial
Thalía Stephanie Yumbla Ruiz
Edición
Dirección de Investigación y Extensión - Sede Palmira
www.investigacionpalmira.unal.edu.co
Edición y corrección de estilo
Linda Carolina Rodríguez
Diseño de la colección
Ángela Pilone Herrera
Diagramación
Pilar Ducuara López
Logo de la colección
Alexander Pereira Mosquera
Ilustración de la cubierta
Nelson Bravo Otero
Palmira, Colombia, 2018
Prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio
sin la autorización escrita del titular de los derechos patrimoniales
Catalogación en la publicación Universidad Nacional de Colombia
Sánchez de Prager, Marina
Aportes de la biología del suelo a la agroecología / Marina Sánchez de Prager. – Primera edición – Palmira : Editorial Universidad Nacional de Colombia (Sede Palmira). Dirección de Investigación y Extensión. 2018.
376 páginas: ilustraciones, -- (Colección Pacífico. Serie Ciencias Agropecuarias).
Incluye referencias bibliográficas
ISBN 978-958-783-578-6 (papel). – ISBN 978-958-783-580-9 (digital).
ISBN 978-958-783-581.6 (IBD).
1. Agricultura sostenible 2. Biodiversidad 3. Agrobiodiversidad – 4. Agricultura ecológica 5. Biología del suelo I. Título II. Serie
Conversión a epub
Manuvo Colombia SAS/ Mákina Editorial
https://makinaeditorial.com/
A mi madre y a mi padre.
A mis hermanos Flor Alba, Jairo, Nhora, Fernando y Nidia.
A mi compañero Martín Prager Mosquera.
A Andrea y Martín, mis hijos.
A mis alumnos.
Contenido
Lista de abreviaturas
| AO | Abono orgánico |
| a. C. | Antes de Cristo |
| ABA | Ácido abscísico |
| ABA | Asociación Brasilera de Agroecología |
| ADN | Ácido desoxirribonucleico |
| AO | Acolchado orgánico |
| APX | Enzima ascorbato peroxidasa |
| ARN | Ácido ribonucleico |
| AS | Ácido salicílico |
| ATP | Adenosín trifosfato |
| AV | Abonos verdes |
| BA | Barbecho |
| BOA | Bacterias nitrificantes oxidantes de amonio |
| BON | Bacterias nitrificantes oxidantes de nitrito |
| C | Compost |
| CA | Ácido cafeico |
| CELA | Centro de Asistencia Legal Ambiental de la ciudad de Cali - Colombia |
| Cenicafé | Centro Nacional de Investigaciones del Café - Colombia |
| CIAT | Centro Internacional de Agricultura Tropical |
| CIC | Capacidad de intercambio catiónico |
| Cinaiaf | Comité de Impulso Nacional de la Agricultura Familiar en Colombia |
| Cipav | Centro para la investigación en sistemas sostenibles de producción agropecuaria |
| CL | Cero labranza |
| CMNUCC | Convención de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático |
| Colciencias | Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación – Colombia |
| COP | Conferencia de las Partes |
| CVC | Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca - Colombia |
| CYTED | Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo |
| DANE | Departamento Administrativo Nacional de Estadística - Colombia |
| DDT | Dicloro difenil tricloroetano |
| DMP | Diámetro medio de poros |
| ET | Etileno |
| FA | Ácido vainílico, ácido siríngico, ácido ferúlico |
| FAD | Flavín adenín dinucleótido |
| FAO | Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación |
| Gaia | Madre tierra |
| GEI | Gas de efecto invernadero |
| GIA-UN | Grupo de investigación en Agroecología |
| HMA | Hongos formadores de micorrizas arbuscular |
| IAA | Ácido indolacético |
| IAASTD | International Assessment of Agricultural Knowledge, Science and Technology for Development |
| IBA | Ácido indolbutírico |
| IFOAM | Federación Internacional de Movimientos de Agricultura Orgánica |
| IGAC | Instituto Geográfico Agustín Codazzi – Colombia |
| IMCA | Instituto Mayor Campesino |
| IPC | Planificación Internacional para la Soberanía Alimentaria |
| IPCC | Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático |
| ISRIC | International Soil Reference and Information Centre |
| IUSS | International Union of Soil Sciences |
| JA | Ácido jasmónico |
| JAS | Jasmonatos |
| KPMG | Klynveld, Peat, Marwick y Goerdeler Group |
| LC | Labranza convencional |
| LME | Longitud del micelio externo |
| M | Mulch |
| MA | Micorriza arbuscular |
| Maela | Movimiento Agroecológico de América Latina y el Caribe |
| ME | Micelio externo total |
| MEA | Micelio externo activo de HMA |
| MOS | Materia orgánica del suelo |
| MV | Micelio vivo |
| MVA | Micorriza vesículo-arbusculare |
| NASA | Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio |
| NPK | Relación nitrógeno, fósforo y carbono |
| NRCS | Natural Resources Conservation Service |
| OMG | Organismos genéticamente modificados |
| ONG | Organización no gubernamental |
| ONU | Organización de las Naciones Unidas |
| p-HBA | Ácido p-hidroxibenzoico |
| Pi | Fósforo inorgánico |
| PGPB | Bacterias promotoras de crecimiento en plantas |
| PGPR | Rizobacteria promotora del crecimiento vegetal |
| POD | Enzimas peroxidasa |
| Q | Fertilizantes de síntesis industrial |
| R-B-C | Coliflor |
| Redagres | Red iberoamericana de agroecología para el desarrollo de sistemas agrícolas resilientes al cambio climático |
| Redmac | Red de mercados agroecológicos campesinos. Valle del Cauca - Colombia |
| RSI | Resistencia sistémica inducida |
| RRTH | Color del suelo |
| SAA | Sistemas agroforestales agroecológicos |
| SE | Suelo esterilizado |
| SEAE | Sociedad Española de Agricultura Ecológica |
| SN | Suelo natural con presencia de HMA nativos |
| Socla | Sociedad Latinoamericana de Agroecología |
| SOD | Enzima superóxido dismutasa |
| T | Testigo |
| tARN | ARN de transferencia |
| UEC | Uso eficiente del carbono |
| UEN | Uso eficiente del nitrógeno |
| UEP | Uso eficiente del fósforo |
| UES | Uso eficiente del suelo |
| UN o UNAL | Universidad Nacional de Colombia |
| USDA | United States Department of Agriculture |
| WRB | Base Referencial Mundial del Recurso Suelo |
Prólogo
Miguel Ángel Altieri
Profesor emérito de Agroecología
Universidad de California, Berkeley, EE. UU.
La autora de este libro tan necesario es la doctora Marina Sánchez de Prager, profesora titular y emérita de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Palmira, quien por más de diez años coordinó el Grupo de Investigación en Agroecología, categoría A de Colciencias. Espacio institucional desde donde se impulsan la educación y la formación en agroecología para la comunidad académica, los campesinos, los indígenas, los afrodescendientes y los ciudadanos en general, mediante el Seminario de Agroecología «Ciencia, encuentros y saberes», el cual ha convocado durante doce años a varios eventos mensuales con el fin de estimular el reconocimiento del sector agrario-campesino invisibilizado.
La investigadora Sánchez de Prager ha trabajado de forma permanente en la biología de suelos, y sus aportes investigativos han sido claves para entender las micorrizas y su invaluable aporte a los agroecosistemas. Este tema la ha llevado a hacerse preguntas cuyas respuestas superan la simbiosis, y ha tenido que incursionar en cuestiones como la materia orgánica, los organismos que habitan el suelo y sus interacciones, los fundamentos de la agroecología y el pensamiento sistémico. Este libro recoge ese trasegar y presenta un enfoque holístico de la biología del suelo y de la función que cumple en los ecosistemas y agroecosistemas.
Los estudiantes y los investigadores que lo utilicen obtendrán mayor comprensión de los roles centrales que juegan los suelos en el desarrollo y la función de los ecosistemas y sistemas agrícolas. La autora enfatiza la creciente importancia de los suelos como el centro organizador de todos los ecosistemas terrestres y, desde allí, se proyecta a la tierra viva. Adicionalmente proporciona una visión general de la teoría y la práctica de la ecología del suelo y enfatiza el rol de la diversidad de suelos y la biodiversidad que sustenta, así como su relación con los procesos dentro de los agroecosistemas.
El libro detalla con rigor científico la biología y la bioquímica de los organismos que habitan en el suelo, sus funciones e interacciones y las dimensiones del impacto de la petroquímica de la agricultura industrial sobre ellos. Las secciones describen las características básicas del suelo y de los ciclos biogeoquímicos, explican cómo se organizan las complejas redes tróficas donde la microbiota y la macrobiota establecen relaciones que superan lo alimentario y exponen las funciones ecológicas y pedológicas de los organismos en el suelo. Esta biota desempeña papel fundamental en la integración suelo-parte-aérea-ambiente como un todo funcional que garantiza la homeostasis de los agroecosistemas. Al asumir la interacción de los sistemas biológicos con los sistemas sociales, como lo asume la agroecología, estos conocimientos adquieren dimensiones que proyectan nuestro pensamiento hacia la sostenibilidad.
En este libro la doctora Sánchez destaca que los seres humanos son altamente dependientes del ecosistema del suelo, ya que a través de sus complejas interacciones permite que los sistemas de cultivos proporcionen alimentos, fibra, combustible y servicios ecológicos, tales como el reciclaje de nutrientes, la formación de agregados, la captura de carbono, la conservación del agua, del ambiente local y del planetario, entre otros. Los aportes de este libro enriquecen la teoría agroecológica al permitirnos comprender la función y la naturaleza del ecosistema del suelo como base fundamental para asegurar una producción estable sin insumos externos y con resiliencia al cambio climático.
Los años de experiencia de la doctora Marina Sánchez se reflejan en la manera como comprende la lectura del suelo —un gran reservorio de diversidad de organismos— donde las raíces de las plantas conviven y exploran esta diversidad a diario y la proyectan no solo a la parte aérea, sino al ambiente, desde lo local hasta alcanzar repercusiones globales.
Es de destacar la forma especial en que la autora entiende la materia orgánica como componente clave del suelo, sus propiedades y los procesos que influencia. La materia orgánica del suelo es una mezcla variada de compuestos orgánicos que han sido procesados en diferentes periodos por los microorganismos y demás organismos del suelo. Contiene un componente vivo —por ejemplo, raíces de plantas, insectos, hongos, protozoos o bacterias— y otro de descompuestos o parcialmente descompuestos. El componente más abundante de la materia orgánica del suelo es el carbono (50-58 %), de ahí la congruencia entre el carbono orgánico del suelo y la materia orgánica del suelo.
La doctora Marina Sánchez nos deja un gran legado sobre el estudio de la ecología del suelo como disciplina fundamentadora para el análisis de la ecología de los sistemas agrarios. Trasciende de una visión descriptiva —detalla la abundancia de diversidad de organismos en suelos de diferentes hábitats— a una ecología funcional del suelo. Resume las interacciones tróficas en el suelo y su importancia para los ciclos de nutrientes en la descomposición y finalmente, compara estos procesos con lo que sucede en las relaciones sociales y las grandes enseñanzas que se pueden derivar del conocimiento de los procesos biológicos del suelo.
En su obra se observa cómo la ecología del suelo ha florecido para transformarse en un pilar clave de la agroecología y nos permite comprender el funcionamiento de los agroecosistemas y su respuesta al cambio global. Un aporte clave es reconocer que los ecosistemas terrestres contienen subsistemas y que las interacciones bióticas entre las comunidades aérea y subterránea juegan un papel importante en la regulación de la respuesta de los ecosistemas terrestres al cambio global inducido por las actividades humanas.
Bienvenida esta obra y felicitaciones a la Universidad Nacional de Colombia por propiciarla y permitir que las investigaciones de los académicos trasciendan las bibliotecas, los artículos y lo local, contribuyendo a constituir herramientas de estudio necesarias para generar conocimiento en Colombia y América Latina. Esperamos que pueda ser compartida con las comunidades académicas, el sector agrario, ambiental y con la ciudadanía, pues en la educación, en la comprensión, en el compromiso y en las actuaciones individuales y colectivas está el futuro de ese suelo vivo.
Berkeley, septiembre de 2018
Presentación
La agroecología, como ciencia de encuentro de los sistemas biológicos y sociales en torno a la planificación, diseño y construcción de agroecosistemas sostenibles, trasciende de las fincas y se inserta en lo local, en los territorios, las regiones, los países y la Tierra como planeta vivo.
La obra Aportes de la biología del suelo a la agroecología busca edificar el marco contextual de encuentro de estos dos sistemas íntimamente ligados al suelo. La argumentación se dirige a aportar elementos que permitan comprender el concepto de suelo vivo y sus predecibles e impredecibles implicaciones. Se ha tratado de escribir en forma sencilla, de manera que permita tanto al científico como al campesino, estudiantes y a la sociedad civil encontrar elementos que fortalezcan su lenguaje y aviven el compromiso en defensa de los bienes naturales, entre ellos el suelo vivo, altamente amenazados dentro del sistema económico y político neoliberal que apuntala la revolución verde.
En la primera parte del libro se parte de reconstruir el nacimiento del suelo en el contexto biológico para insertarlo, paulatinamente, en lo social, con la aparición del ser humano y de la agricultura en los últimos segundos del planeta, con profundas implicaciones biológicas, sociales, económicas, políticas y ambientales. Se introducen los conceptos propios de la agroecología y se finaliza afirmando que esta supera el estudio de los agroecosistemas y se liga estrechamente con el territorio y la sociedad, ya que allí también está el suelo vivo.
En la segunda parte se aborda la conceptualización del suelo que varía de acuerdo con las escuelas de pensamiento de las cuales se parte. Desde la visión agroecológica, su aparición obedece a un proceso de construcción con efectos concomitantes arriba y abajo que transforman la tierra de un cuerpo inorgánico a un planeta vivo. Se recorren y explican todos los componentes que integran este sistema suelo vivo y la sostenibilidad de los eco y agroecosistemas.
Se nos enseñó que la vida se construye en la competencia, pero actualmente estamos comprendiendo que tiene lugar a partir de la cooperación y las sinergias. Los hitos que han tenido lugar en la evolución del suelo ilustran con lujo de detalles esta situación, los cuales se describen en la tercera parte. La formación de un espacio llamado rizosfera, donde las plantas invierten nutrientes y biomoléculas, generan condiciones propicias para el albergue de organismos, entre ellos, microorganismos que adelantan una labor de cooperación acudiendo a las más diversas estrategias: simbiosis, antibiosis, parasitismo, alelopatías. Todas ellas transcurren y se hacen presentes en condiciones de biodiversidad, propia de la complejidad ecosistémica y que se imita en los sistemas agroecológicos. El suelo vivo es un espacio de innovaciones metabólicas y de comportamiento que propician la homeostasis agro y ecosistémica.
En la cuarta parte se recorre la evolución del suelo a través de hitos innovativos que han propiciado la vida en todas sus expresiones: micorriza, ciclo del N y economía introducida por la fijación de N2, algunos conceptos en los cuales se ha avanzado mucho en los últimos diez años, como los sideróforos y organismos promotores de crecimiento PGPR, y cómo se han encontrado estrategias evolutivas que se consideraban superadas, caso de las raíces proteoides y su presencia en especies vegetales cultivadas, cuando las condiciones del suelo son limitantes. Todas estas innovaciones, nuevamente se resalta, tienen su mayor expresión cuando actúan en conjunto, propiciadas por la biodiversidad.
En la quinta parte, se trata de recabar en las ideas construidas en las primeras secciones y su influencia en la sostenibilidad de los agroecosistemas. Desde esta perspectiva enriquecida y enriquecedora se lanza una retrospectiva al concepto de sostenibilidad no solo agroecosistémica, sino también de planeta vivo.
