Resumen

El alimento es un recurso fundamental para la supervivencia de las especies animales. Los mamíferos carnívoros son bien conocidos por alimentarse de otros animales, pero no todos son especialistas en comer carne debido a que existen algunos grupos que consumen otros recursos. Las excretas de los carnívoros son más que un desecho orgánico, son fuentes de información importantes comúnmente utilizadas para determinar a las presas que utilizan en los ecosistemas. La identificación se realiza a partir de métodos de comparación de los restos alimentarios (pelo, huesos, escamas, plumas, semillas) que se extraen de las excretas y se comparan con ejemplares de colecciones científicas, y recientemente a través de pruebas genéticas. Existen diversas formas para analizar la composición del inventario de las presas que se identifican, se estima la diversidad de presas que consumen y a través de pruebas estadísticas se compara su alimentación entre poblaciones, temporadas y especies. Los estudios sobre la alimentación de los carnívoros permiten evaluar la composición de su nicho trófico y conocer el estado de sus poblaciones, lo cual apoya el desarrollo de estrategias para su conservación como son los planes de translocación, reintroducción o control de poblaciones silvestres.
Palabras clave: alimentación, carnívoros, conservación, mamíferos, nicho.

Between habits and scats: a glimpse into the diets of carnivorous mammals

Abstract

Carnivorous mammals are well known for feeding on other animals, but not all are specialists in eating meat because some groups consume other resources. Carnivore excreta are more than organic waste; they are essential sources of information commonly used to determine the prey they use in ecosystems. Researchers identify specimens by comparing food remains (hair, bones, scales, feathers, seeds) extracted from excreta with specimens from scientific collections. Recently, they have also used genetic tests for identification. Also, the researchers used various methods to analyze the composition of the identified prey inventory. The diversity of prey that they consume is estimated, and through statistical tests, their diet is compared between populations, seasons, and species. Studies on the feeding of carnivores allow us to evaluate the composition of their trophic niche and know the status of their populations, which supports the development of strategies for their conservation, such as translocation, reintroduction, or control plans for wild populations.
Keywords: feeding, carnivores, conservation, mammals, niche.

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Introducción

Los excrementos de las especies animales son una fuente esencial para el conocimiento científico de sus historias de vida. La revisión de su contenido parcialmente digerido permite identificar y analizar los componentes de su nicho trófico, estableciendo así la relación entre depredadores y sus presas. Con esta información, se explora el papel de los depredadores y sus presas en los procesos ecológicos y evolutivos en escalas espaciales y temporales. Por lo tanto, no solo se trata de revisar “excrementos”, sino de interpretarlos.

El alimento vivo es un recurso vital para la supervivencia de las especies de carnívoros. A través de la selección de ciertos alimentos, podemos categorizar a los organismos según sus hábitos alimenticios, ya sean frugívoros, herbívoros, insectívoros o, especialmente interesante para la comunidad científica, carnívoros. Aunque algunas especies de este grupo taxonómico consumen carne y se clasifican en el orden Carnívora, surge la pregunta: ¿Solo comen carne? Y, en caso afirmativo, ¿qué tipo de carne consumen? O, mejor dicho, ¿qué animales comen? Responder a estas preguntas se vuelve complejo debido a la naturaleza esquiva de estos animales frente a la presencia humana, lo que limita la observación directa de eventos de depredación.

Los estudios básicos sobre la historia natural de los mamíferos carnívoros consisten en determinar y listar las especies de las que se alimentan. Esto ayuda a reconocer qué recursos son fundamentales para su supervivencia, analizando aspectos de su composición alimentaria que permiten evaluar su papel ecológico dentro de los ecosistemas. Aunque los hábitos nocturnos y crípticos de estos animales dificultan la observación directa de eventos de depredación, la tecnología actual, a través de estaciones de foto trampeo, ha permitido documentar algunos eventos de manera fotográfica y de video (Figura 1). Sin embargo, este método tiene limitaciones en su éxito debido al esfuerzo físico y económico requerido para su implementación y los resultados obtenidos.

Figura 1. Depredación de un lagomorfo por una zorra gris (Urocyon cinereoargenteus) captada por una estación de foto trampeo.
Créditos: foto del Laboratorio de Conservación Biológica-aab-uaeh; Tomada en la región de Nopala-Hualtepec, Hidalgo.

A pesar de existir un número considerable de estudios sobre la alimentación de diferentes especies de carnívoros a través del análisis de sus excretas, surge la pregunta: ¿Cómo determinan de qué se alimentan los carnívoros? Desde el siglo pasado hasta la actualidad, la manera más eficiente de reconocer su dieta es examinar la composición de sus excretas mediante su recolección y revisión. A simple vista, las excretas de carnívoros estrictos, como el puma (Puma concolor) o el gato montés (Lynx rufus), que se alimentan en gran medida de otros mamíferos, se componen esencialmente de pelo, plumas, escamas y estructuras óseas. En cambio, para especies omnívoras como el coyote (Canis latrans), además de los restos animales, se encuentran partes de invertebrados como artrópodos y componentes vegetales como semillas u hojas parcialmente digeridas.