Resumidas y fortalecidas estas bases de la sostenibilidad, en la sexta parte se recoge la memoria de experiencias y trabajos de investigación en los cuales ha participado la autora y los aportes que hacen al tejido de la red que señala al suelo vivo como componente fundamental de los agroecosistemas. Los mayores aportes investigativos de estos años han girado en torno a la materia orgánica del suelo, la participación de la micorriza arbuscular (MA), el ciclo del N, con énfasis en los aportes de la fijación biológica de N2 a los agroecosistemas, hasta el punto de reemplazar totalmente la fertilización de síntesis química industrial, cuando se incorporan como AV y acolchados orgánicos al evitar el daño que hacen los agroquímicos al funcionamiento equilibrado del suelo. La interpretación bajo el pensamiento sistémico de los conceptos de fertilidad, productividad, sanidad, resistencia, resiliencia, salud, entre otros, como propiedades emergentes que surgen de las interacciones de diversos componentes funcionales, están inmersos los unos en los otros y fortalecen la conservación y permanencia de los agroecosistemas.
En la séptima parte se reflexiona sobre este contenido complejo, pero coherente. Se busca tejer la red del suelo vivo desde la ciencia, lo social y lo político, tratando de integrar, profundizar y avanzar en la idea de que la agroecología es el único camino para enfrentar la crisis social, económica, política y ambiental que vive el planeta.
Para permitir el nacimiento y la corporeización de este libro, hemos trabajado en investigación con académicos de la Universidad Nacional de Colombia y de otras instituciones nacionales e internacionales, estudiantes de pregrado, posgrado en los niveles de especialización, doctorados y maestrías en Ciencias Agrarias, con énfasis en suelos y en agroecología durante más de treinta años. Al trabajo en laboratorio hemos incorporado los agroecosistemas, especialmente del Valle del Cauca, como escenarios que nos permiten comprender y trabajar con nuestros campesinos en sus propias problemáticas.
Estas experiencias están acompañadas de una revisión profunda de fuentes bibliográficas antiguas y modernas con el fin de avanzar en la integración de conceptos, desde diferentes áreas del conocimiento, los cuales hacen aportes importantes a la ciencia y, a su vez, corroboran la validez de las prácticas aplicadas por los campesinos íntimamente ligadas a los saberes ancestrales comunitarios —otra forma de hacer ciencia— construidos a través de generaciones y que hoy están amenazadas por la agricultura de revolución verde, la cual arrasa no solamente el campo, sino las culturas campesinas, indígenas y afrodescendientes, la sostenibilidad local y planetaria.
La intención al afrontar el reto de este libro, al igual que otras obras y artículos escritos sobre el tema, es proveer material de estudio y discusión a las nuevas generaciones de académicos, campesinos y sociedad civil para que inviertan menos tiempo en entender los conceptos y más en debatirlos, comprenderlos, aprehenderlos y compartirlos con todas las personas que los requieran, independiente de su grado de formación, y en pensar que solo tienen sentido cuando adquirimos compromisos dirigidos a la construcción de nación y en la conservación de la tierra viva.
Marina Sánchez de Prager
Palmira, septiembre de 2018
Introducción
La solicitud del periodo sabático que acabo de finalizar se basó en el interés de recopilar en un texto algunos aportes de la biología del suelo a la agroecología, a partir de la investigación realizada en más de treinta y cinco años de trabajo académico, a través de la docencia, extensión y dirección o codirección de trabajos de grado, en el pregrado, la maestría, doctorado y posdoctorado, tanto al interior de la Universidad Nacional de Colombia, como fuera de ella, en instituciones como la Universidad de Antioquia, Universidad del Valle, Universidad de Córdoba, Instituto de Investigaciones en México, Universidad Politécnica de Madrid, Universidad de la Laguna en España, Universidad Nacional de La Matanza en Argentina, entre otras.
Este libro recoge, en mucho, la experiencia personal de vida académica en la Universidad Nacional de Colombia donde tuvimos la fortuna de contar con académicos que posicionaron en nuestro conocimiento, mente y espíritu la idea de que se puede practicar agricultura alternativa sin acudir al uso de fertilizantes y biocidas basados en la petroquímica.
La oportunidad de vincularme como docente a cursos en pregrado de Biología General y de Microbiología permitieron que nos nutriéramos de conocimientos fundamentales y nos vinculáramos desde los primeros semestres a la investigación, acompañados de profesores como Hernando Patiño, Jorge Escobar (q. e. p. d.), Carmen Llanos, Nelson Bravo, Iván Zuluaga, Germán Bernal, entre otros. Allí realizamos los primeros pinitos investigativos en microorganismos del suelo y patogénesis.
Posteriormente, la Maestría en Suelos y vinculación al CIAT en calidad de investigadora, con los doctores Ewald Sieverding y Reinhardt Howeler, me abrieron las puertas a los estudios en micorriza, me permitieron especializarme en este tema y comprender que, a pesar de su importancia, solo explicaban parcialmente lo que pasa en el suelo vivo.
La vinculación con docentes investigadores cubanos nos introdujo en el mundo de la fijación biológica de N2 a controladores microbiológicos de plagas, tema en el cual es pionera la Sede Palmira de la Universidad Nacional. Lo anterior ha permitido que egresados nuestros construyan empresas exitosas. La exploración del suelo, la introducción en el concepto de rizosfera —invisibilizado por la agricultura convencional, a pesar de tener más de cien años de establecido—, el aislamiento de microorganismos en cultivos puros y mixtos, la comprensión de las interacciones y su importancia cuando se trata de establecer cultivos limpios fortalecieron aún más lo aprendido con mis profesores: se puede establecer agroecosistemas sin el uso de agroquímicos sintéticos.
Por último, la vinculación al trabajo con agricultores, campesinos y la incursión a la agroecología, gracias a la llegada de investigadores como Miguel Ángel Altieri y Martín Prager Mosquera, permitieron que se visualizara la amplia aplicación y aporte de la fundamentación de todo ese conocimiento acumulado por los agricultores y la ciencia en biología del suelo. Por tanto, se propuso la inclusión del curso Biología del Suelo, como parte del núcleo de formación de la maestría y, posteriormente, del doctorado que se ofrecía en suelos, en esta temática. También hace parte de especialización y, actualmente, del Doctorado en Agroecología.
Fue así como la investigación realizada por más de veinte años, en ambientes de laboratorio y controlados, encontró espacio en los sistemas agroecológicos. Se modificaron las preguntas y metodologías de investigación a aplicar, se propició lazos para que el trabajo de extensión con la comunidad se estrechara y nuestros estudiantes fueran al campo a consolidar su formación, realizaran allí sus trabajos de grado, maestría, doctorado y colaboraran con el trabajo de los agricultores en sus agroecosistemas.
La presentación de proyectos de investigación a Colciencias, en cooperación con algunas fundaciones, instituciones públicas, privadas y, sobre todo, el apoyo financiero institucional a través de programas de extensión solidaria, educación continuada, permanente y de investigación en diferentes modalidades, nos permitió avanzar en el proceso de afrontar distintos interrogantes que se generan día a día, e incrementar las evidencias a las respuestas encontradas.
Imposible dejar de mencionar a los estudiantes, en sus diferentes niveles, que nos han confiado sus intereses y se han comprometido en los procesos, a nuestros compañeros profesores internos y externos que nos aportan desde la cotidianidad a través de discusiones, escritos, conversaciones formales e informales, que nos critican y que nos permiten avanzar continuamente.
Al publicar este libro, me acompaña la esperanza de poder colaborar a que los interesados, curiosos y comprometidos con los temas de la biología del suelo y la agroecología —que comienzan o llevan algún camino recorrido— encuentren en este texto elementos que les contesten algunas preguntas en torno al suelo como fundamento de la tierra viva, a formular otras que avancen con mayor rapidez que la nuestra y se sumen a las construcciones que se requieren. Que la Sociedad Latinoamericana de Agroecología (Socla) pueda incorporarlo a los textos que recomienda para la formación de agroecólogos, campesinos y ciudadanía local, regional y planetaria. Imposible finalizar este recuento sin agradecer a la Universidad Nacional de Colombia por las oportunidades colectivas que nos brinda, como institución pública del Estado, para realizarnos como humanos.
Palmira, septiembre de 2018
Agradecimientos
A la maravillosa familia con quien comparto la cotidianidad les agradezco por su cariño, paciencia, espíritu alegre, en especial a Martín, mi compañero de vida, por todas sus diarias enseñanzas, y a mis hijos Andrea y Martín, quienes nos acogen y aman dentro de nuestras diferencias.
A la Universidad Nacional de Colombia - Sede Palmira le doy gracias por acogerme y brindarme múltiples oportunidades de avance académico, permitirme expresar ideas con libertad y generar espacios de discusión, argumentación y reflexión con académicos, estudiantes y diversas personas de instituciones públicas y privadas que nos enriquecen con sus inquietudes. Es allí donde se construye nuevo pensamiento, ideas, innovación. Esta es una de las cualidades más importantes de la universidad pública.
Doy gracias a los campesinos agroecológicos y a sus familias porque su trabajo cotidiano mantiene el suelo vivo, nos proveen el alimento y dan ejemplo de solidaridad, de inteligencia, de ciencia en construcción permanente cuando observan y ensayan, y de desprendimiento, pues todo su trabajo lo realizan y nos lo ofrecen en ambiente, agua y suelo.
A los académicos de la U.N. Sede Palmira, mi otra familia, les agradezco porque a través de espacios de discusión nos ayudan a avanzar cada día desde la investigación, pero también desde lo humano mediante su amistad sincera y permanente. También doy gracias a los investigadores nacionales e internacionales que me han permitido compartir muchos espacios de aprendizaje.
A los estudiantes que toman los cursos que ofrecemos, que deciden realizar investigación y extensión con nosotros dentro del Grupo de Investigación en Agroecología (GIA-UN) les agradezco el estar allí siempre apoyándonos con su quehacer. A la Sociedad Latinoamericana de Agroecología les agradezco por mostrarnos el camino que debemos recorrer como académicos comprometidos.
Debo mencionar con nombre propio por el apoyo incondicional para hacer posible esta obra: Erika Perea Morera, ingeniera ambiental que me ha acompañado durante este tiempo. Su trabajo comprometido ha permitido que el camino sea más fácil. Ojalá que haya logrado sembrar en su corazón y en su memoria el amor por el suelo vivo y su conocimiento.
Igualmente debo agradecer a Elsa María Guetocue, asistente de GIA-UN, siempre dispuesta a brindar su apoyo incondicional; al M. Sc. Nelson Bravo Otero, quien sin pensarlo dos veces aceptó la invitación a hacer algunas ilustraciones para esta obra; y a Laura de la Cruz, Miguel Beltrán, Alexander Pereira Mosquera, Carlos Eduardo Agudelo Morales, Fredy Corredor y Luis Eduardo Forero Pinto. Presento excusas a todos aquellos a quienes dejé de mencionar.
1.1. La transformación de la superficie del planeta Tierra en suelo: fruto de la complejidad
1.1.1. De un medio terrestre inorgánico a un ecosistema propicio para la vida
Comprender la evolución de la Tierra, de la cual disfrutamos y abusamos cada vez con mayor frecuencia, requiere devolverse a un pasado planetario de aproximadamente 13 500 millones de años e imaginar el big bang, cuando en el primer segundo del tiempo, el universo se extendió en energía, radiaciones cósmicas, materia, espacio y tiempo (Harari, 2014, p. 15; «La teoría del Bing Bang», 2016; National Geographic, 2014, pt. 1; Sanromà, 2016, p. 57). Actualmente, el estudio de estos componentes los aborda la física (figura 1.1).
En la medida en que se enfriaba este universo, de un ritmo moderado a lento —o tal vez muy rápido en el tiempo espacial—, que pudo tardar alrededor de 300 000 años, se originaron los protones y neutrones que comenzaron a aglutinarse en estructuras más complejas: los átomos, los cuales se combinaron y dieron origen a las moléculas. Asistimos, como lo dice Yuval Noah Harari (2014), al nacimiento de la química, centrada en el estudio de átomos, moléculas y sus interacciones (p. 15).
Hace aproximadamente 4500 millones (4,5 eones1) de años se inició la formación del sistema solar, a partir de una nebulosa colapsada por su atracción gravitacional que llevó a la acumulación de materiales que colisionaban entre sí y dieron origen a los planetas, cuya composición varió de acuerdo con las temperaturas dominantes, según su posición en el naciente sistema solar. En la Tierra, junto con Venus, Mercurio y Marte, predominaron los materiales rocosos y materiales metálicos «debido a que las altas temperaturas del centro de la nebulosa, donde estaban localizados, solo permitía que dichos materiales se condensaran» (Geoenciclopedia, 2015; Hazen, 2015, p. 200).
La Tierra primitiva está descrita como un cuerpo volcánico, más caliente en sus inicios que ahora, en donde «los materiales más densos se hundieron y formaron el núcleo y los más ligeros ascendieron y conformaron el manto y la corteza. Debido a las altas temperaturas, los cristales de agua y amoniaco solo se condensaron a mayor distancia» (Geoenciclopedia, 2015). Los cráteres resultantes de los impactos se llenaron de agua. Así se completó la denominada Edad Prebiótica, en la cual se modelaron las condiciones necesarias para que surgiera la vida (Geoenciclopedia, 2015; Capra, 2003, p. 245).
La presencia del agua, constituyente de aproximadamente el 70 % de la Tierra (Valverde Valdés, Meave del Castillo, Carabias y Cano Santana, 2005, p. 152) —denominada Planeta Azul— y elemento clave para el surgimiento de la vida, guarda muchas incógnitas por resolver. Hay dos hipótesis dominantes acerca de su origen en la Tierra: en la primera, se postula que provino del espacio exterior, almacenada en miles de millones de meteoritos que impactaron al planeta (National Geographic, 2013). En la segunda, que proviene de minerales que almacenan agua dentro de sus cavidades, los cuales se depositaron en el núcleo y luego, al ser derretidos por las altas temperaturas, la liberaron en forma de gas que se condensaba en la corteza terrestre y se depositaba en las grietas y cráteres formados (Izidoro, de Souza, Winter y Haghighipour, 2013, p. 11; National Aeronautics y Space Administration, 2013; Pearson et al., 2014, p. 221; Rosen, 12 de noviembre 2015). Ambas coinciden en la finitud de este bien fundamental para la vida. Al igual que en la Tierra, en las plantas y animales el agua constituye entre el 60 al 70 % de su composición (Pocock y Richards, 2005, p. 9).
La física aunada a la química generaron un caldo primitivo con las condiciones propicias para que surgiera la vida en el planeta y esto ocurrió en el agua, puesto que las condiciones sobre la corteza terrestre continuaban siendo letales: la radiación y los rayos ultravioleta esterilizaban el ambiente superficial (Sánchez de Prager, Barrera et al., 2017, p. 254). En esta cronosecuencia se observa que la energía solar y geoquímica estuvieron presentes desde el inicio del planeta. El oxígeno, la carne y el fuego, como fuentes energéticas, aparecieron después, producto de la evolución planetaria, ligadas a la vida y al incremento de la biodiversidad y la complejidad ecosistémica (figura 1.1). Esta expansión de fuentes energéticas se ha ampliado en el presente y lo hará aún más hacia el futuro (Judson, 2017, p. 2).
Figura 1.1.
La superficie terrestre evoluciona hasta convertirse en espacio albergador de vida.
Fuente: Capra (1998, p. 245); Harari (2014, p. 11); Madigan et al. (2015, p. 5); Madigan, Martinko, Dunlap y Clark (2009, p. 7); Madigan (2012, p. 6). Elaborado e interpretado por Perea-Morera y Sánchez de Prager (2017).
1.1.2. El surgimiento de la vida permite una biosfera autorregulada en el planeta
Hace aproximadamente 3800 millones de años aparecieron las primeras formas microbianas, tan sencillas, dotadas de lo mínimo para asegurar la vida —y a la vez tan complejas—, capaces de adaptarse a ambientes extremos. Bacterias y archaeas vivían en condiciones anaeróbicas y cercanos a humeros volcánicos (Madigan et al., 2015, p. 380, Madigan et al., 2009, p. 49). Se iniciaba la biología y sus interacciones con la física, la química, el nacimiento de la bioquímica y de la biogeoquímica, entre otras ciencias.