Las excretas, también llamadas heces, son los desechos de los animales después del proceso de digestión. Están compuestas por residuos de alimentos sólidos o líquidos que han sido parcialmente digeridos. Aunque la percepción común de las personas es de repulsión debido a su apariencia y mal olor cuando están frescas, en el ámbito científico algunos las aprovechan como un medio esencial para realizar estudios de investigación sobre la alimentación de los carnívoros y evaluar aspectos de su ecología.

El análisis de los excrementos permite identificar la presencia de los carnívoros en los sitios, siendo la revisión de su contenido una forma práctica y eficiente de evaluar su alimentación. Sin embargo, no es el único método, ya que algunos estudios determinan la dieta a partir de la revisión del contenido estomacal de animales muertos por accidentes automovilísticos o por caza (Rose y Prange 2015, Landry et al., 2022). Trabajar con excretas tiene la ventaja de ser un método no invasivo, económico y, en muchos casos, de fácil obtención, lo que permite obtener un tamaño de muestra grande y tener una buena aproximación sobre la alimentación de las especies.

En general, las excretas de los mamíferos carnívoros presentan una forma alargada, cilíndrica y con una serie de segmentaciones a lo largo del tronco, principalmente en los excrementos de félidos (Figura 2). Cada especie tiene formas particulares en sus excrementos, lo que permite su identificación en campo mediante guías de fauna silvestre que describen diferentes características como la forma, la textura, el tamaño y la composición. También existen métodos más refinados para determinar la especie y el género a partir de la extracción del adn y la identificación de ácidos biliares presentes en las excretas (Palomares et al. 2002, Morin et al., 2016), pero suelen ser métodos costosos, limitando su accesibilidad.

Figura 2. Excrementos de: a) gato montés (L. rufus), b) cacomixtle (Bassaricus asstututs) y c) coyote (C. latrans).
Créditos: fotos tomadas por laah en diferentes localidades del estado de Hidalgo.

Métodos para determinar la dieta de carnívoros

Para llevar a cabo los estudios sobre la alimentación de los carnívoros, lo primero es obtener las excretas, lo cual se realiza mediante una búsqueda aleatoria o sistematizada a través de transectos establecidos bajo consideraciones como el ámbito hogareño o el desplazamiento máximo individual de la(s) especie(s) bajo estudio. La búsqueda y colecta se ven favorecidas mediante la identificación de rastros, madrigueras, huellas y letrinas, además del uso de guías de identificación de excrementos (Aranda 2000, Elbroch 2003). Las excretas colectadas se depositan en bolsas de papel y se etiquetan con la fecha, el número de excreta, las coordenadas, la localidad y el sustrato sobre el que se encontraron.

Por lo general, la identificación del contenido de las excretas se realiza mediante el siguiente método:

1. Pesar las excretas mediante una balanza granataria.
2. Ingresar cada excreta en un sobre o un saco hecho con una media textil y depositar los sacos en una solución de agua con jabón de uno a tres días, dependiendo de la textura de la excreta.
3. Extraer los sacos de la solución, enjuagarlos y dejarlos secar un día a temperatura ambiente.
4. Extraer las excretas del saco y, mediante el uso de guantes de látex y pinzas de disección, separar todos los restos alimentarios (pelo, plumas, escamas, restos óseos, dientes, garras, entre otros) y depositarlos en un frasco con una etiqueta de campo correspondiente.
5. Identificación de los recursos alimentarios (Figura 3).

Figura 3. Procedimiento para la limpieza de los excrementos de mamíferos carnívoros. a) ingreso de excretas en sacos hechos de media textil, b) depositar los sacos en una solución de agua con jabón, c) disección del contenido de los excrementos y d) extracción de los restos alimentarios para su identificación.
Crédito, foto tomada de Alanis-Hernández, L.A (2016) Alimentación del lince (Lynx rufus) en la región de Nopala-Hualtepec, Hidalgo.

La identificación se realiza mediante la revisión de los restos extraídos, comparándolos con ejemplares de colecciones científicas y mediante literatura especializada, ya que existen caracteres diagnósticos que permiten determinar a las presas bajo alguna categoría taxonómica.

La identificación de los mamíferos consumidos se realiza principalmente mediante la comparación de estructuras dentales (Figura 4), ya que las estructuras óseas suelen estar altamente dañadas debido a la masticación y trituración. Además, también se identifican mediante la revisión del patrón cuticular y las características de la médula del pelo de guarda (Figura 4), que se procesan a través del siguiente procedimiento de aclaramiento: 1) Sumergir el pelo durante una hora en alcohol para remover la grasa y partículas de polvo, y 2) Sumergir el pelo en agua oxigenada durante un período de uno a dos días, dependiendo del tamaño y textura del pelo, hasta que la médula sea visible.

Posteriormente, se realizan dos impresiones del pelo sobre una capa fina de barniz transparente colocada en un portaobjetos; la primera impresión se realiza colocando un pelo sin el proceso de aclaramiento y retirándolo después de un par de minutos para que marque el patrón cuticular, y la segunda impresión se hace colocando un pelo del procedimiento del agua oxigenada para observar la médula al microscopio óptico. La identificación se lleva a cabo utilizando guías de pelos de guarda, como las de Monroy-Vilchis y Rubio (2003) y Pech-Canché et al. (2009). No obstante, es importante considerar que se necesita un mayor esfuerzo para describir y crear una guía actualizada que permita una identificación más precisa, así como para evaluar la variación considerable que existe en los patrones de la médula en el pelo de una misma especie.

Figura 4. Identificación de mamíferos a partir de: a) la comparación de estructuras dentales y b) la revisión de características de la médula del pelo de guarda. La figura “a” corresponde a dientes de la mandíbula y la figura “b” corresponde a un pelo de guarda de la rata algodonera (Sigmodon toltecus).
Crédito, Fotos del Laboratorio de Conservación Biológica-aac-uaeh.

La identificación de otros grupos biológicos es posible, aunque suele ser más complicado. Por ejemplo, para aves se hace uso de guías de identificación mediante las características de las plumas (las cuales suelen estar muy dañadas), picos y la condición dactilar. Para los reptiles se utilizan los patrones de las escamas y algunas partes óseas, en el caso de los artrópodos, en muchas ocasiones solo es posible llegar hasta el nivel de orden debido a la alta trituración de los artejos, y para componentes vegetales, lo común es lograr la germinación de las semillas que se extraen, además de una colecta de las especies de plantas presentes en el área de estudio como material de referencia.

En todos los casos, a pesar de los esfuerzos de identificación de las presas que consumen los carnívoros, es común que algunos de los componentes alimentarios, por sus características de desgaste o daño, no permitan una identificación precisa. Sin embargo, cada vez son más usuales los estudios en los que se realiza la identificación de las presas a partir de la extracción de adn (Shi et al., 2021) y por la determinación de isotopos estables (Hatch et al., 2019), pero estos análisis no son frecuentes debido a sus costos económicos.

La esencia de los trabajos sobre la alimentación de los carnívoros es enlistar y determinar de qué se alimentan en los diferentes ambientes donde se encuentran, pero ¿Cómo analizar la información?

Las métricas más comunes para analizar la composición del listado de presas son:

• Frecuencia de ocurrencia: el número de veces que ocurre una presa en el total de las excretas.
• Porcentaje de Ocurrencia: la proporción que ocupa una presa respecto al total de los recursos.
• Biomasa relativa consumida.

Además, se mide la diversidad de presas consumidas a partir de índices de diversidad1 como el de Shannon y el de diversidad verdadera. Se realizan comparaciones de la composición alimentaria entre poblaciones y temporadas mediante pruebas estadísticas como t de Student, Chi cuadrada, anova y ancova.

También, se tienen métricas como la amplitud y el traslape de nicho como medidas para evaluar la gamma de recursos que utilizan y comparar su alimentación con otras especies. La amplitud de nicho se define como la extensión de los recursos que usa un organismo en el ecosistema y se pueden clasificar en dos grupos: especialistas, cuando tienen requerimientos específicos, y generalistas, cuando poseen un espectro alimentario amplio (Donovan y Welden 2002).

En la actualidad, las diferentes métricas utilizadas para el estudio de la dieta de los mamíferos carnívoros son empleadas para analizar la composición alimentaria del listado de presas que constituyen su nicho trófico. Sin embargo, se limitan al análisis de aspectos sobre la estructura de sus relaciones tróficas como componentes de las redes alimentarias que dirigen las relaciones dentro de las poblaciones (por ejemplo, a nivel de individuos y sexos) o de las comunidades que conforman los ecosistemas (entre especies), lo cual podría ser explorado mediante análisis como las redes de interacción (Martínez-Falcon et al., 2019).

Importancia de estudiar la dieta de los mamíferos carnívoros para su conservación

Determinar la alimentación de los carnívoros, además de conocer la gama de recursos que utilizan en los ecosistemas, permite estudiar su papel ecológico y determinar la competencia potencial con otros carnívoros que coexisten en la simpatría. Además, se evalúan aspectos de su dinámica poblacional sobre el uso de los recursos y sus preferencias, lo cual apoya el desarrollo de medidas de conservación y mitigación para el manejo de sus poblaciones.

En función del análisis de la alimentación de los carnívoros, se han determinado los roles ecológicos de dos grandes grupos de mamíferos consumidores de carne. Por un lado, tenemos a los de gran tamaño cuyo peso es superior a los 10 kilogramos, como el jaguar (Panthera onca), el cual controla las densidades poblacionales de otras especies de animales herbívoros. Estos, potencialmente, si su tamaño no es regulado, afectan los procesos ecológicos en los ecosistemas (Davis et al., 2021). Por otro lado, están los mesocarnívoros o carnívoros de mediano tamaño, con un peso menor a los 10 kilogramos, como la zorra gris (U. cinereoargenteus), que además de controlar poblaciones de animales pequeños, favorecen la conectividad y la colonización de comunidades vegetales mediante la dispersión de semillas (García-Rodríguez et al., 2022).