Estos organismos en aproximadamente 2000 millones de años dieron origen a numerosos procesos biogeoquímicos: a) inventaron tres de los cuatro mecanismos metabólicos para obtención de energía química (ATP) a partir de componentes del medio lacustre: la fermentación, respiración anaeróbica y fotosíntesis anóxica (Madigan et al., 2015, p. 403). Son tan eficaces que permanecen en la actualidad y todos ellos suceden tanto en el agua como en el suelo (Capra, 2003, p. 245; Harari, 2014, p. 15; Madigan et al., 2015, p. 90, Madigan et al., 2009, p. 118). b) Organización de las bacterias en colonias complejas que se anclaban. c) Organismos con ciclos de vida supremamente cortos, quizás más largos al principio de la vida. Actualmente, algunos de estos microorganismos realizan sus funciones vitales en 15 a 30 minutos y menos (Madigan et al., 2015, p. 158, Madigan et al., 2009, p. 166; Sánchez de Prager, Marmolejo y Bravo, 2000, p. 90).
Las primeras evidencias visuales de la vida en el planeta están referenciadas en ambientes hidrotermales extremos, en donde se observaban bioestructuras rocosas cuya matriz la constituían principalmente el CaCO3 que albergaba colonias bacterianas organizadas en biofilms o biopelículas, se adherían a las superficies que encontraban y emergían. Se conocen como estromatolitos, inicialmente surgían en las condiciones anaeróbicas presentes y, posteriormente, al aparecer los microorganismos aeróbicos, su participación, expande el proceso de colonización de los lechos acuosos (Farías, 2011; Rodríguez-Martínez et al., 2010, p. 5).
El hito evolutivo de la fotosíntesis oxigénica en el planeta, hace aproximadamente 2800 millones de años, genera caos en el ambiente anaeróbico dominante y constituye un peligro para la vida existente, ya que el carácter gaseoso del O2 permite que se expanda por todos los espacios. Esta aparente amenaza da origen a dos nuevas estrategias que aproximan la colonización vital de la superficie terrestre: su naturaleza gaseosa permite que esta nueva molécula se difunda por el espacio atmosférico, se eleve y combine dando origen al ozono (O3) como burbuja gaseosa que rodea el planeta, capaz de filtrar la radiación solar esterilizante que impedía el establecimiento de la vida. Origina la troposfera y estratosfera (Spedding, 1981, p. 31). La segunda estrategia, de carambola, hace aproximadamente 1800 millones de años, acarrea la cuarta vía metabólica energética para obtención de ATP —la respiración aeróbica— al convertirse este O2 en receptor de electrones, altamente eficiente en la generación de energía metabólica, suficiente para sostener organismos y comunidades macroscópicas. Capra (2003) afirma «las bacterias y otros microorganismos inventaron todos los procesos básicos para la vida y establecieron los bucles globales de retroalimentación necesarios para la autorregulación del sistema Gaia» (p. 244).
La aparición de las células eucariotas —2200 millones de años atrás (figura 1.1)— en las cuales las actividades metabólicas se compartimentalizan con la aparición del núcleo, mitocondria, cloroplastos y diferentes organelas que trabajan en conjunción, integradas comúnmente mediante el lenguaje molecular de los ácidos nucleicos (ADN→ ARN → proteína), conlleva un avance en la escala de medición de los organismos: de nanómetros se pasa a mm, cm y metros (Sánchez de Prager, Barrera et al., 2017, p. 254).
La sumatoria de todos estos eventos genera las condiciones para que la vida emerja del agua hace aproximadamente 1500 millones de años y se extienda sobre la superficie terrestre, formando esa piel viva llamada suelo (Sánchez de Prager, Prager, Naranjo y Sanclemente, 2012, p. 20).
La recreación minuciosa de ese ambiente planetario donde la vida emerge a la superficie terrestre, recogido en obras pictóricas (figura 1.2A) y en imágenes fotográficas actuales, al recorrer sitios como el parque Yellowstone, en Estados Unidos, permite observar manifestaciones de procesos de formación de suelo pionero, inestable, que no se puede transitar (figura 1.2B), fuentes hidrotermales donde surgió y sigue la vida en ambientes extremos (figura 1.2C) y la convivencia del pasado y presente (figura 1.2D). Es de recordar que fue precisamente en estas aguas hidrotermales donde los investigadores Madigan et al. (2009), encontraron argumentos para agregar un tercer dominio de la vida constituido por las archaea — microorganismos metanogénicos, hipertermófilos y halófilos—, habitantes de ambientes extremos tanto hidrotermales, ejemplificados con Yellowstone, como en aguas heladas del Antártico, ambientes donde todo parece señalar que surgieron los primeros intentos de organización de los sistemas vivos (p. 423). De esta forma, la ciencia integró el tercer dominio, Archaea, a los ya existentes: Bacteria y Eucaria. Los dos primeros conforman a los procariotas y el tercero a los eucariotas.
Figura 1.2.
A. Recreación de la colonización de la superficie terrestre en el periodo Devónico, del Paleozoico. B, C y D como es actualmente el parque Yellowstone, Estados Unidos.
Fuente: Choppin (1980), Zdenêk (1957). B, C y D es material original de Sánchez de Prager (2015).
Viene un periodo altamente dinámico de adaptación de ese macrocosmos naciente y, hace solo unos 700 millones de años, los animales estuvieron equipados para emerger a la tierra. Para ello, debieron surgir los primeros cerebros animales, mecanismos de locomoción, protección de crías: cáscaras y esqueletos, hasta el surgimiento de los vertebrados (Capra, 2003, p. 263).
Las plantas tardan unos 200 millones de años más antes de salir a tierra firme, o sea que se produce un movimiento continuo de los animales entre el agua y la superficie terrestre para provisión de alimentos. Evolucionan a partir de las algas verdes unicelulares (Vázquez, 2014, p. 40). En la medida en que las necesidades del ambiente les exigen el desarrollo de estructuras especializadas, surgen órganos de anclaje rudimentarios inicialmente y luego aparecen raíces diferenciadas, hojas, tallos, semillas (figura 1.3). La energía almacenada en la biomasa vegetal alcanza para nutrir a los grandes dinosaurios y ocurre el paraíso de la carne, que dura hasta su extinción, hace aproximadamente 65 millones de años, aparentemente causada por cambios atmosféricos en el clima que debilitaban estas especies, acelerada por el impacto de un meteorito gigante que levantó toneladas de polvo que bloquearon el sol, un enfriamiento brusco del planeta y una pérdida de la vegetación que les servía de base alimentaria (National Geographic, 2010, 2016; Sakamoto, Benton y Venditti, 2013, p. 5039; Than, 2017).
La desaparición de los dinosaurios, genera opciones para los mamíferos, que habitaban el planeta desde hace 200 millones de años, los pájaros, hace 150 millones de años y, en una época más avanzada, hace 100 millones de años, aparecen las flores y frutos con una explosión de colores, como preámbulo para asegurar la permanencia de las especies a través de semillas —gimnospermas y angiospermas— resultado de múltiples cruces intraespecíficos y aún interespecíficos que aseguran alimento para las diversas especies que evolucionan ligadas a ellas, como los humanos (Capra, 1998, pp. 245, 263). La biodiversidad y la cooperación, bajo distintas modalidades, son rasgos que se ensayan con mucha frecuencia en este periodo y aprendizajes que se sostienen hasta el presente, algunos de ellos expresados y otros guardados en el ADN silencioso de los organismos, del cual conocemos tan poco (figuras 1.1 y 1.3).
Figura 1.3.
Siguiendo el rastro de la colonización de la corteza terrestre por las plantas y los cambios en su organización celular.
Fuente: Gilbert (2003, p. 696). Elaborado e interpretado por Perea-Morera y Sánchez de Prager (2017).
1.1.3. El ser humano aparece en los últimos segundos de evolución planetaria
Cuando se examinan los inicios del Homo sapiens en la Tierra, la escala numérica se reduce de miles de millones a pocos millones de años: el Australopitechus afarensis está datado hace aproximadamente 4 millones de años, el Homo habilis hace 2 millones, H. erectus hace 1,6 millones y el H. sapiens plenamente evolucionado hace 100 000 años (Capra, 2003, p. 268). Algunos autores adaptando una escala de tiempo planetario de 24 horas, reducen su aparición a los últimos segundos de evolución planetaria: hace 100 000 años. Emergen en África y Asia, sumándose a la diversidad biológica ya existente e introduciendo lo biocultural como parte de lo biodiverso, a través de la lingüística, el arte y, posteriormente, de la agricultura, como se verá más adelante. En Europa, los registros del Homo sapiens datan de 40 000 años y hace 35 000 como diáspora sobreviviente en todo el planeta (Gangui, 2005, p. 240; Sánchez de Prager, Barrera et al., 2017, p. 255; Tattersall, 2014, p. 68). Por tanto, Sánchez de Prager, Barrera et al. (2017, p. 255) sustentan:
Independiente de la ubicación geoespacial, la historia humana está ligada al alimento y a condiciones de entorno que propicien la vida ya sea nómada o estabilizada. Los registros históricos parecen coincidir en que casi 90 000 años son cazadores-recolectores que suplen sus necesidades con lo establecido naturalmente: el río, el mar, la sabana, el valle, entre otros (Betancourt Suárez, 2008, p. 221). Aquello que se producía en el sitio, se convertía en fuente alimenticia, de vestido y vivienda como necesidades básicas a satisfacer. Los alimentos crudos pronto fueron atravesados por la magia del fuego que acrecentaba el sabor y el olor, los cuales no solamente atraían a grupos cercanos, sino también a los depredadores y se convirtió en instrumento de colonización y de guerra (Bernardo Fernández, 2010, p. 23; Harari, 2014, p. 11).
Según Harari (2014) «Hace unos 300 000 años, H. erectus, neandertales y H. sapiens, usaban el fuego de manera cotidiana» (p. 24). Mientras que el fuego acompaña al hombre en su trasegar evolutivo, la sal se suma al convite alimentario chino hace aproximadamente 2700 a. C. (ISAL, 1999) y su uso se extiende, posiblemente a través del surgimiento de las primeras formas de comercio (Cordain et al., 2005, p. 344).
1.1.4. El nacimiento de la agricultura
Sánchez de Prager, Barrera et al. (2017, pp. 255-256) sostienen:
El crecimiento de poblaciones que generaba mayores demandas y/o la esperanza de tener asegurada la comida sin necesidad de grandes movilizaciones, dio origen hace apenas unos 10 000 a 12 000 años al nacimiento de la agricultura de manera independiente en diferentes partes del mundo (Capra, 2003, p. 96; Sarandón y Flores, 2014, p. 13) a partir de asentamientos humanos donde el hombre actúa ya como «agente transformador consciente, que va multiplicando crecientemente sus medios de vida mediante la siembra de semillas y la cosecha de frutos, como ninguna otra especie lo había logrado en la historia evolutiva del planeta» (Patiño, 1988, p. 101).
La siembra de plantas y manejo de especies, fruto de su quehacer práctico y reflexivo, aseguraban la soberanía, [autonomía] y seguridad alimentaria, pues además de proveer el alimento estaban allí, hacían parte de lo disponible, del territorio, del paisaje. El nacimiento de estos lugares, como se dijo con anterioridad, normalmente, ocurría donde hubiese disponibilidad de agua, generalmente cerca de los ríos y/o del mar.
Por ensayo-error aparecieron las prácticas agrícolas que acompañaron el nacimiento de la agricultura y los agricultores: la siembra de especies como el maíz y el fríjol (México), la papa y el tomate en Suramérica, el trigo y las lentejas en Asia occidental y noreste de África, el arroz, el mijo y los cerdos en China, la caña de azúcar y los plátanos en Nueva Guinea. En África, el mijo africano, el arroz africano, el sorgo y el trigo. El café en Etiopía. Acompañando a las plantas, las especies animales domesticadas se remontan al pasado: los rebaños de ovejas, cabras, pequeñas especies como el conejo, cuy, gallinas, llama, entre otros, que aseguraban la disponibilidad de alimentos para los grupos asentados, aparece lo local, regional y se origina también el comercio en sus diferentes modalidades de intercambio [como complemento] (Harari, 2014, p. 150; Higham, 1990, p. 5).
Los trabajos en equipo con ayuda mutua y conjunta, agrupaban a los miembros de la sociedad (Engels, 2003, p. 12), los conocimientos se apropiaban de abuelos a padres e hijos dentro de la familia, entre los vecinos y coterráneos. Constituían el acervo de saberes que permitían a los mayores y a los jóvenes asegurar la vida en comunidad.
Anexo a la agricultura, según lo sostiene Patiño (1988, p. 101), aparece la matemática unida a las necesidades de mediciones, la ingeniería como instrumento para ejecutar obras de adecuación y de riegos, la variedad de alimentos generó la gastronomía que se convierte en símbolo de los territorios y de la cultura local y regional, la química, la orfebrería, textilería y las actividades de obtención de materias primas basadas en la agricultura. También están ligados el tratamiento de enfermedades — principios de la medicina—, el intercambio de productos y el comercio organizado (Esteva, 2004, p. 4). Es decir, el nacimiento de muchas ciencias está ligado a los asentamientos humanos que propició el desarrollo de la agricultura (Bravo, 1991, p. 16).
«En el siglo I [a. C.], la inmensa mayoría de las personas en la mayor parte del mundo eran agricultores» (Harari, 2014, p. 96).
1.1.5. La revolución agrícola transforma el ámbito agrario
Así mismo, Sánchez de Prager, Barrera et al. (2017, pp. 256-257) afirman:
El paso del Neolítico al desarrollo de las primeras civilizaciones surgidas en Egipto, Grecia, Roma y, luego el medioevo, en el mundo occidental conlleva profundos cambios culturales. Aparece el concepto de ciudad con sus propias demandas que conducen a transformaciones sociales, económicas, políticas y científicas, especialmente en esta última, la ciencia emerge como oportunidad para explicar los fenómenos de la vida y producir “transformaciones definitivas en el ámbito agrario, en la estructura de la propiedad de las tierras y el desarrollo de nuevas técnicas de cultivo” (Fratarelli, 2010, p. 13).
Pronto, las civilizaciones que surgieron comprendieron que el manejo de la agricultura era vital para asegurar su supervivencia, al igual que la propiedad de la tierra (suelo, agua) donde se pudieran, inicialmente, establecer los cultivos y convertirse en símbolos de poder. Entonces, la lucha por la posesión de la tierra como bien natural de primera necesidad ha acompañado la historia del hombre y se ha traducido en guerras locales, regionales y mundiales.
El feudalismo da paso a la burguesía antecesora del capitalismo. La edad moderna traerá consigo el fortalecimiento de la visión antropocéntrica del planeta, es la época de las monarquías y de la conquista de América (siglo XV), el encuentro de dos mundos con profundas transformaciones sociales, económicas, políticas y fundamentales en la agricultura. La edad contemporánea inicia a finales del siglo XVIII, con los profundos cambios que induce la revolución francesa, la cual, aporta hitos sociales trascendentales para la historia de la humanidad: el establecimiento de la democracia, al reconocimiento de los derechos humanos, para todos, además de avances científicos y técnicos insospechados. La sociedad dividida en clases sociales predomina en la historia de la humanidad (Delgado de Cantú, Cantú Delgado y Ramírez Magallanes, 2005, p. 5; Fau, 2009, p. 13).
Cada uno de estos periodos dejó sus huellas en la agricultura: el riego, el arado, la siembra de especies como el trigo, la cebada, la lenteja, ganadería, pesca, comercio, los silos para proteger las cosechas. América conoció el trigo, el café, la caña de azúcar y el olivo, entre otros. España y Europa recibieron el maíz, el cacao, la papa, frijoles, tomate y diversidad de frutales. En la etapa contemporánea, ocurrió la mayor urbanización y concentración de la población en las ciudades con alta reducción de la comunidad rural, lo cual incide en la necesidad de producir alimentos y materias primas.
La agricultura ha sido impactada por los cambios sociopolíticos y económicos que acompañaron las guerras mundiales, el advenimiento de la denominada Edad Moderna, con el desarrollo de las ciencias y el cambio de sistemas económico-sociales —del feudalismo al capitalismo contemporáneo— y sus avances cada vez más sofisticados —el capitalismo salvaje— que arrasa los sistemas naturales y sociales e impone un modelo dominante, en el cual, la concepción de naturaleza es de recurso antes que de bien natural finito2.