Por otro lado, la información que se obtiene de estos estudios sirve como una herramienta para el manejo y monitoreo de sus poblaciones, especialmente si son económicamente importantes (especies cinegéticas) o especies en peligro de extinción ante problemáticas como el conflicto Humano-carnívoros, el cual radica principalmente por la depredación de la fauna doméstica y la transmisión de enfermedades. La pérdida de ganado es uno de los conflictos más comunes, aunque esto pueda ser asumido de forma equivocada en muchos casos debido a la cosmología de las personas, la cual generalmente culpa a la fauna silvestre por sus pérdidas domésticas y económicas ante el desconocimiento de los hechos, así como la falta de conciencia del cuidado de sus especies domésticas (Anaya-Zamora et al., 2017).

En otras ocasiones, el conflicto puede provenir de la percepción de un valor mágico de las partes de los carnívoros que le asignan algunas comunidades rurales. Por ejemplo, se cree que tener la cola de zorra o coyotes proveen al poseedor las mismas características del depredador como ingenio, astucia, etc. (Hernández-Melo et al., 2021). Este tipo de percepciones debe ser demostrado como falsa debido a que la pérdida de los depredadores, por efecto de las creencias rurales, causa un efecto en la integridad de los ecosistemas, ya que su pérdida desencadena una serie de efectos negativos en las cadenas tróficas y en los procesos ecológicos.

Un claro ejemplo de cómo la desinformación y falta de conocimiento social propició la extinción casi completa de una especie en vida silvestre fue la eliminación del lobo mexicano (Canis lupus baileyi), el cual fue cazado y envenenado bajo el argumento de que asesinaban a especies domésticas (Lara-Díaz et al., 2015). Pero en la actualidad, se tomaron acciones para rescatar y conservar el linaje de esta especie a través de estudios previos sobre su ecología (Lara-Díaz et al., 2015). Por otro lado, el cambio climático, la cacería ilegal y la fragmentación y degradación del hábitat son algunas otras problemáticas globales que promueven la pérdida de los carnívoros y sus roles ecológicos, pero a partir de estudios sobre la ecología, como son estudios sobre su alimentación, se han realizado algunas estrategias y planes para su conservación.

Algunos ejemplos de estrategias para la conservación de mamíferos carnívoros a partir de estudios previos sobre su alimentación son los planes de reproducción y reintroducción de las especies extintas en vida silvestre. Algunos ejemplos son:

• En Cumberland Island, Georgia, Estados Unidos, se reintrodujeron gatos monteses (L. rufus) como parte del esfuerzo para recuperar a la especie extirpada de la isla. Fueron monitoreados durante tres años, y sus resultados fueron positivos ante la recuperación de la población de gatos monteses debido a la relación con la disponibilidad de alimento en la isla (Baker et al., 2001).
• En España, el lince Ibérico (L. pardinus) es una especie que se encontró vulnerable a la extinción en vida silvestre. Pero por medio de estrategias de reproducción y recuperación por proyectos como el Life+iberlince, en apoyo con el conocimiento sobre sus requerimientos alimentarios, se han logrado restaurar algunas de sus poblaciones y se evitó la pérdida de la especie.
• En México, es sabido que diversas especies han sido extirpadas de sus ecosistemas naturales, tal es el caso del lobo mexicano, para el cual se han logrado recuperar sus poblaciones debido a proyectos que promueven su reproducción y reintroducción. Estos desarrollan planes de manejo de las poblaciones reintroducidas en el país, apoyados por estudios previos realizados en Estados Unidos sobre su alimentación (Saldívar Burrola, 2015; Reyes Díaz, 2021).

Además de los proyectos para recuperar y evitar la extinción de las especies, los estudios sobre la dieta de los carnívoros son fundamentales para llevar a cabo planes de control biológico de poblaciones de animales que potencialmente dañan a los ecosistemas. Tal fue el caso de la translocación de zorros rojos (Vules vulpes) en la Región de Murcia, España, para regular las poblaciones del conejo de monte (Oryctolagus cuniculus), el cual es una presa altamente depredada por el zorro cuando es abundante en los ecosistemas (Pascual-Rico et al., 2023).

Es importante considerar que el estudio de la alimentación de los carnívoros ha recibido gran atención en Estados Unidos, mientras que en México no se le ha dado el interés suficiente a pesar de la variedad de especies existentes. Por tanto, hace falta realizar un esfuerzo mayor en nuestro país que permita realizar estudios continuos y sistemáticos, que evalúen a través del tiempo cómo se puede ver modificada su alimentación y que esta información apoye en estrategias para su conservación.

Finalmente, “Para conservar, hay que saber qué conservar”. Los estudios que determinan la alimentación de los carnívoros resultan ser esenciales para comprender su papel en procesos ecológicos y evolutivos, y la información que se genere sea de utilidad para su conservación y el manejo de sus poblaciones. Por tanto, reconocer los componentes de gran importancia en su dieta es necesario para implementar estrategias que favorezcan su supervivencia desde aspectos fundamentales como es su alimento. Sin los recursos alimentarios requeridos, su éxito de supervivencia se vería limitado.

Referencias

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Recepción: 28/2/2023. Aprobación: 24/01/2024.

Resumen

Los cactus son plantas terrestres que se distribuyen principalmente en las zonas áridas del continente americano y las islas del Caribe, aunque también se encuentran en ambientes no áridos desde Canadá hasta Tierra del Fuego. La mayoría de las 1,500 especies de cactus son nativas del continente americano y únicamente Rhipsalis baccifera tiene distribución natural en el viejo continente. México contiene la mayor riqueza a nivel mundial con casi 700 especies. Los cactus proveen múltiples beneficios ecosistémicos, ya que reducen los impactos de la desertificación, tienen interacciones ecológicas y tróficas con otros organismos. Algunas especies median o favorecen el establecimiento de otras plantas, facilitan la permeación del agua hacia los mantos freáticos y disminuyen la erosión del suelo, así como también tienen usos alimentarios y medicinales. La mayoría de las cactáceas enfrentan riesgos de supervivencia debido a la pérdida y fragmentación de los hábitats naturales, así como la extracción intensiva para el comercio ilícito. Existen leyes mexicanas y acuerdos internacionales para conservar y proteger a los cactus y los ambientes en donde ocurren. Todos podemos contribuir con buenas prácticas comerciales para adquirir cactus legalmente y así ayudar a su conservación.
Palabras clave: amenazas, cactus, conservación, conservación, biodiversidad.

Cacti: natural heritage of Mexico

Abstract

Cacti are land plants that are distributed mainly in the arid zones of the American continent and the Caribbean islands, though they also occur in non-arid environments from Canada to Tierra del Fuego. Most of the 1,500 species of cacti are native to the American continent, and only Rhipsalis baccifera has a natural distribution in the old world. Mexico contains the highest world richness with nearly 700 species. Cacti provide multiple ecosystemic benefits since they reduce the impacts of desertification and have ecological and trophic interactions with other organisms. Some species promote or facilitate the establishment of other plants, allowing the permeation of water into the waterbeds, diminishing soil erosion, or having medicinal and alimentary uses. Most cacti deal with survival risks from the loss and fragmentation of natural habitats, as well as from intensive harvesting for illegal trade. There are Mexican laws and international agreements to conserve and protect cacti and their habitats. Everybody may contribute with good commercial practices that support cacti conservation.
Keywords: cacti, conservation, rarity, threatened species, threats.

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Introducción

No todas las plantas con espinas son cactus. Las cactáceas son plantas que crecen en ambientes terrestres; muchas de ellas producen flores de colores vistosos y suelen tener cuerpos suculentos cubiertos de espinas.

Sin embargo, algunos cactus tienen hojas y también espinas, y sus tallos pueden ser o no suculentos (Figura 1).

Las espinas son hojas que se modificaron para evitar perder agua por evaporación, regular la incidencia de luz y la temperatura, así como proteger y dotar de formas de propagación a las plantas.

Los cactus pueden almacenar agua hasta en un 90% de su volumen (Bravo y Sánchez, 1978; Anderson, 2001), por eso se dice que son plantas suculentas.

La capacidad de almacenar agua se debe a que los tejidos internos de los cactus son como una esponja que absorbe y almacena agua en mucílagos azucarados o resinosos (Anderson, 2001). Las espinas, los cuerpos suculentos y las cutículas cerosas aislantes son adaptaciones a ambientes donde el agua es escasa (Anderson, 2001; Bravo y Sánchez, 1978; Oldfield, 1997). No obstante, estas características no son exclusivas de las cactáceas, ya que otras plantas también las tienen. Por ejemplo, los cuerpos suculentos y con espinas se encuentran también en otras familias como Euphorbiaceae (Figura 2a) y en otras del orden Asparagales de las familias Agavaceae (magueyes, Figura 2b) y Asparagaceae (yucas, izotes, sotoles y soyates, Figura 2c).

Figura 2. a) Euphorbia meloformis (©Adriaan Grobler), b) Agave americana (©Ma. Eugenia Mendiola González) y c) Yucca gigantea (©Tim Quinn) son ejemplos de especies que se asemejan a los cactus, ya sea por ser suculentos o por tener espinas. Estos son ejemplos de evolución paralela convergente como respuesta a la aridez, la estabilidad estructural y el mimetismo.

Entonces, ¿cómo distingo a los cactus?

Si las espinas y los cuerpos suculentos no definen a los cactus, lo que sí los define son las areolas, que son visibles a simple vista. Las areolas son áreas que parecen “botones”, donde se desarrollan las espinas, flores e incluso ramas (Bravo y Sánchez, 1978). En los nopales y en las tunas (Figura 3), podemos observar esas areolas algodonosas y espinosas que constituyen meristemos de crecimiento especializados característicos. Todas las plantas que tienen areolas son cactus y, por tanto, pertenecen a la familia Cactaceae, que además presentan ovarios ínferos rodeados por pericarpelos carnosos (Anderson, 2001). Por ejemplo, al pelar los nopales y las tunas, retiramos las espinas grandes y pequeñitas, concentradas en esas pequeñas areolas (Figura 3).