1.1.6. De la agricultura a las ciencias agronómicas
Cuando en la agricultura se aplican técnicas y tecnologías resultantes de esa ciencia emergente, surgen las escuelas formales de agronomía y profesiones adjuntas, como estrategia para difundir con éxito los conocimientos apropiados. Este movimiento se origina en Europa, unido al conocimiento científico que se fragmenta en campos del saber y luego se transfiere con éxito a Estados Unidos (Mora-Osejo y Fals-Borda, 2001, p. 149). Francia es un epicentro a partir de escuelas que señalan la necesidad de transformar la agricultura a través del desarrollo de máquinas, comprensión científica de procesos que suceden en el suelo y en las plantas, que pueden ser manejados a partir de técnicas y tecnologías. Esos conocimientos constituirán posteriormente el acervo de la revolución verde.
Uno de los énfasis de estos estudios científicos se centra en el suelo, en la comprensión de la aplicación de procesos tecnológicos como la descomposición de la materia orgánica como fuente de nutrientes mediante el compostaje artesanal, la nitrificación, la fijación biológica de N2 el uso de estiércol de aves (guano). El cambio de estas fuentes naturales locales por fertilizantes de síntesis industrial —como la masificación del uso de urea en la agricultura y otros fertilizantes, con un alto costo energético aportado por el petróleo— está ligado a presiones industriales, en busca de nuevos mercados, una vez finalizadas las dos guerras mundiales en las cuales estos constituían material belicoso. En esta forma, insumos de la guerra con las consecuencias conocidas se incorporaron a la agricultura como insumos aparentemente propiciadores de vida, con total desconocimiento y despreocupación por sus efectos a largo plazo (Rodrigo, 2015).
Al manejo del suelo se sumaron otras tecnologías, como la selección y conservación de semillas, la mecanización con grandes máquinas movidas por el petróleo, el manejo del agua, la fertilización química y todas aquellas tecnologías que consideraban, estimulaban la productividad de los cultivos. Estas herramientas tecnológicas constituyen el acervo tecnológico con el cual se vendió la revolución verde.
En 1963, la Food and Agriculture Organization (FAO) realiza el Congreso Mundial de la Alimentación, en el cual se trazan políticas basadas en rendimientos y rentabilidad que instan a los países a adoptar el modelo de monocultivos dependientes de fertilizantes químicos y agrotóxicos (Barg y Armand, 2007, p. 7). Se impone así la agricultura convencional intensiva basada en variedades alimentarias de alto rendimiento, especialmente centradas en trigo, maíz y arroz, posteriormente viene la soya y el algodón. Todo el sistema de apoyo, las agencias internacionales de cooperación, el aparato científico-tecnológico y económico se orienta a este tipo de agricultura, olvidando el pasado biodiverso de la vida y de los seres humanos íntimamente ligados a los ecosistemas terrestres.
Con estas directrices, en estos últimos setenta años, el énfasis de la investigación agraria ha girado en torno a los centros académicos, llámense institutos de investigación y/o universidades, por ejemplo, en su naciente ciencia, en torno al estímulo a monocultivos y semillas mejoradas de especies como el trigo, el arroz, la soya, el maíz, la papa, destinados a «solucionar el problema del hambre en el mundo» (Novás, 2005, p. 274). Se sofistica aún más en el siglo XXI con la aplicación de la biotecnología y de los organismos transgénicos para la producción monopólica de alimentos para el mundo y el desconocimiento de otras agriculturas alternativas que han asegurado la soberanía, seguridad y autonomía alimentaria del mundo y de sectores de poblaciones campesinas altamente vulnerables.
Transcurrió este largo periodo hasta la actualidad, en el cual se ocultó a las nuevas generaciones la existencia de alternativas al sistema agrario dominante y se desconocieron investigaciones que alertaban acerca de las dimensiones catastróficas de carácter social, económico, ambiental y político que conllevaba la revolución verde. Aparentemente, nos encontramos en un momento de reflexión y reconocimiento de lo que ha significado en términos de hambre (Caparrós, 2014, p. 427), del daño que causan los agroquímicos a la salud, ambiente, cambio climático, biodiversidad y soberanía alimentaria, entre otros. Según Hilal Elver y Baskut Tuncak, del Consejo de Derechos Humanos de la ONU, «es hora de derrumbar el mito de que los agroquímicos son necesarios para alimentar al mundo» (Carrington, 2017).
El fracaso de la revolución verde de alimentar al mundo y los costos sociales, económicos, ambientales y políticos inmersos han llevado a que se reconozca la necesidad de aceptar alternativas alimentarias diferentes a las ofrecidas por la economía neoliberal predominante. En este contexto, dentro de la situación de crisis planetaria a enfrentar, la agroecología renueva sus esfuerzos como opción multidiversa.
Después de largos años de lucha, la agroecología adquiere presencia gubernamental, como estrategia de interés planetario, reconocida institucionalmente, por primera vez, en el simposio internacional: agroecología para la seguridad alimentaria y nutricional, realizado en Roma por la FAO, en septiembre de 2014. (FAO, 2017, p. XIII) (Sánchez de Prager, Barrera et al. 2017, p. 253)
Lo anterior unido al reconocimiento y apertura de otras alternativas para producir alimentos diferentes a la revolución verde, ligada al uso de agroquímicos y al desconocimiento de la soberanía alimentaria de los pueblos (Carrington, 2017; Mejía, 1997, p. 22, 1998, p. 37, 1999, p. 87, 2001, p. 17).
1.2. La agroecología se basa en principios de sostenibilidad planetaria y, por ende, humana
1.2.1. Conceptualización de la agroecología
La conceptualización de la agroecología la han asumido investigadores como Altieri y Toledo (2010, p. 165, 2011, p. 4), Gliessman, (2002, p. 13), Gliessman et al., (2007, p. 12), González de Molina y Toledo (2011, p. 341), Sevilla (2014, p. 1), Sevilla y Soler (2009, p. 35), entre otros, cuyos escritos se complementan y ofrecen miradas de conjunto. Tomemos como base a Gliessman et al. (2007), quien la describe con pocas palabras autocontenidas: «la aplicación de los conceptos y principios ecológicos al diseño y manejo de los sistemas alimentarios sostenibles» (p. 13). León y Altieri (2010) explicitan que «La agroecología explora, por una parte, el conjunto de relaciones ecológicas y culturales que suceden al interior y al exterior de los campos de cultivos, abarcando incluso la integralidad de las fincas» y «las conexiones e interacciones complejas que existen entre los agroecosistemas y la sociedad» (p. 20). Las palabras agroecosistemas y sostenibilidad son claves en la interpretación y comprensión de estos discursos.
1.2.2. Agroecosistemas
Constituyen la unidad básica de estudio de la agroecología, concebidos como resultado de la interacción de los ecosistemas presentes (sistemas biológicos) y las culturas (sistemas sociales). Dentro de la visión sistémica, en ambos se repiten componentes fundamentales de los sistemas: la existencia de un patrón organizativo y estructural. Las redes que se repiten y expresan en estructuras características reconocibles —tal vez palpables, aunque no siempre por las dimensiones— y dentro de procesos —organización— permiten la repetición y continuidad de los agroecosistemas específicamente (figura 1.4).
Los agroecosistemas se establecen en condiciones de la naturaleza específicas: suelos, topografía, clima, vientos, temperatura, humedad, altura sobre el nivel del mar (m. s. n. m.), precipitación, entre otros. Los sistemas sociales mediante el componente de la cultura suman valor agregado al dar significado a lo que ocurre en momentos específicos de tiempo y espacio, marcados por la historia (Sánchez de Prager, Vélez, Gómez y Gómez, 2014, p. 1). Por ejemplo, al inicio de la agricultura, los agroecosistemas se basaban en los bienes naturales presentes in situ y en los saberes ancestrales propios de cada región, en sus ritos, creencias. Toledo y Barrera-Bassols (2008) nos ilustran las características de diferentes agroecosistemas dependiendo de su ubicación y de lo local (p. 147).
Figura 1.4.
Los agroecosistemas surgen en la conjunción e interacción de los sistemas biológicos y sociales.
Fuente: Sánchez de Prager, Vélez et al. (2014, p. 5).
Los agroecosistemas trascienden los límites de los predios (fincas) y se insertan en el paisaje local y en el territorio (figura 1.5). Esta comprensión es muy importante en el proceso de paz que covive Colombia en la actualidad, pues los agroecosistemas rebasan la dimensión de sistemas productores de alimentos y materia prima, y se insertan en las condiciones sociales, económicas, políticas y ambientales de los territorios, de los países y de las naciones. Su comprensión trasciende lo agronómico, es transdisciplinaria.
Figura 1.5.
La dimensión de los agroecosistemas, desde la agroecología, supera el espacio de la finca y se integra al territorio con fuerte influencia sobre el ambiente local, regional y global.
Fuente: Sánchez de Prager, Vélez et al., (2014, p. 5).
1.2.3. Sostenibilidad
Conceptualizamos sostenibilidad como sinónimo de sustentabilidad. El énfasis se centra, para algunos autores, en la producción de alimentos sanos y limpios dentro de los principios de soberanía y seguridad alimentaria (Sánchez de Prager, et al., 2014, p. 8). Sin embargo, esta cualidad y/o propiedad emergente es más compleja. González de Molina y Toledo (2011) le agregan la necesidad de suplir las necesidades básicas de los miembros de la organización social, que sean económicamente viables, accesibles a todos los agricultores, socialmente justos, tanto en términos de posibilidad de ser adquiridos como también de ser producidos mediante el acceso a los bienes naturales (p. 288). Los autores González de Molina y Toledo (2011) sostienen:
Cuanto mayor sea el grado de desigualdad social mayor serán las amenazas para la estabilidad del ecosistema. La pobreza, la falta de acceso a los recursos, ha tenido a lo largo de la historia, y tienen hoy en día, consecuencias negativas para dicha estabilidad. Fenómenos como el sobrepastoreo, la deforestación, las roturaciones abusivas, el cultivo en laderas, etc., se han descrito como actitudes de los más desfavorecidos o de la codicia de los más acaudalados. Todas estas son actitudes y prácticas generadas por esa patología ecosistémica que resulta ser, a los ojos de la agroecología, la desigualdad social. (p. 46)
Es necesaria la comprensión de los dos componentes de la equidad social: la equidad intergeneracional que implica compromiso con las futuras generaciones y la equidad externa que considera «el sobreesfuerzo productivo de los agroecosistemas y su consiguiente deterioro para el logro de la subsistencia en base a un mayor excedente comercializable» (González de Molina, 2011, p. 59). Pengue (2012) ilustra las externalidades del comercio interno y externo con base en lo que significa el extractivismo, la exportación de alimentos y materias primas, no solamente en términos económicos, sino también ecosistémicos: agua, nutrientes del suelo, seguridad, soberanía alimentaria, paisaje, entre otros (p. 11).
Además de las anteriores cualidades, la sostenibilidad también contempla la resiliencia y autonomía de los agroecosistemas. La primera considera la capacidad de estos para soportar presiones originadas por las condiciones naturales donde están establecidos y/o sociales ejercidas sobre el sistema productivo. La autonomía está relacionada con la capacidad interna para suministrar, para soportar los flujos de insumos y procesos necesarios para el proceso productivo.
Las propiedades de la sostenibilidad, como un todo, confluyen en el principio de soberanía en los agroecosistemas, con sus tres componentes: alimentario, energético y tecnológico. La soberanía, que lleva intrínseca como mínimo la seguridad alimentaria, se convierte en eje conductor hacia donde se dirigen las prácticas agronómicas a implementar desde lo biológico, pero también las decisiones a tomar por los agricultores y la comunidad dentro de la práctica social. En este marco interacciona lo biológico con lo social y se impone la necesidad de la cooperación y de la organización, acerca de las cuales los sistemas biológicos tienen tanto para enseñarnos.
Según Harari (2014), «la mayoría de las redes de cooperación humana se han organizado para la opresión y la explotación» (p. 123). Sin embargo, en las rupturas que dejan los sistemas sociopolíticos, el mismo autor afirma: «creemos en un orden particular no porque sea objetivamente cierto, sino porque creer en él nos permite cooperar de manera efectiva y forjar una sociedad mejor» (Harari, 2014, p. 129). Es en este paradigma en donde se enmarca la agroecología dentro de las contradicciones que propicia su enfoque.
1.2.4. La soberanía alimentaria, energética y tecnológica: brújula de la agroecología y la sostenibilidad
Delgado y Rits (2014) sostienen que, en los últimos cincuenta años, la FAO (1996) adoptó el concepto de seguridad alimentaria «como la propuesta oficial para solucionar los problemas de hambre y pobreza en el mundo» (p. 56). Según Navarro y Desmarais (2009, p. 94), la Vía Campesina en 1996 propuso la soberanía alimentaria dentro de una visión holística que supera el planteamiento de acceso físico y económico a los alimentos e involucra «la independencia y soberanía del uso de conocimientos y tecnologías por los indígenas, campesinos y agricultores como aspectos fundamentales, dando origen a los derechos a la alimentación» (La Vía Campesina, 2008, 2011).
La agroecología ha apropiado y argumentado este concepto en su quehacer cotidiano. Han tenido que pasar más de veinte años para que la FAO considere a la agroecología como alternativa para la producción de alimentos con el fin de contrarrestar la creciente pobreza y el hambre mundial (Caparrós, 2014, p. 10). Sin embargo, persiste socializado el concepto de seguridad alimentaria y la palabra soberanía permanece invisibilizada (Carrington, 2017).
La soberanía alimentaria, energética y tecnológica están íntimamente ligadas. Se individualizan para su comprensión, pero son complementarias y constituyen unidad. Según Altieri y Toledo (2011), giran alrededor de lo local, ojalá dentro de procesos de concertación entre productores y con consumidores sobre la autonomía en la toma de decisiones acerca de qué alimentos consumir y, por lo tanto, producir en cultivos y animales en sus predios, ciclos de producción y consumo cercanos, incertidumbres biológicas y sociales que conlleva el proceso (p. 10).
La soberanía energética se hace evidente en la medida en que los productores agroecológicos obtienen la energía de las fuentes locales y sostenibles. En primera instancia del sol como la más disponible, barata y accesible. Por ello, el diseño de los sistemas productivos agroecológicos se orienta al uso solar altamente eficiente. La biomasa vegetal derivada de los procesos productivos es otra fuente de gran importancia, directamente o mediante procesos como la producción de biogás y compostaje que pueden constituir fuentes de energía térmica y eléctrica. La investigación y puesta en marcha de paneles solares son algunos ejemplos de sus usos potenciales.
La soberanía tecnológica emerge de los conocimientos ancestrales, los cuales inicialmente son prácticas y luego —con el apoyo del conocimiento científico al indagar sobre las bases teóricas que lo sustentan y la posibilidad de facilitar sus usos— pueden llevar al diseño de tecnologías y recomendaciones para mejorar la determinada producción de un insumo, como por ejemplo, el compost y su uso más eficiente, los extractos vegetales, las plantas amigas y enemigas dentro de un diseño de campo, al igual que la producción y uso eficiente del biogás, no solo a partir de desechos y excretas animales y humanas, de la energía eólica, de los paneles solares, entre otros.
El conocimiento de las bases que sustentan estos procesos permite que cada día pueda surgir una tecnología que haga más eficiente su uso. Los agricultores conviven permanentemente con la técnica y la tecnología, en menor grado con la ciencia, especialmente si se concentra en instituciones jerárquicas. En la figura 1.6 se trata de integrar todos estos elementos que, desde la agroecología, persiguen como objetivo lo que se ha denominado «buen vivir planetario y por lo tanto, humano».
Figura 1.6.
Acercamiento a las múltiples interacciones biológicas y sociales inmersas en la producción agraria sostenible, soberana y autónoma.
Fuente: Sánchez de Prager, Rojas et al. (2017, p. 104).
1.2.5. Principios agroecológicos que propician la sostenibilidad
Para que surja esta propiedad emergente denominada sostenibilidad3, han de aplicarse principios agroecológicos, algunos de ellos se podrían pensar que son de sentido común. Sin embargo, han sido ignorados y borrados de los textos académicos de agricultura convencional. Estos principios se han construido y emergido desde la práctica, la ciencia que los dota de fundamentos y desde el movimiento social. Todos ellos atravesados por la práctica y la innovación como instrumentos de apoyo y transformación (figura 1.7).
Figura 1.7.
La sostenibilidad de los agroecosistemas4 conlleva propiedades emergentes5 que surgen de las interacciones de diferentes componentes y solo es comprensible desde la mirada integral de los agroecosistemas.
Fuente: Sánchez de Prager (2003a, pp. 7-9); Sánchez de Prager et al. (2007, p. 52); Sánchez de Prager, Barrera et al. (2017, p. 258-260).
La sostenibilidad desde la práctica, ciencia y tecnología ligada a los sistemas biológicos
Estos principios agroecológicos —desde lo técnico, científico y tecnológico— parten del reconocimiento del uso eficiente de la energía solar como la mayor y más económica fuente energética que tiene el planeta, también de la biodiversidad que enriquece y optimiza la función metabólica al propiciar la materia prima para los ciclos biogeoquímicos que aseguran el ciclaje y disponibilidad de nutrientes en el tiempo, y de las sinergias y complementariedades que se pueden implementar en los agroecosistemas.
Detengámonos un poco en el concepto sistémico de propiedades emergentes para entrar a la sostenibilidad como expresión de dichas propiedades y como producto de las interacciones entre estas, que se construyen en diferentes espacios y momentos de los agroecosistemas (figura 1.7).
Por ejemplo, dentro de los suelos es complejo explicar el concepto de fertilidad: los físicos centran su respuesta en su objeto de estudio, los químicos con mayor razón en el suyo y los biólogos de suelos tratamos de explicarlo con base en los organismos y, especialmente, la actividad de los microorganismos. Sin embargo, la fertilidad de un suelo emerge de la integralidad de estos componentes. La mirada separada nos permite comprender particularidades, pero no la expresión compleja: plantas bien nutridas, sin problemas y con «buena» productividad. Otro ejemplo, la sanidad de un agroecosistema solo es posible explicarlo desde la integración y la mirada compleja que genera la observación y comprensión de lo físico, químico y biológico en interacción. De allí que sea inútil pensar en la «eliminación drástica» de un patógeno sin analizar qué hace que llegue a unas poblaciones que superen los límites y muestren efectos letales y/o limitantes de la producción. Si continuáramos con los ejemplos, llegaríamos por fin a la vida como expresión de propiedades emergentes en el proceso evolutivo que propició su presencia.
El conocimiento inicialmente empírico de estos componentes, dentro del pensamiento que constituyó las bases de la agroecología, se traduce en acciones prácticas que dieron origen a técnicas y saberes milenarios que se conservan hasta el presente dentro de una agricultura ecológica y que encuentran nuevas formas de expresión oral y aplicada cuando se ligan a la ciencia y a su acompañante, la tecnología. Dentro de esta perspectiva, en la tabla 1.1 se presentan algunos lineamientos agroecológicos que se tienen en cuenta en el diseño y construcción de agroecosistemas sostenibles, que se traducen en prácticas y acciones a implementar, recogidas y repetidas a partir del quehacer campesino cotidiano.
Como se puede observar, la mayoría de las acciones a ejecutar están centradas en el manejo de los bienes naturales biodiversos (Altieri, 2009, p. 7). Sin mucha reserva, decimos que los campesinos, indígenas, afrodescendientes, pescadores y artesanos, dado su arraigado pensamiento ambientalista, han sido agroecólogos por naturaleza. Sin embargo, muchos de ellos han sido permeados por la ilusión de la revolución verde y actualmente la practican con altos costos sociales, económicos, políticos y ambientales (Indian Institute of Management Ahmedabad, 2006, p. 7; Pandya-Wagh, 2015).
Tabla 1.1.
Lineamientos para tener en cuenta en el diseño e implementación de agroecosistemas sostenibles
| Objetivos por lograr | Procesos por impactar a través de acciones planificadas y ejecutadas |
| Balance de los sistemas regulatorios | Ciclos de nutrientes, balance de agua, flujos de materia y energía, regulación de poblaciones, entre otros. |
| Optimización de la función metabólica | Descomposición de materia orgánica biodiversa, acciones que regulen (ralenticen y/o aceleren) el ciclaje de nutrientes, acciones que generen complementariedades y sinergias. |
| Aumentar la conservación y regeneración de los bienes de suelo, agua, la biodiversidad y el ambiente | Siembra de biodiversidad reconocida por sus aportes a la conservación y regeneración, corredores agroecológicos, por ejemplo. |
| Fortalecer la inmunidad del sistema | Especies vegetales y animales complementarias que fortalezcan el funcionamiento apropiado del sistema natural de manejo y control de plagas. |
| Disminuir la toxicidad a través de la eliminación de agroquímicos | Eliminar el uso de agroquímicos en los agroecosistemas: herbicidas, fungicidas, insecticidas, promotores de crecimiento, como hormonas, y fertilizantes de síntesis petroquímica. Agroecosistemas que contemplen plantas amigas y enemigas naturales. |
| Aumento y sostenimiento de la productividad en el largo plazo. Mejoramiento y conservación del suelo vivo | Planificación y ejecución de rotaciones aprovechando variaciones climáticas, el ciclaje de los restos vegetales que se generan, los ciclos de los cultivos, siembra de diferentes variedades de las mismas especies, entre otros. Integralidad en técnicas y tecnologías que aporten a este objetivo. |
Fuente: Adaptado por la autora a partir de Altieri y Toledo (2010, p. 171).
Sánchez de Prager, Barrera et al. (2017, p. 259) sostienen:
Desde la ciencia occidental, la agroecología al plantearse interrogantes sobre los saberes ancestrales encuentra que, en su mayoría, las actividades agroecológicas se basan en principios empíricos, las cuales fueron aprendidas, aprehendidas y seleccionadas por los agricultores a partir del ensayo-error —una forma de acercamiento al saber científico—, combinadas o no con sus mitos y creencias espirituales. La aplicación del método científico como instrumento de búsqueda, encuentra que esos saberes tienen fundamentos científicos (Delgado y Rits, 2014, p. 36) que pueden ser comprendidos, corroborados y ampliados, con la coinvestigación academia-agricultor.
La comprensión de la vida desde la ciencia, como proceso resultante de múltiples interacciones que se expresan en lenguaje molecular, lleva a plantear las acciones prácticas en un paisaje más complejo, sin que estas pierdan valor, todo lo contrario, encuentran respaldo en el conocimiento científico que le confiere un significado agregado al concepto de manejo sostenible de los agroecosistemas (figura 1.8), en términos de principios y lineamientos, antes que de acciones o prácticas individuales.
Figura 1.8.
Principios para lograr agroecosistemas sostenibles desde la dimensión biológica.
Fuente: Altieri y Toledo (2010, p. 29). Elaborado por Sánchez de Prager y Perea-Morera (2017).
Cada uno de estos componentes involucran principios teóricos y prácticas que explican la sustentabilidad de los agroecosistemas ecológicos desde la complejidad del sistema biológico, sus interacciones, complementariedades y sinergias. Conducen al concepto de equilibrio fluyente, es decir dinámico, cambiante, que fortalece la inmunidad de los agroecosistemas no solo a partir de los mecanismos disponibles a través del ADN circulante logrado con la biodiversidad reinante, sino también lo que esta suma en términos de complementariedades y sinergias, temas de obligada referencia en las siguientes secciones del libro. Las redes neuronales que surgen de la integración de estos componentes apuntalan a los sistemas regulatorios que fortalecen la inmunidad de los agroecosistemas (figura 1.8).
1.2.6. La agroecología, entonces, supera el estudio de los agroecosistemas y se introduce en territorio y sociedad
En ningún momento de la historia del planeta, como en la actualidad, hay tanta ciencia acumulada —desde diferentes vertientes: natural, social, económica, política, ambiental, entre otras— que permita explicar la vida en la Tierra y los riesgos de la revolución verde como instrumento tecnológico de un modelo dominante, cuya preocupación mayor es cómo obtener las máximas ganancias del planeta dentro de una economía de mercado extractivista que arrasa la vida en todas sus manifestaciones (Benenson, Rosow y Dailly, 2012). La revolución verde basa su productividad agraria en el uso de insumos de síntesis petroquímica que encarecen los costos de producción, contaminan el suelo, el ambiente, afectan la salud humana, animal y ecosistémica. En las últimas décadas, han incrementado «la contaminación de la naturaleza con la liberación de organismos genéticamente modificados — OMG—» (Mejía, 1998, p. 65).
La agroecología trasciende los linderos de la práctica y de las ciencias biológicas al convertirse en corriente transdisciplinaria, incursiona en la sociedad, en los conceptos de democracia, equidad, justicia, ambientalismo, entre otros. Algunos autores llaman a esta corriente de pensamiento ciencia posnormal, propuesta por Funtowicz y Ravetz (1993, p. 739) y adoptada por autores como Delgado y Rits (2014, p. 40). Al asumir la dimensión de movimiento social, la agroecología se suma a la deuda histórica del mundo occidental con los pequeños agricultores en cuanto a propiedad de la tierra. En la figura 1.9 se pretende integrar los ejes fundamentadores de esta ciencia, desde lo biológico, social, económico, político y ambiental, en busca de lograr la sostenibilidad que supera los agroecosistemas y se proyecta a la tierra viva como bien natural finito y colectivo.
Figura 1.9.
Fundamentos sistémicos de la agroecología.
Fuente: Altieri, (2009, p. 102-111); Sánchez de Prager, Vélez et al. (2014, p. 7-9). Elaborado por Sánchez de Prager.
A través de la historia, la Tierra pasó de ser un espacio de libre ocupación por las comunidades que habitan el territorio, a ser propiedad feudal. Posteriormente, con las guerras y en la era industrial, pasó a ser propiedad privada de grandes extensiones en manos de pocos, que se facilita por el desarrollo de fertilizantes y de maquinaria agrícola, eventos que avanzan de la mano con las guerras mundiales. En la Primera Guerra Mundial, con la industria de los explosivos, se derivan algunos fertilizantes nitrogenados, insecticidas clorados, entre otros. En la Segunda Guerra Mundial, el DDT y los herbicidas hormonales fueron elementos belicosos en Vietnam y, posteriormente, pasaron a ser matamalezas en la agricultura (Mejía, 1998, p. 11).
Así, el campesino cada vez está más marginado, como aparcero, mano de obra barata disponible, sin ninguna justicia social y como representantes de la pobreza en el campo. En Colombia, reconocido como uno de los países más violentos y desiguales del mundo «civilizado», en esta llamada «modernidad», la historia de la apropiación de la tierra es larga y dolorosa. De acuerdo con Oxfam (2016), actualmente, del total de área disponible para cultivo en Colombia, el 99 % está en manos de terratenientes —la mayoría dedicada a la ganadería extensiva— y solo un 1 % en manos de los campesinos (p. 25).
La agroecología, como movimiento social en Latinoamérica, surge desde la década del 70-80 del siglo pasado, influenciada por el movimiento ecológico de Brasil. En primera instancia, se centra en el ambientalismo al ser consciente de lo que significa el arrase de los bienes naturales por unas metas de economía salvaje. Luego ocurre una fase de transición donde se han logrado algunos avances, especialmente de parte de los movimientos campesinos que luchan por ser reconocidos como fuerza alternativa de desarrollo económico, social, político y ambiental. Por último, surge un periodo denominado ecopolítica, en Brasil, en 1986, el cual dio origen al Partido Verde y a movimientos sociales, como el Movimiento Sin Tierra que surge como fuerza política y ha llevado a la creación de instituciones, como el Ministerio de Agricultura, para los pequeños agricultores con alta influencia en la reparación de tierras, políticas de semillas, mercado de alimentos limpios, entre otros. Hoy, estas políticas y logros están amenazados por gobiernos de turno, tanto en Brasil como en otros países de Latinoamérica que han seguido su ejemplo, entre ellos, Colombia. Se requiere la acción de la sociedad en conjunto, sectores rurales y urbanos como fuerza de cohesión ciudadana que permita seguir la construcción de una sociedad agroecológica.
2.1. Conceptualización del suelo
2.1.1. El suelo desde escuelas afines a la revolución verde
Hay intereses subyacentes en el fondo de los acercamientos al concepto de suelos a pesar de estar rodeado, aparentemente, por un lenguaje científico y tecnológico. Se pueden distinguir claramente dos corrientes de pensamiento: una que ha servido de marco referencial a la revolución verde y otra que retoma la agroecología a partir de la construcción colectiva de comunidades, ciencia y tecnología.
Las conceptualizaciones han estado a cargo especialmente de pedólogos y edafólogos. Los primeros conceptualizan el suelo como cuerpo natural en constante evolución, resultado de cinco factores: material parental, clima, topografía, organismos y tiempo (Hernández et al., 2006, p. 16; Sánchez de Prager et al., 2007, p. 33; Towhid, 2013, p. 17). Los edafólogos, antes que en los componentes, enfatizan en la producción de cultivos: consideran el suelo como sustrato de soporte, «manto estructural proveedor por ejemplo de agua, como reactor, como sitio de reciclaje» y, en menor escala, como cuerpo complejo (Ibáñez, 2005; Zinck, 1995, p. 35).
Dentro de esta última escuela, en la Base Referencial Mundial del Recurso Suelo en Europa (WRB, por sus siglas en inglés) (2007) se incluye tecnosuelos, urbisuelos, sedimentos someros de lagunas y lagos, entre otros (Ibáñez y Manrique, 2015; IUSS, ISRIC y FAO, 2007, p. 94).
Por su parte, USDA Soil Taxonomy y el servicio de Conservación de Recursos Naturales (USDA y NRCS, 2014), dentro de contextos mencionados por Ibáñez (2006, 2010), han acuñado el concepto de zona crítica terrestre y ampliado la conceptualización de suelo a «todo el material desde la zona de contacto con la atmósfera hasta las aguas subterráneas, incluyendo regolitos, zona vadosa y acuíferos etc.» (Ibáñez, 2010, p. 20). En la portada de la versión en inglés de USDA Soil Taxonomy y NRSC (2014) se ilustra con el perfil de un suelo antrópico resultante de diferentes materiales (p. 1).
Se ha incluido como suelo a los regolitos extraterrestres «como elemento de la litosfera, emergida o no, de cualquier cuerpo planetario de tipo “terrestre”» (Ibáñez, 2010, p. 20; Targulian et al., 2010, p. 4), a partir de discusiones planteadas en diferentes encuentros científicos internacionales, como el primer Simposio del Congreso Mundial de Suelos en Brisbane, Australia, publicado en Soil Science Australia (2010) y en el vigésimo World Congress of Soil Science, realizado en Corea (2014), en el cual se conmemoró el nonagésimo aniversario de International Union of Soil Sciences (IUSS) - Soils embrace life and universe. En Río de Janeiro, Brasil, se celebró su versión vigésimo primera (agosto de 2018), tomando como punto de partida conceptualizar el suelo (World Congress of Soil Science, 2018).
Dentro de estas evaluaciones íntimamente ligadas a revolución verde se puede observar que su énfasis radica en aspectos físicos y químicos del denominado material parental procedente de la tierra como tal y/o actividad antropocéntrica, por ejemplo, al ser nutrido externamente en forma permanente. Desconocen la historia de la tierra y centran la definición del suelo como sustrato que soporta un cultivo y este se suplementa con productos de síntesis petroquímica. La dimensión ambiental está ausente y ambas tienen connotaciones altamente extractivistas.