Figura 3. El nopal de la foto es de la especie Opuntia ficus-indica; tiene espinas en los tallos y en los frutos (tunas). Las areolas son las zonas de donde salen las espinas.
Créditos: ©Fred Watson modificada por Sharon Rosas y Sofía Solórzano.

Centros de diversidad cactológica del mundo

Desde el sureste de Canadá hasta la Patagonia hay cactáceas, y aunque se les puede encontrar en bosques húmedos y templados, en selvas tropicales y manglares, así como en bosques fríos de coníferas; estas son más diversas en las zonas áridas y semiáridas del sureste de Estados Unidos, México y América del Sur (Anderson, 2001).

Los patrones actuales de distribución de las cactáceas señalan a ciertas áreas del continente americano como centros de mayor diversidad. Algunos autores han identificado que esos centros se hallan principalmente en México y en América del Sur. De acuerdo con Mutke et al. (2015) se destacan siete centros por su alta diversidad cactológica, los que suman 877 especies y 173 géneros. Cuatro de ellos se ubican en México y suman 542 especies y 100 géneros; los otros tres centros están en América del Sur, en donde destacan la región de los Andes Centrales, la Caatinga y la Mata-Atlántica, que suman 335 especies y 73 géneros. Respecto a los cuatro centros de México, estos abarcan a los desiertos Chihuahuense y Sonorense (centro Chihuahua), otro está en el estado de Jalisco (centro Jalisco), al centro-sur de México está el Valle de Tehuacán-Cuicatlán (centro Puebla-Oaxaca) y una región de los estados de Sonora y Sinaloa (centro Sonora-Sinaloa). Sin embargo, varios estudios previos ya habían reconocido a algunas de estas zonas por su diversidad de cactus. Por ejemplo, Hernández et al. (2004) identificaron que el Desierto Chihuahuense registra 324 especies agrupadas en 39 géneros. Recientemente, Brailovsky y Hernández (2022) reconocieron a los desiertos Chihuahuense y Sonorense, así como al Valle de Tehuacán-Cuicatlán como áreas que destacan por su diversidad de cactus. Por lo anterior, a México se le reconoce como el país que concentra la mayor riqueza mundial de cactáceas, con casi 700 especies, de las cuales el 74% (517 especies) solo viven en el territorio mexicano, es decir, son endémicas (Ortega-Baes y Godínez, 2006).

Debido a que no hay fósiles de cactus, con base en filogenias moleculares se ha propuesto su origen en América del Sur (Nyffeler, 2002), que se estima ocurrió hace 35 millones de años (Arakaki et al., 2011). En estudios palinológicos realizados en el Valle de Tehuacán-Cuicatlán (Puebla y Oaxaca) se han hallado granos de polen de cactus columnares (Ramírez-Arriaga et al., 2014; Ramírez-Arriaga et al., 2017) en estratos geológicos cuya edad se estimó en 16 millones de años. Desde ese entonces, los cactus en esa región de México han evolucionado. En particular, en la zona árida del Altiplano Mexicano, los cactus globosos pequeños han proliferado y diversificado en los últimos 7 millones de años (Chincoya et al., 2023).

La dramática situación de la conservación de los cactus.

La Lista Roja de Especies Amenazadas de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (iucn) incluye 1,478 taxa (especies y subespecies) distribuidos en cinco categorías de riesgo. México encabeza esta lista con 601 taxa, seguido de Brasil con 274. Las categorías de mayor amenaza son en Peligro Crítico de extinción (cr) y en Peligro de Extinción (en), que agrupan a 277 taxa de cactus (iucn, 2023; ver Cuadro 1). Por otro lado, en México, la Norma Federal nom-059-semarnat-2010 incluye a 269 taxa (ver Cuadro 1) en tres categorías de riesgo, según sus propias evaluaciones y criterios (dof, 2019).

Cuadro 1. Categorías de riesgo y número de especies de cactus incluidas en listas de riesgo a nivel nacional (NOM-059-SEMARNAT-2010) y a nivel mundial (Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza, IUCN).

Por otro lado, México, junto con otros países, firma el acuerdo cites (Convención sobre el Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna y Flora Silvestres) con el propósito de controlar, regular o prohibir la venta internacional de especies. El cites jerarquiza estas restricciones de comercio en tres Apéndices, siendo el Apéndice i el más estricto, ya que contiene a las especies para las que se prohíbe la venta de individuos completos vivos o muertos, y partes de ellos, como serían pedazos de plantas y semillas en el caso de los cactus, salvo mediante permisos especiales o para efectos de colección y manejo científico de los ejemplares. El Apéndice I contiene 81 taxa de cactus, mientras que el resto están en el Apéndice ii, exceptuando a los géneros Pereskia, Pereskiopsis y Quiabentia, que no están incluidos en ninguno de los tres apéndices (CITES, 2023).