2.1.2. El suelo desde la escuela agroecológica
A diferencia de las escuelas anteriores, desde la agroecología, el suelo constituye la piel de la Tierra con todas las connotaciones inmersas en el concepto de piel: tejido resistente, sensible, red flexible, dinámica, en continuo movimiento, que emerge, se transforma, recubre y protege la tierra, a partir de diferentes estrategias solo explicables desde lo colectivo (Sánchez de Prager et al., 2012, p. 31)
Los investigadores de la biología moderna y del pensamiento sistémico: Ilya Prigogine, Hermann Haken, Manfred Eigen, James Lovelock, Lynn Margulis, Humberto Maturana, Francisco Varela, Ludwig von Bertalanffy, entre otros, analizados por Capra (1998, 2003), establecen unas características de los sistemas vivientes en las cuales se enmarca el suelo vivo:
a) El suelo posee un patrón organizativo en red, de naturaleza altamente no lineal, que ha llevado al desarrollo de la matemática de la complejidad para poder explicarla. b) Se estructura y constituye un sistema abierto y cerrado, en una especie de contradicción que se expresa en complementariedades y donde la termodinámica clásica se queda corta en explicación. c) Lleva a cabo procesos metabólicos que le permiten retroalimentarse, autoorganizarse y ser autopoiético —capacidad de reproducirse—. d) Los procesos de regulación y autorregulación ocurren en un equilibrio fluyente que asegura su homeostasis. e) Fuera de ello, el suelo tiene mente que le permite acumular información y generar respuestas a través de diferentes estrategias, por ejemplo, mediante bucles metabólicos de retroalimentación (Capra, 1998, p. 122; 2003, p. 38; Morin, 1996, p. 47; Sánchez de Prager, et al., 2017, pp. 254-257).
2.2. La superficie terrestre: de material inorgánico a sistema vivo
Como se deduce de la primera parte del libro, la vida en la tierra, intra o extrarrestre surgió en el ambiente acuático, espacio que reunió las condiciones para que este evento vital emergente tuviese lugar, primero en formas unicelulares, luego pluricelulares y, en la actualidad, en ambas, probadas y adaptadas inicialmente a ambientes anaeróbicos y, posteriormente, a condiciones aeróbicas (Capra, 1998, p. 245; Kutílek y Nielsen, 2015, p. 32; Sánchez de Prager, Barrera et al., 2017, p. 254; Sánchez de Prager et al., 2012, p. 22).
¿Qué propició, entonces, que la biota emigrara a colonizar la superficie del planeta? Nuevamente el pensamiento sistémico nos permite reconstruir el tejido de la red que transformará para siempre a Gaia en planeta vivo y por ende al suelo.
Es preciso tejer la secuencia de eventos que van a tener lugar para que surja ese hito evolutivo que va a transformar la corteza terrestre de un ambiente inorgánico a uno orgánico altamente funcional. Para ello se requirió de:
a) La construcción paulatina de un ambiente propicio para la vida fuera del agua.
b) La transformación del material parental acumulado en rocas, fragmentos y polvo de rocas en minerales primarios y secundarios reactivos.
c) Cambios de ambientes anaeróbicos (anóxicos) a aeróbicos (óxicos) que favorecen la presencia de organismos que hicieron posible la colonización de este nuevo ambiente.
d) La disponibilidad de agua en el ambiente terrestre, dado su carácter de solvente universal y molécula dominante en el ecosistema y en los organismos.
e) La biodiversidad suma la cualidad de homeostasis al asegurar alimento, hábitats, nichos, sinergias, simbiosis y complementariedades antes que competencias.
f) La aparición del ser humano va a agregar nuevas características al proceso natural.
Tejamos la secuencia de estos eventos enumerando detalles fundamentales que van a facilitar el hito evolutivo de la vida sobre la superficie terrestre (figura 2.1).
Figura 2.1.
Eventos conjugados que permitieron la formación del suelo vivo.
Fuente: Actividad antrópica: cultural, territorio: Grandez (s. f.). Ambientes aeróbicos y anaeróbicos: A. Cascadas quebrada Valencia, Sierra Nevada de Santa Marta (Sánchez de Prager, 2011a); B. Páramo de Las Hermosas, Pradera, Valle del Cauca (Perea, 2014); C. Selva Colombiana; D. Santa Marta, Colombia (Sánchez de Prager, 2017e; 2011c). Materia orgánica: Sánchez de Prager (2007b). Minerales: Ballesteros (2014). Construcción de un ambiente terrestre y disponibilidad de agua: Sánchez de Prager (2011c), Santa Marta, Colombia. Elaboración de Sánchez de Prager y Perea-Morera (2017).
2.2.1. La construcción paulatina de un ambiente terrestre superficial propicio para la vida
¿Cómo era la atmósfera primitiva de la Tierra? Es pregunta muy frecuente cuando se trata de reconstruir la historia del planeta y, por ende, del suelo. Hay divergencias entre las teorías que soportan diversas escuelas (Kendall et al., 2015, p. 1; Pease, 2016). Sin embargo, hay un punto de acuerdo: carecía de O2. Unos argumentan que dicha atmósfera estaba conformada por gases como vapor de agua, nitrógeno, dióxido de carbono y pequeñas cantidades de H2 y CO (Riccardi, 2008, p. 8). Estos se liberaban de los volcanes terrestres, se perdían en el espacio y «le daban un carácter neutro, y un color rojo al cielo» (González, s. f.; González del Carpio, 2009, p. 43).
Otros indican que su composición principal era amonio y metano, parecida a la dominante en planetas como Júpiter, Saturno y Marte (Bueno y Moreno, 2011, p. 43). Pla-García y Menor-Salvan (2017) argumentan que la Tierra, durante su proceso evolutivo, ha pasado por estados reducidos (H2/H2O, CH4, NH3, CO) y oxidados (H2O, CO2/CO, N2, CO2/CO). Estos cambios han estado íntimamente relacionados con las transformaciones en la litosfera e hidrosfera, a través de los ciclos geoquímicos (p. 16).
Algunos autores, con sentido del humor razonado, comparan a la Tierra con una olla caliente sometida a dos presiones en sentidos contrarios: la interna procedente de su alta actividad volcánica y movimientos telúricos, que van moldeando el relieve y, desde el exterior, a la intensa actividad y radiación cósmica, acompañada de bombardeo de meteoritos, entre otros (National Geographic, 2014, pt. 11). Todo parece indicar que la superficie terrestre estuvo sometida a altas temperaturas y cubierta de lava líquida, luego a solidificación acompañada de cambios climáticos extremos como heladas y bajísimas temperaturas, entre otros (Mediavilla, 2005, p. 287; National Geographic, 2010).
Esta solidificación le confería algún grado de estabilidad, sin embargo, recordemos que esa capa terrestre superficial inicial, rica en minerales, era bombardeada y esterilizada por los rayos ultravioleta, radiaciones cósmicas, rayos X, rayos gamma, entre otros, procedentes de la exosfera que rodeaba la tierra, altamente esterilizantes (Barbero, Dorronsoro y Gonzalo, 2015, p. 37). Esto ocurrió hasta cuando tuvo lugar la formación de la atmósfera actual, capa externa de aire gaseosa, con apariencia transparente y la menos densa del planeta (Poulsen, Tabor y White, 2015, p. 1238; Zúñiga y Crespo del Arco, 2010, p. 4). Actualmente en ella, en volumen, predomina el nitrógeno como N2 (78 %), el oxígeno (21 %), 0,9 % de argón, 0,03 % de dióxido de carbono y 0,07 % de otros gases (Zúñiga y Crespo del Arco, 2010, p. 6). Hay además vapor de agua procedente de la evaporación y transpiración que ocurre en el planeta (Carrasco y Carramiñana, 2005, p. 31).
En esta atmósfera actual aparece el O2, ausente en la primitiva e íntimamente ligado a la formación del ozono (O3), el cual va a actuar como aislante de las radiaciones extraterrestres y reserva calórica, esta capa de ozono permite que la atmósfera constituya un entorno superficial propicio para la vida (Knoll y Nowak, 2017, p. 8; Mediavilla, 2005, p. 156).
2.2.2. La transformación del material parental acumulado en rocas, fragmentos y polvo de rocas en minerales primarios y secundarios reactivos
El material parental constituido por minerales forjados en las estrellas, depositados y acomplejados en esos materiales rocosos terrestres que confieren esa complexión dura tanto superficial como en profundidad, es capaz de transformarse en sus minerales constitutivos, solubilizarse y proporcionar nutrientes fundamentales para la vida. Ese sistema rocoso que sube y baja en el paisaje, con profundos efectos climáticos, también va a dar origen a los minerales primarios y, posteriormente, estos a los secundarios, altamente reactivos.
Minerales primarios
Los minerales primarios constitutivos de las rocas madre presentes en espacios y formadas en tiempos planetarios específicos permiten hacer inferencias acerca de la disponibilidad de algunos nutrientes en el suelo formado y/o en proceso de formación. Estos minerales primarios conservan aún su química y, además de las rocas, se acumulan en las fracciones arena y limo (Lanfranco, Pellegrini y Cattani, 2014, p. 42).
El suelo va a variar dependiendo de su formación: a partir de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias (figura 2.2). Si son ígneas, sus componentes principales son silicatos —con aluminio, hierro, calcio, potasio y agua— que constituyen el grupo más abundante de la naturaleza. Son los constituyentes del cuarzo, plagioclasas, feldespato, piroxenos, anfíboles, micas, olivino y óxidos, especialmente de hierro, los cuales, al ser móviles, ascienden dentro de la corteza terrestre (IGAC, 2016, p. 257). Como ejemplos de ellas se tiene, la obsidiana, el basalto, el pórfido, la riolita, la andesita, diorita, gabro, entre otros. Actualmente, es relativamente fácil hacerse una imagen de estas rocas y sus componentes minerales (Lanfranco et al., 2014, p. 13; Pérez y Vrba, 2017, p. 47; Rodríguez, 2015).
En el caso de las rocas metamórficas, estas se han formado en procesos de meteorización de estos minerales primarios, con estructura ligada a los silicatos, variables en los cationes que las conforman. Ejemplos de ellas son la pizarra, los esquistos, los gneis, mármol, la cuarcita, andalucita, estaurolita, granate, entre otros (Lykhin et al., 2010, p. 291; Pérez y Vrba, 2017, p. 53).
Las sedimentarias, a su vez, proceden de los materiales anteriores altamente meteorizados, cuya aparición en la Tierra se registra hace aproximadamente 4000 millones de años (Bell, Boehnke, Harrisona y Mao, 2015, p. 14 518; Rosen, 19 de octubre 2015), en forma de partículas y/o sustancias disueltas que son arrastradas por agentes erosivos —vientos, olas, aguas superficiales, glaciares— y finalmente se depositan como sedimentos que se compactan y solidifican para dar origen a conglomerados (Pérez y Vrba, 2017, p. 51). Aquí están algunos restos de feldespatos, las calizas, areniscas, la halita, anhidrita, el carbón, calcita, aragonita, dolomita, yeso, conglomerados y arcillas, entre los más abundantes (Boggs, 2009, p. 5; Ibáñez, 2006; Lanfranco et al., 2014, p. 24).
Es en este grupo, en donde se localizan los materiales inorgánicos —denominados también minerales secundarios— que van a constituir la matriz sólida y altamente activa del suelo vivo, ubicado en los primeros centímetros de la superficie terrestre (Bataille, Willis, Yang y Liu, 2017, p. 1; Boggeti, 2010; Gobat, Aragno y Matthey, 2004, p. 1).
Figura 2.2.
Algunos ejemplos de minerales primarios. Rocas ígneas: obsidiana, basalto y granito alcalino (de izquierda a derecha). Sedimentarias: arena, conglomerado de cuarzo, arenisca roja. Metamórficas: gneis, filita y mármol rosado.
Fotografía: Pereira Mosquera (2017), tomada en el Museo de Suelos «Ciro Molina Garcés», Universidad Nacional de Colombia - Sede Palmira.
Minerales secundarios
Al meteorizarse, los minerales primarios se vuelven inestables y/o se solubilizan, dan origen a los denominados minerales secundarios, cuya composición puede ser muy simple, como las sales, pueden formar alúmino-silicatos (arcillas) y también óxidos e hidróxidos de hierro (Landranco et al., 2014, p. 102).
Las sales dominan en zonas áridas donde predominan procesos de evapotranspiración, se pueden depositar en el perfil del suelo o sobre la superficie. Entre ellas están la dolomita, calcita y el yeso (IGAC, 2016, p. 256; Lanfranco et al., 2014, p. 105; Porta, López-Acevedo y Roquero de Laburu, 2003, p. 152).
Los aluminosilicatos corresponden a organizaciones laminares en las cuales el Al y el Si se intercalan y adquieren cualidades especiales. La predominancia de minerales ligados varía, en unos puede ser mayor el Fe, en otros el Mn u otros minerales. Dentro del grupo de los aluminosilicatos se ubican las arcillas, formadas a partir de restos de feldespatos, piroxenos y micas. Su organización le confiere atributos físicos, químicos y biológicos de importancia en el suelo vivo. Dentro de las arcillas tenemos las 1:16, 2:17, y las 2:1:18 (García y Suárez, s. f., p. 7; Lanfranco et al., 2014, p. 111; Porta et al., 2003, p. 128).
Los óxidos e hidróxidos van desde cristalinos hasta amorfos, su granulometría coincide con las arcillas y constituyen minerales secundarios procedentes de rocas altamente degradadas. Corresponden a óxidos e hidróxidos de Si, Fe, Al, Mg, Mn. Predominan en suelos con alto grado de intemperización. Su formación química le confiere atributos físicos, químicos y biológicos también muy importantes en los suelos donde están presentes (Isaza, s. f.). Entre ellos tenemos la goetita, hematita, limonita, gibsita, entre otras (figura 2.3) (Lanfranco et al., 2014, p. 116; Porta et al., 2003, p. 150).
Figura 2.3.
Minerales secundarios resultado de la meteorización de minerales primarios.
Fotografía: Pereira Mosquera, A. (2017), Museo de Suelos «Ciro Molina Garcés» de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Palmira.
En la tabla 2.1 se incluyen algunas de las propiedades de los minerales secundarios —arcillas, óxidos y carbonatos— que los convierte en materiales altamente reactivos en los suelos y, los cuales, junto con los microorganismos y la materia orgánica juegan un papel fundamental en el suelo vivo.
Tabla 2.1.
Algunas propiedades de los minerales secundarios del suelo
Fuente: Navarro Blaya y Navarro García (2003, pp. 39-48); Romero (s. f., pp. 8-10). Adaptado por Perea-Morera y Sánchez de Prager (2017).
En la figura 2.4 se presenta una secuencia de la dinámica de la fracción mineral del suelo que va desde el material parental —roca madre— hasta convertirse en fuente de nutrientes. Es un proceso complejo que puede ocurrir parcialmente por condiciones climáticas que favorecen el intemperismo o meteorización y solubilización. Sin embargo, la participación de los organismos y la mineralización de la materia orgánica del suelo se suma al proceso de degradación de los minerales primarios, originando los minerales secundarios y nutrientes disponibles en el suelo, tanto para las plantas como para el resto de los organismos que lo habitan, en conjunto proveen los iones que circulan y recirculan en las redes tróficas tanto terrestres como acuáticas (Sánchez de Prager et al., 2012, p. 20).
Figura 2.4.
Esquema simplificado que ilustra la meteorización del material parental a los minerales secundarios y a la disponibilidad de nutrientes que circulan en las redes tróficas terrestres y acuáticas.
Fuente: Alda (2014). Elaborado por Perea-Morera y Sánchez de Prager (2017). Armadillo: Ariz (2015). Helecho: Helechos Coop. (s. f.). Guacamaya azul: Velo (2016). Borboleta azul y oso hormiguero: Sevillano Álvarez (2016). Pájaros: Birds, (2016). Araña: Rozas (2016). Árbol: (2015), The Tree is King. Lavanda: Simples Decoração (2017). Hongo: Michael y Schmalfuss (1898), Steinpilz —Boletus edulis—. Bacterias: Websur (2017); Nubes: ZoomGraf (s. f.).
2.2.3. Cambios de ambientes anaeróbicos (anóxicos) a aeróbicos (óxicos) que favorecen la presencia de organismos que hicieron posible la colonización de este nuevo ambiente
El ambiente superficial, propicio para la vida, facilita formas de metabolismo que las bacterias y las algas en el agua ya habían ensayado con éxito. Los ambientes iniciales, acuáticos y anaeróbicos, propiciaron que para la construcción de biomasa los organismos anóxicos requirieran solamente de fuentes de carbono sencillas (CO2, CO) y de energía provenientes de fuentes azufradas, H2, entre otros (Pla-García y Menor-Salván, 2017, p. 21).
Posiblemente, los primeros mecanismos que ensayó la vida fueron: la quimiosíntesis, la fotosíntesis anoxigénica, la fermentación y la respiración anaeróbica (Luque, Ballesteros y Márquez, 2009, p. 188; Madigan et al., 2015, p. 372; Sánchez de Prager et al., 2012, p. 23). El bucle metabólico de la fotosíntesis aeróbica constituye un salto evolutivo que va a transformar el planeta, primero, por su capacidad de acumular biomasa en grandes cantidades, asegurando disponibilidad continua e ilimitada, y al producir O2 (figura 2.5), el cual amenaza la vida anaeróbica estricta dominante, pero también se difunde y forma ozono.
Figura 2.5.
Vías metabólicas que propiciaron el surgimiento de la vida y la colonización de la superficie terrestre.
Fuente: Madigan, Martinko, Stahl y Clark (2012, p. 558); Sánchez de Prager et al. (2007, p. 46-47). Elaborado por Perea-Morera y Sánchez de Prager (2017). Levadura: Lallemand (2017). Bacteria: PBT Consulting (2011). Leopardo: Kopa (s. f.). Árbol: Smith (2015). Conejo: Mundo extremo de Amaru (2013). Nubes: ZoomGraf.
Es así entonces como la vida aeróbica gana espacio terrestre «rápidamente» —en términos de miles de años— gracias a la fotosíntesis oxigénica. Además del ozono filtrante, este O2 se convierte en aceptor de electrones, en una nueva vía metabólica denominada respiración aeróbica, capaz de producir ATP (energía metabolizable) en grandes cantidades (Madigan et al., 2015, p. 100; Sánchez de Prager et al., 2000, p. 101). Pronto los organismos la adoptan y disponen de bastante ATP para gastarlo en sus actividades de crecimiento, expansión y reproducción (Curtis, Barnes, Schnek y Massarini, 2008, p. 88; Madigan, Martinko, Stahl et al., 2012, p. 97). Una buena parte de los microorganismos anaeróbicos mutan a facultativos —funcionan en presencia y/o ausencia de O2— y otros permanecen en su condición inicial, para lo cual se refugian en ambientes sin O2 y/o desarrollan mecanismos que los protegen de él (Madigan et al., 2012, p. 489).
Posiblemente los pioneros terrestres comenzaron a salir del agua por momentos, gracias al nuevo ambiente aeróbico, y retornaban a ella. Cada vez permanecían más tiempo fuera, en la medida en que las condiciones terrestres se hacían más propicias. Luego, aparecieron nuevas especies completamente terrestres, capaces de adaptarse y también de modificar el ambiente en construcción (Capra, 1998, p. 260).
2.2.4. La disponibilidad de agua en el ambiente terrestre, dado su carácter de solvente universal y molécula dominante en el ecosistema y en los organismos
Independiente de su origen, el agua es la molécula predominante en la Tierra, hasta el punto de que algunos investigadores proponen que se llame el planeta Agua y no Tierra (Castellvi, 2006, p. 30). Los ambientes acuáticos conforman alrededor del 75 % del planeta y, sobre la superficie terrestre se almacena en lagos, ríos, acuíferos, páramos, glaciares, entre otros (Campos-Bedolla et al., 2003, p. 97). Es preocupante que de 1384 millones de kilómetros cúbicos de agua que se registran como existentes en el planeta, solo 2.5 % de agua corresponde a agua dulce en la hidrosfera y de este porcentaje, el 70 % está almacenada en estado sólido en hielos, glaciares y suelos congelados. Estos autores señalan que solamente el 0.8 % del agua planetaria constituye la reserva líquida y dulce a la vez, y de este último valor, el 99 % está almacenada como agua subterránea (Asensio, Bono y García, 2000, p. 148).
Del agua dulce que circula en la superficie terrestre, aproximadamente 52 % se almacena en lagos, el 38 % conforma la humedad del suelo, el 8 % se mueve como vapor de agua, el 1 % en ríos y el 1 % constituye los organismos (Xercavins, Cayuela, Cervantes y Sabater, 2005, p. 40). De este último porcentaje, el agua en los organismos constituye alrededor del 60 - 70 %. En el ser humano se registran cifras de agua del 80 % al nacer y del 60 % en adulto. En las plantas, dependiendo del órgano donde esté asociada, puede constituir desde el 10 a 20 % en una semilla seca hasta el 90 a 95 % en un fruto maduro (Pocock y Richards, 2005, p. 9). Los procesos metabólicos, tanto en productores como consumidores, están íntimamete ligados a su presencia.
2.2.5. La biodiversidad suma la cualidad de homeostasis al asegurar alimento, hábitats, nichos, sinergias, simbiosis y complementariedades antes que competencias
La acumulación de ATP, de O2, de condiciones naturales propicias como disponibilidad de agua, la temperatura, la biomasa que se acumula, entre otros, van a favorecer la explosión de la biodiversidad y la colonización de los ambientes de abajo y arriba de la superficie terrestre (Madigan et al., 2012, p. 361).
Según Margulis y Sagan (1995), «la vida no ocupó la Tierra tras un combate, sino extendiendo una red de colaboración por su superficie» (p. 48). Esa red de colaboración, expresada en biodiversidad, va a acudir a todos los mecanismos metabólicos para asegurar su existencia, y son los microorganismos, al haber permanecido tanto tiempo en el planeta, los encargados de perfeccionarlos, hasta el punto de que, actualmente, algunos procesos ligados a la fertilidad del suelo son exclusivos de su menú metabólico y de su presencia edáfica (Madigan et al., 2015, p. 655, Madigan et al., 2012, p. 643).
Los primeros organismos establecidos sobre la superficie terrestre posiblemente fueron las bacterias y los hongos. La alta superficie específica compartida con las arcillas —que asegura mayor contacto con el espacio colonizado— sumaban al intemperismo, los metabolitos que ellos secretaban y excretaban —ácidos orgánicos, ácidos inorgánicos, gases, entre otros— incrementaron la solubilización y mineralización de nutrientes y, por tanto, su disponibilidad (Capra, 1998, p. 147; Curtis et al., 2008, p. 404; Madigan et al., 2012, p. 674; Sánchez de Prager et al., 2000, p. 108). El acceso a los nutrimentos es totalmente superficial; el suelo apenas inicia su desarrollo (Capra, 1998, p. 121; Nardi, 2014, p. 6). Debe surgir un órgano especializado: la raíz, cuyo primer desarrollo también es muy superficial. Pronto evoluciona e inicia la colonización hacia abajo de la superficie terrestre, incrementando la disponibilidad de agua y nutrientes (Crespi, 2012, p. 3; Marschner, 2011, p. 7).
Pero la tierra es áspera, seca en ocasiones, las jóvenes raíces se hieren al penetrar y son más susceptibles de ser afectadas por microorganismos nocivos (Paul y Clark, 1989b, p. 79). Surge entonces una estrategia adaptativa para hacer el entorno de ellas más amigable: la rizosfera (Crawford, Ritz y Young, 1993, p. 168; Zhang, Vivanco y Qirong, 2017, p. 8). Las plantas comienzan a enviar parte de sus biomoléculas fotosintetizadas hacia la raíz, una parte de ellas utilizadas para propiciar su crecimiento y la otra, secretadas y excretadas al ambiente, se ubican alrededor de la superficie radical y conforman un entorno especial, privilegiado, compartido, donde se conjuga lo físico, lo químico y lo biológico, fundamental para el surgimiento del suelo vivo: la rizosfera (Marschner, 2011, p. 316; Nardi, 2014, p. 11). La biodiversidad vegetal va acompañada de otras formas de vida arriba y debajo de la superficie, como microorganismos, protozoarios, nematodos, ácaros, colémbolos, rotíferos, tardígrados, insectos, miriápodos, arácnidos, lombrices, gusanos y vertebrados (Nardi, 2014, p. 23): macro y microbiota.
En este espacio rizosférico se dan cita diferentes organismos en busca de alimento, de hábitats y de alianzas y competencias que permitan la sobrevivencia (Margulis y Sagan, 1995, p. 159). Los metabolitos rizosféricos secretados y excretados, al igual que aquellos provenientes de células que se lisan, que fenecen por la edad, provenientes de otros organismos presentes, se metabolizan y convierten en fuente de nutrientes para otros organismos, para ellos mismos y, también, en metabolitos secundarios de comunicación y defensa, entre otros (Gorzelak, Asay, Pickles y Simard, 2015, p. 2; Madigan et al., 2012, p. 331; Nagahashi, Douds y Ferhatoglu, 2010, p. 34; Pickles et al., 2017, p. 409; Simard y Orrego, 2017).
Ese volumen rizosférico constituye, entonces, un microcosmos que perfectamente podría compararse con el funcionamiento de una ciudad o de un poblado muy dinámico, organizado y/o desorganizado según las circunstancias (Margulis y Sagan, 1995, p. 26). Es allí donde van a tener lugar todo tipo de interacciones biológicas que van a asegurar balance y eficiencia nutricional para algunas especies vegetales y sus simbiontes, por ejemplo, absorción de P (micorrizas), fijación de N2 (leguminosas-rizobios) y en otras especies a partir del ambiente, la mayor fábrica existente de este tipo de N (Paul y Clark, 1989b, p. 166), disponibilidad de Fe y otros elementos menores (sideróforos y cromóforos) (Madigan et al., 2012, p. 602). También van a surgir competencias, antagonismos entre organismos, redes nutricionales, en fin, un microuniverso cambiante donde se construyen multitud de estrategias de nutrición, adaptación y defensa (Madigan et al., 2012, p. 732; Margulis y Sagan, 1995, p. 22).
Hay tantas rizosferas como biodiversidad aérea, esto se traduce en complejidad, pero también homeostasis (figura 2.6). Los sistemas radicales se extienden y diversifican —unos más superficiales, otros más profundos— y dan origen a diferentes desarrollos aéreos y subterráneos (Marschner, 2011, p. 369): conexiones arriba-abajo-arriba.
Figura 2.6.
De las primeras plantas a las actuales, esquema hipotético de la colonización de la superficie terrestre por los sistemas radicales. Abajo dibujos ampliados de algunas especies. A. Cooksonia, B. Rhyniophyta, C. Horneophyton, D. Anthocerotophyta, E. Trimerophyta, F. Lycopodiophyta, G. Lepidodendron, H. Stylocalamites, I. Archaeopteris, J. Elkinsia, K. Rhacophyton, L. Glossopteris (helechos con semillas), M. Cordaites, N. Coniferophyta, O. Fagus, P. Fabaceae - Glycine max, Q. Poaceae - Zea mays.
Fuente: Choppin (1980); Nabors (2006, p. 504-520); Nobre Longo (2007, p. 117); Sadava et al. (2009, p. 632). Interpretado por Perea-Morera, dibujado por Salas, D. (2017).
2.2.6. La aparición del ser humano va a agregar nuevas características al proceso natural
Como se discutió en la primera sección del libro, el ser humano, como parte de la naturaleza, apareció en los últimos segundos del tiempo planetario. A los componentes del sistema biológico que lo integran —patrón, estructura y procesos— añadió un nuevo componente: la cultura (Patiño, 1988, p. 101). A las habilidades adquiridas en su proceso evolutivo —bipedismo, uso de las manos, capacidad de manipular y construir herramientas— se sumaron destrezas para pintar, escribir, para dejar memoria histórica a las generaciones futuras (Capra, 1998, p. 269; Engels, 2003, p. 8).
Así, la memoria propia de los sistemas biológicos, en la especie humana se amplía y magnifica en pensamiento y acción cognitivos construidos a través de la repetición y también de la innovación. Otros componentes de la cultura van a surgir: la palabra oral, escrita, la historia (Capra, 1998, p. 273; Gangui, 2005, p. 240; Volóshinov, 2009, p. 35). En la búsqueda de asegurar el alimento, surgió la manipulación de los ecosistemas, organizando los agroecosistemas (Harari, 2014, p. 11; Sarandón y Flores, 2014, p. 13).
La economía como fuente de recursos cambiarios y la organización social van a marcar caminos que llevarán al ser humano del trueque a los sistemas monetarios que conducirán hasta el capitalismo, con todo lo que ha significado para la cultura actual, que fomenta el deterioro y destrucción de los ecosistemas y el surgimiento de agroecosistemas con una economía ligada a la capacidad de compra antes que a la autonomía, seguridad y soberanía alimentaria (Caparrós, 2014, p. 282; Capra, 2003, p. 182; Lovelock, 2007, p. 195; Turner et al., 2003, p. 495).
A los cinco componentes señalados por pedólogos y edafólogos como factores formadores de suelos, la agroecóloga Ana Primavesi y Jorge Molina (1984) agregan un sexto, al individualizar al ser humano por su capacidad para construir epipedones antrópicos12 y/o, todo lo contrario, destruir lo que naturalmente se ha formado (p. 204). La individualización del ser humano ha sido tan importante que, como se pudo observar, los nuevos desarrollos de la ciencia del suelo tradicional hacen énfasis precisamente en el resultado de la acción antrópica, antes que en la conservación de aquellos que se han formado en un largo proceso evolutivo (Caparrós, 2014, p. 85; Capra, 2003, p. 67).
Si se analizan individualmente y luego en conjunto e interacción (figura 2.7), cada uno de estos seis componentes juega un papel importante en la organización de la piel planetaria viva expresada como suelo vivo, íntimamente ligado al transcurrir de la materia y energía fluyente en el sistema, en espacio y tiempo, mediante procesos que van a asegurar su formación, funcionamiento y conservación (Sánchez de Prager et al., 2007, p. 35, Sánchez de Prager et al., 2012, pp. 11-12; Sánchez de Prager, Rojas et al., 2017, p. 103).
Figura 2.7.
El suelo vivo, trama que se integra a partir de las interacciones de sus componentes y se expresa en formas diferentes.
Fuente: A. Inceptisoles Humíc dystrupets ubicado en Chontaduro (1713 m. s. n. m.), Palmira, Valle del Cauca, Colombia (Gallego Blanco, 2012, p. 82). B. Molisol en Camino a El Chimborazo (5300 m. s. n. m.), Ecuador, Menjivar (2011). Interpretó y dibujó Perea-Morera y Sánchez de Prager (2017).
2.3. El suelo vivo: piel terrestre tejida en interrelaciones
La conceptualización del suelo como sistema vivo, al igual que todo el marco científico que sustenta la agroecología, parte del pensamiento sistémico denominado también complejo, del griego complexus ‘lo que está tejido en conjunto’ (Morin, 1996, p. 32), puesto que permite enfatizar en cualidades que se invisibilizan desde las escuelas fragmentarias y fragmentadas.
Por ejemplo, la cualidad de la conectividad establece que las propiedades son del conjunto de las interrelaciones que aparecen en los niveles de complejidad que van surgiendo (Capra, 1998, p. 57, 2003, p. 182; Sánchez de Prager, Barrera et al., 2017, p. 255). Siempre hay un contexto, un entorno donde este suelo se forma e interactúa, por ello el pensamiento sistémico tiene inmerso el ambiente como componente, al igual que la incertidumbre ligada al azar de fenómenos que pueden suceder predecible e impredeciblemente (Capra, 1998, p. 68). De modo que la historia de los suelos a través del tiempo cobra gran valor para su comprensión y como estrategia de manejo a implementar.
Las interrelaciones de los seis eventos descritos con anterioridad en el espacio superficial terrestre y a través del tiempo (Kutílek y Nielsen, 2015, p. 13) van a ser posible el surgimiento de un cuerpo natural denominado suelo vivo, como fruto de procesos que suceden en distintas condiciones.
Para esto, inicialmente debe suceder un proceso de estructuración que se corporeiza en la formación de agregados que constituyen su patrón de organización; redes metabólicas dinámicas que van a asegurar la disponibilidad de nutrientes para los macro y microrganismos que lo habitan y superan lo alimentario. La acumulación de material orgánico e inorgánico (biomasa aérea y/o subterránea, gases, entre otros) en la superficie terrestre, complementado con un excedente que se acumula en el suelo, como material desprendido, al degradarse y combinarse con otros elementos, forma una fracción recalcitrante que se va transformando lentamente y actúa como reservorio de nutrientes y de biota. Es un sistema de regulación abajo-arriba-abajo del suelo que contribuye a la mitigación de la variabilidad y cambios climáticos. La estratificación sobre la superficie terrestre cuenta una historia y se va marcando en la medida en que el suelo madura, fruto de las interrelaciones de este tejido vivo, da como resultado las denominadas propiedades emergentes: fertilidad, productividad, resiliencia, inmunidad (salud), sostenibilidad del suelo, entre otras.