Amenazas que ponen en riesgo a los cactus

Las principales amenazas reconocidas para los cactus son la expansión de la agricultura, la ganadería y la acuacultura, las grandes obras de infraestructura, el uso biológico y los desarrollos residenciales y comerciales (Oldfield, 1997). Esto evidencia que el cambio en el uso del suelo y el saqueo de plantas vivas representan las principales amenazas para la persistencia a largo plazo de los cactus; incluso la extracción de ejemplares y la construcción de desarrollos urbanos pueden diezmar poblaciones enteras (Goettsch et al., 2015). Por ende, su conservación requiere la protección tanto de las especies como de los lugares en los que habitan. Las plantas vivas y las semillas también son destinadas a grandes colecciones privadas, y la alta demanda del mercado ilegal, conformado por consumidores aficionados a nivel nacional e internacional, pone en riesgo a los cactus (Margulies et al., 2022).

Figura 4a. Echinocactus platyacanthus.
Crédito: monitorzapotitlansalinas.

La extracción intensiva y crónica de plantas por motivos culturales también plantea un problema para la conservación de las cactáceas (profepa, 2016). Por ejemplo, en la gastronomía mexicana, el acitrón, un ingrediente de varios platillos, solía obtenerse de los cactus, principalmente de Echinocactus platyacanthus (Figura 4a) y Ferocactus histrix (Figura 4b). Estas especies son endémicas de México y se encuentran en la categoría de en Peligro de Extinción y Sujeta a Protección Especial, respectivamente (dof, 2019). La explotación de especies en peligro de extinción está estrictamente prohibida, y cualquier actividad extractiva debe ser denunciada ante la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente (profepa). Además, estas dos especies, al igual que la mayoría de las cactáceas, presentan tasas de crecimiento muy lentas, dificultando la recuperación de sus poblaciones. Por ejemplo, la biznaga burra, E. platyacanthus, en condiciones naturales crece de 1 a 2 cm por año (Jiménez-Sierra y Eguiarte, 2010; Figura 4a), lo que implica que se necesitan décadas para tener plantas adultas capaces de reproducirse. En el ámbito culinario, una alternativa es reemplazar el acitrón obtenido de los cactus por dulces de camote, papaya y chilacayote (Cedillo, 2020).

Figura 4b. Ferocactus histrix.
Crédito: ©Juan Carlos Flores.

El saqueo de plantas, un problema que todos podemos evitar

Todos podemos contribuir a evitar el saqueo de plantas implementando el buen hábito ciudadano de no comprar plantas cuyo origen sea desconocido o sospechoso. El saqueo masivo de cactus, sin control, se ejerció desde el siglo pasado hacia países extranjeros, particularmente hacia Alemania, Austria, Bélgica, Holanda, República Checa, Japón y Estados Unidos de América (Scheinvar, 2004). Algunos naturalistas al parecer se interesaron en coleccionar cactus con fines de estudio (Mottram, 2014); sin embargo, la gran mayoría ha sacado plantas y semillas para venderlos en sus propios países (Robbins, 2003).

Esta práctica de comercio ilegal intenso ha llevado a que hoy día muchas especies raras y en peligro de extinción se vendan sin restricciones en varios sitios de internet de distintos países de Europa occidental y Asia (Olmos-Lau y Mandujano, 2016). El comercio ilegal trafica tantas plantas que puede acabar con toda una población y colocar a toda una especie en la posibilidad de desaparecer (Goettsch et al., 2015). Entre los cactus, los que más preocupan son las llamadas especies raras. Estas especies suelen tener una distribución geográfica altamente restringida, con una o pocas poblaciones las que en general son de tamaño pequeño (Hernández y Godínez, 1994). Desde hace décadas, las especies raras han estado bajo una presión de recolección y saqueo tan intensos que casi todos se encuentran en peligro crítico de extinción (Margulies et al., 2022). Esto se debe a la alta demanda que tienen las especies raras en el mercado ilegal donde alcanzan los precios más altos (Robbins, 2003); sin embargo, muchas de estas plantas mueren en el tránsito antes de llegar a sus compradores, principalmente coleccionistas privados del extranjero.

Además, en las últimas décadas, en lo que se conoce como arquitectura del paisaje, especies suculentas, incluyendo varios cactus columnares y biznagas de gran tamaño, se extraen de poblaciones naturales para decorar jardines residenciales y áreas verdes públicas. Para mitigar esta extracción, en el sur de Estados Unidos de América (Arizona y Texas) se ha implementado la producción de estas plantas en invernaderos legales, siendo Arizona líder como exportador de cactus, vendiendo a más de 40 países (Robbins, 2003). En contraste, en México, obtener la autorización para cultivar y exportar plantas propagadas es complejo, ya que se enfrentan a regulaciones estrictas y trámites complicados que desalientan a muchos productores (Bárcenas, 2003).

En México, muchas plantas extraídas ilegalmente se venden localmente en mercados y en la calle, y varias páginas de internet anuncian especímenes sin mostrar permisos que garanticen un origen y producción legal (Olmos-Lau y Mandujano, 2016). Para dimensionar el problema, el lector puede considerar el impacto de mil personas comprando una planta cada una, lo que equivale a mil plantas lo que puede representar a toda una población o especie completa (Solórzano et al., 2016). Otro aspecto a tener en cuenta es que a mayor precio de un cactus, mayor es el riesgo de su desaparición, ya que la falta de opciones legales impulsa la extracción ilegal con sus costos asociados (Robbins, 2003).