2.3.1. La estructuración del suelo se corporeiza en la formación de agregados
Los agregados, denominados peds, se consideran la unidad básica de estructura del suelo. Lavelle y Spain (2001) los describen como la «asociación de partículas que tienen mayor grado de cohesión interna y externa que aquellas que lo rodean» (p. 1). Su formación es producto de la acción conjunta de factores físicos, químicos y biológicos, orgánicos e inorgánicos que les dan diferentes grados de estabilidad y durabilidad (Lavelle y Spain, 2001, p. 2; Sánchez de Prager et al., 2007, p. 35; Van Breemen y Buurman, 1998, p. 95).
Las condiciones de clima que ocasionen sequías, humedecimiento, congelación, compactación por el uso inadecuado de maquinaria; la biota del suelo, desde los microorganismos hasta las lombrices, insectos, arvenses, grandes plantas, y todo aquello que ocasione movimiento de partículas va a influir en la formación y desintegración de los peds y, por lo tanto, en la estructuración del suelo y en la generación de condiciones ambientales que propicien la movilidad del agua, de gases, de nutrientes. Actúan como reguladores de la variabilidad climática (Lavelle y Spain, 2001, p. 143; Sánchez de Prager, 2003a, p. 299).
Autores como Tisdall y Oades (1982) separan macroagregados (con un diámetro superior a 250 µ) y microagregados (menores de 250 µ) (p. 141), mientras que los terrones son de mayor tamaño (25 mm) y se originan por el «corte y compresión del suelo durante las operaciones de labranza» (figura 2.6) (Lavelle y Spain, 2001; Sánchez de Prager et al., 2007, p. 40; Tisdall y Oades, 1982, p. 144; 2012, p. 3).
Dependiendo de los materiales que intervienen en la formación de agregados, estos pueden ser permanentes, o más bien persistentes a largo plazo, y transitorios. La estructuración permanente se ha ligado a la presencia de cationes multivalentes (Ca2+, Fe3+, Al3+, entre otros) que conforman puentes firmes con las arcillas, la materia orgánica y los microorganismos. En el caso de suelos alofánicos —ricos en hierro y aluminio, predominantes en suelos tropicales volcánicos— esta función la hacen materiales orgánicos que contribuyen a formar microagregados resistentes. La interpretación de Tisdall y Oades (1982) sigue teniendo validez en el tiempo (figura 2.8).
Figura 2.8.
Agregados o peds, como unidades estructurales del suelo vivo, constituyen una cualidad a evaluar en el suelo vivo.
Fuente: Tisdall y Oades (1982, p. 174); Sánchez de Prager et al. (2007, p. 43). Dibujo de Salas (2017).
La formación de agregados temporales —macro y microagregados— está ligada a la presencia de los sistemas radicales que ejercen una acción mecánica al envolver las partículas con las que se encuentran en la medida en que se extienden; al efecto rizosférico ocasionado por los materiales orgánicos que se desprenden como exudados, secreciones, mucílagos y lisados coloidales; a la biomasa microbiana; a todos los aportes de los organismos que habitan la rizosfera, en constante cambio; a las gomas o colas orgánicas producidas principalmente por las bacterias; a los filamentos de hongos y algas que forman redes complejas, y a la digestión de organismos, como las lombrices y fauna, que ingiere partículas de materia orgánica, las procesan en sus estómagos y luego excretan parte de estos materiales (figura 2.9).
Figura 2.9.
Macro y micro agregados del suelo, y el papel de los sistemas radicales en la formación de suelo.
Fotografía: Pereira Mosquera (2017), captada de material en el Laboratorio de Suelos Universidad Nacional de Colombia - Sede Palmira.
Todos ellos, además de lo biológico, ejercen acciones mecánicas y químicas que crean grumos o agregados estables al agua, aunque con menos resistencia, en la medida en que estos materiales son biodegradables. Sin embargo, la presencia de algunas de estas moléculas puede persistir en el suelo por periodos de tiempo considerables. Por ejemplo, las glomalinas de los hongos micorrícicos —cuya presencia puede durar más de 8 años—, las bacterias y hongos en general, con ciclos de vida cortos, aportan compuestos de lenta degradación de moléculas que se renuevan permanentemente, especialmente en sistemas agroecológicos. Esto lleva a pensar que esta acción, considerada temporal, puede durar más tiempo del que suponemos, con mayor razón con manejo antrópico adecuado.
Esta estructuración del suelo es fundamental, pues la separación de los agregados va construyendo túneles, canales ramificados por donde circulan el agua, el aire, los microorganismos, las moléculas y los nutrientes, en una sinfonía que no la escucha nuestro oído, pero la aprecia nuestra vista, pues se expresa en uniones estables y buen desarrollo de la vegetación presente (Ibáñez y Manrique, 2015; Zhao, Liu y Zhang, 2015, p. 53).
La agregación al generar poros favorece la vida sobre la superficie terrestre, que es mayoritariamente aeróbica, requiere de la libre circulación de O2 y de la movilidad de gases como el CO2, CH4, N2O (denominados gases causantes de efecto invernadero), del H2S (causante de lluvia ácida cuando se acumula en la atmósfera), N2, entre otros. Los agregados favorecen la degradación de la materia orgánica que se acumula interna y externamente, es más eficiente cuando el metabolismo es aeróbico y el material está hidratado. El movimiento del agua hacia y desde las raíces se asegura a través de estos poros que evitan que predomine un excesivo ambiente acuoso, con sus consecuencias metabólicas, y se favorece un ambiente en equilibrio fluyente. Se generan entonces condiciones que ayudan a regular la variabilidad climática. Esto adquiere especiales dimensiones dado el momento de cambio climático que vive el planeta. El suelo vivo con buena agregación se convierte entonces en componente de regulación climática.
2.3.2. Redes metabólicas dinámicas que van a asegurar la disponibilidad de nutrientes para los macro y microrganismos que lo habitan y superan lo alimentario
Al proceso bioquímico y físico de construir y degradar moléculas en un accionar permanente se denomina metabolismo. Aunque es unidad, se divide en dos etapas: anabolismo y catabolismo, con el fin de facilitar la comprensión de lo que se logra en cada una de estas fases, sin embargo, son inseparables (Madigan et al., 2012, p. 108; Madigan et al., 2015, p. 76). En el anabolismo los organismos crean moléculas a partir del ensamble de otras más sencillas con el apoyo de enzimas, condiciones ambientales, aporte de nutrientes y de agua. En el catabolismo, estas biomoléculas construidas se degradan para obtener piezas que servirán en la construcción de nuevas moléculas, ATP y agua, en una dinámica continua que asegura la vida y condiciones apropiadas para ella (tabla 2.2) (Madigan et al., 2012, p. 217; Sánchez de Prager et al., 2000, p. 94).
Tabla 2.2.
Intermediarios de origen catabólico y su relación en la biosíntesis de moléculas
| Intermediario | Origen catabólico | Papel en la biosíntesis |
| Glucosa - 1 - Fosfato | Glucosa, galactosa | Azúcares nucleótidos |
| Glucosa - 6 - Fosfato | Polisacárido (glucólisis) | Pentosa, almacenamiento de polisacáridos |
| Piruvato | Glucólisis (fermentación de la pentosa) | Alanina, ácido alfa cetoisovalérico valina, leucina |
| 3 - Ácido fosfoglicérico | Glucólisis | Serina, glicina, cisteína, cistina |
| Ácido α - cetoglutárico | Ciclo del ácido tricarboxílico o ciclo de Krebs | Glutamato, glutamina, ornitina, prolina, arginina, lisina |
| Succinil - CoA | Ciclo de Krebs | Metionina, porfirinas |
| Oxalato | Ciclo de Krebs | Ácido aspártico, lisina, asparagina, metionina, homoserina, treonina, isoleucina |
| Dihidroxiacetona fosfato | Glucólisis | Glicerol (grasas) |
| Acetil - CoA | Descarboxilación del piruvato, oxidación de ácidos grasos, descomposición de la pirimidina | Ácidos grasos isoprenoides, esteroles, lisina (dos carbones), leucina (dos carbones) |
Fuente: Orozco Jaramillo, (2005), p. 93.
El intercambio de materia y energía al interior y exterior del suelo requiere de la presencia de organismos que hacen diversos aportes: sintetizan la materia orgánica y la complejan en las moléculas constructoras de la vida —carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos—, producen enzimas, algunas de las cuales actúan dentro de los organismos y otras son secretadas. En su mayoría, los enzimas son proteínas y actúan como catalizadores —activan, controlan y finalizan todas las reacciones metabólicas— de síntesis y degradación de moléculas13 (Mikkelsen y Cortón, 2016, p. 41; Plou, 2016, p. 23). Además de producir las biomoléculas pilares a través del anabolismo, los microorganismos enriquecen el medio con otras procedentes del comúnmente denominado metabolismo secundario —tal vez debería llamarse metabolismo complementario—. Se ha demostrado que son fundamentales en procesos de comunicación destinados a la defensa y reproducción de quien las produce y/o como sustratos para otros microorganismos (cometabolismo) (Parés y Juárez, 2012, p. 324). Fuera de ello, en el caso de fotosíntesis oxigénica, aportan al medio O2.
En el catabolismo, estas moléculas biofabricadas se van a convertir en el insumo a partir del cual se va a obtener ATP (molécula energética de intercambio de energía reconocida por todos los organismos) y moléculas sencillas (aminoácidos, azúcares sencillos, entre otros) que constituyen los ladrillos para la construcción de nuevas moléculas complejas que garantizan el desarrollo, crecimiento, reproducción de los organismos y su constante cambio (Madigan et al., 2012, p. 5; Sánchez de Prager et al., 2000, p. 113). Cada organismo, a partir de los mismos ladrillos moleculares, construye las moléculas complejas y diferentes que lo conforman, dirigido por su ADN y las condiciones ambientales presentes. Al degradarse estas moléculas liberan agua al ambiente (figura 2.10).
Figura 2.10.
El anabolismo y catabolismo como unidad del metabolismo.
Fuente: Ronco Macchiavello (2008). Interpretó Sánchez de Prager y dibujó Perea-Morera.
Los microorganismos, y en especial las bacterias, posiblemente son los habitantes más antiguos de la Tierra con 3500 millones de años. Han tenido tiempo para ensayar y afianzar procesos metabólicos que han sido eficientes en ambientes desfavorables, en los cuales se convierten en única opción, hasta en ambientes altamente favorables. Son capaces de transformarse genéticamente y actuar en ambos ambientes.
Como se dijo con anterioridad, las primeras vías anabólicas utilizadas fueron la fotosíntesis anoxigénica que sucedía, como el nombre lo indica, en ambientes anaeróbicos, en lodos, ambientes abisales, como fuentes termales ricas en H2S, por ejemplo, protegidos de la luz solar esterilizante (Sánchez de Prager et al., 2000, p. 119). Allí generaban biomasa que catabolizaban mediante procesos como la respiración anaeróbica y la fermentación, creando un ambiente comunitario de flujo de materia y energía. Las bacterias dominaron este ambiente terrestre por cerca de 2500 millones de años y ensayaron bucles metabólicos para suplir otras, como la fijación de la fracción de N dominante en el ambiente, ya que el N2 ha jugado un papel fundamental para llenar las necesidades de este nutriente en los diferentes ambientes de vida (Capra, 1998, p. 239; Madigan, Martinko et al., 2015, p. 11, Madigan et al., 2012, p. 643; Sánchez de Prager et al., 2000, p. 92).
El bucle catalítico que transformó el ambiente de la Tierra fue la fotosíntesis oxigénica, la cual construyó biomasa aprovechando la energía solar y dio origen al O2, cuyo estado gaseoso le permitió escapar y difundirse hacia la atmósfera hace aproximadamente 1500 millones de años, lo cual es una amenaza para la vida anaeróbica, donde es un elemento tóxico (Capra, 1998, p. 245). Margulis y Sagan (1995) clasifican a la fotosíntesis oxigénica como «La innovación metabólica individual más importante de la vida en el planeta» (p. 96) pues al generar biomasa suficiente se convierte en fuente primaria de materia y energía para los organismos heterótrofos, incluido el ser humano (Sánchez de Prager et al., 2012, p. 4).
Esto es de suma importancia porque, al crecer la producción y oferta de biomasa, la vida está lista para superar la situación de agregaciones bacterianas puntuales y colonizar nuevos ambientes (figura 2.11).
Figura 2.11.
La fotosíntesis oxigénica amplía la oferta nutricional y propicia la colonización de la superficie terrestre.
Fuente: Sánchez de Prager (2017d, p. 52).
Fotografías. Plantas: Sánchez de Prager (2011b). Rizosfera, algas: Lake Five Resort (2014). Bacteria fotosintéticas: Sánchez de Prager (2003b), Lugo (2014) y 2012 Cuenta Regresiva (9 de marzo de 2015).
Diseño: Perea-Morera y Sánchez de Prager (2017). Interpretó y dibujó Sánchez de Prager y Perea-Morera.
2.3.3. Cambios ecológicos introducidos por la presencia de O2
Dada la importancia de este O2 como fruto de la innovación tecnológica bacteriana, denominada fotosíntesis oxigénica, nos detenemos en sus aportes: recordemos que se torna tóxica para la vida dominante, sin embargo, su carácter gaseoso hace que se desprenda a la atmósfera y conforme la molécula de ozono (O3), integradora de la capa atmosférica que filtra las radiaciones esterilizantes y propicia condiciones ambientales favorables para que la vida emigre del agua a la superficie terrestre. Fuera de ello, va a convertirse en agente oxidante en la medida en que surge un nuevo bucle catabólico: la respiración aeróbica, unida al surgimiento del sistema enzimático denominado ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos y al complejo flavoproteínas, citocromos, en el cual O2 es el aceptor de electrones, recibe la carga de hidrogeniones y genera H2O (Madigan et al., 2012, p. 105; Sánchez de Prager et al., 2000, p. 102). Esta innovación tecnológica de las bacterias que poseen este complejo, las capacita para obtener de la biomasa alimentaria 36 ATP disponibles, producir H2O y reducir el O2 a H2O. De manera que regula la presencia de este gas, manteniendo la humedad del planeta, evitando que los océanos se evaporaran y sumándose al ciclo hidrológico que se repite «una y otra vez entre los organismos vivos y el ambiente abiótico» (Odum, 1975, p. 4). Como si fuera poco, generó opciones metabólicas para problemas ambientales decisivos en este tiempo planetario.
2.3.4. Comprensión del hito evolutivo de la fotosíntesis y respiración oxigénica
El complejo enzimático que genera las opciones de fotosíntesis y respiración oxigénica se ubican en la membrana celular de algunas especies bacterianas, se va modificando el genoma de otras, incorporando estas características y haciéndolas más frecuentes. Así, en ese momento evolutivo, los puntos de inestabilidad de la vida se superan gracias a estas estructuras disipativas que se perfeccionaron y, aproximadamente 800 millones de años después, formaron estructuras especializadas para realizar la fotosíntesis y respiración aeróbica: los cloroplastos y las mitocondrias. La vida se diversifica, de manera que a las bacterias unicelulares (procariotas), equipadas con el mínimo necesario para que la vida prospere, se le suman microorganismos resultado de múltiples simbiosis (pluricelulares, eucariotas), en los cuales algunas células se especializan y hacen más eficientes estos procesos, como la fotosíntesis, respiración, movimiento, transporte de nutrientes en redes membranosas, entre otros.
Estas vías metabólicas conexas del anabolismo y catabolismo (figura 2.12), ensayados hasta el exceso en el agua, preparan la colonización de la superficie terrestre por organismos que quizá se movieran con frecuencia entre el agua y la superficie, acumulando biomasa inicialmente transportada en sus cuerpos, pero luego la aparición de las plantas terrestres va a permitir la acumulación de biomasa in situ y a acelerar el asentamiento de vida superficial.
Figura 2.12.
Vías del metabolismo como unidad que vinculan catabolismo y anabolismo.
Fuente: FAO (1980), Sánchez de Prager et al. (2012) p. 23.
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