Si el saqueo de cactus es un delito y su venta una amenaza, ¿cómo obtener un cactus sin perjudicarlos? Si te apasionan los cactus, puedes adquirirlos con la garantía de que fueron producidos en viveros y en unidades de manejo con los permisos legales correspondientes, o de aquellos vendidos en jardines botánicos. Estos lugares exhiben permisos en sus instalaciones y colocan etiquetas en las macetas que indican el origen del vivero que propagó esa especie. En nuestro país, los permisos son emitidos por la semarnat, a través de Unidades de Manejo Ambiental, Predios de Manejo Ambiental, Instituciones Universitarias y organizaciones ambientales. Aunque puede ser tentador, se debe evitar comprar en sitios de internet con plantas de procedencia dudosa. También es recomendable no adquirir cactus vendidos en la calle o aquellos que carezcan de la etiqueta de producción certificada en las macetas.

El caso de los cactus pequeños

Los cactus de tamaño reducido (menos de 30 cm de altura) son codiciados por su tamaño compacto, sus flores vistosas y sus formas llamativas (Figura 5a y 5b). Estos cactus son ideales para cualquier azotea, balcón o ventanal, ya que requieren cuidados sencillos, convirtiéndolos en plantas ornamentales de alta demanda. No sorprende que estas plantas de pequeño tamaño, al igual que sus contrapartes más grandes, los cactus globosos y columnares, estén siendo afectadas por el mercado ilícito.

Esta demanda se ha sumado a la problemática del cambio en el uso de suelo en sus hábitats naturales, llegando al punto en que en México el mayor porcentaje (63%) de especies en riesgo pertenece a géneros de cactus pequeños, destacando entre ellos los géneros Ariocarpus (7 especies) y Mammillaria (109) (dof, 2019; Figura 5).

Figura 5. Los cactus se ven seriamente afectados por el mercado ilícito debido a sus formas y flores llamativas: a) Mammillaria humboldtii, b) Ariocarpus fissuratus.
Crédito: Sharon Rosas.

Además de amenazar la existencia de estas especies, el mercado ilegal de cactus conlleva daños económicos significativos, estimándose que pueden alcanzar hasta los dos mil millones de dólares al año (Lawrence, 2022). Cuantificar el impacto real del saqueo de especies es un desafío, ya que se comercializan plantas completas o partes de ellas, e incluso semillas, lo que complica aún más el problema (Olmos-Lau y Mandujano, 2016; Robbins, 2003). Algunas estimaciones indican que anualmente se comercializan entre 7 y 8 millones de cactus en el mercado nacional e internacional (Scheinvar, 2004).

Conclusiones

Las actividades humanas han tenido un impacto negativo en las poblaciones de cactus, una situación cada vez más preocupante debido a la elevada tasa de cambio en el uso de suelo y el saqueo. Dado que los cactus desempeñan un papel crucial en los ecosistemas naturales, su pérdida puede afectar a otras especies, desencadenando una cascada de daños que eventualmente alteraría las funciones del ecosistema e incluso podría llevar a su pérdida. Es crucial evitar el uso de productos como el acitrón original, actualmente prohibido, y la recolección ilegal de semillas, que reduce los bancos naturales de germoplasma. Afortunadamente, podemos contribuir evitando la compra de cactus de procedencia ilícita y respaldando a los viveros que cuentan con permisos para continuar su producción. También es esencial promover los viveros nacionales que legalmente abastecen la demanda del mercado de plantas en riesgo, con el objetivo de mitigar la extracción ilegal. Aunque pueda parecer increíble, pequeñas acciones pueden marcar una gran diferencia.

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Recepción: 01/03/2023. Aprobación: 24/01/2024.

Resumen

Hoy en día el desperdicio de alimentos es un factor que amenaza la seguridad alimentaria. El envasado es un componente que tiene un papel esencial en la cadena de alimentos. Actualmente, se están desarrollando nuevos materiales de envasado llamados inteligentes, que tienen la finalidad de mantener y alertar sobre la calidad del producto desde su elaboración hasta llegar al consumidor. Estos sistemas presentan elementos para detectar alteraciones: indicadores de gases, frescura, maduración y temperatura, lo que permite dar información sobre el estado del alimento. Dentro de las ventajas que tienen los envases inteligentes es que pueden ser aplicados en todo tipo de alimentos, especialmente en aquellos de corta vida de anaquel, lo que conduce a menores pérdidas económicas y a un menor daño al ambiente. En este sentido, el objetivo de este artículo es describir la importancia y tendencia al uso de empaques inteligentes en la industria alimentaria.
Palabras clave: alimentos, ecología, envase inteligente, medio ambiente.

Smart packing in the Food Industry

Abstract

Today, food loss and waste are serious threats to the sustainability of our food systems. Packaging is a component that plays an essential role in the food chain. Currently, new so-called smart packaging materials are being developed to maintain and alert about the quality of the product from its production until it reaches the consumer. These systems present elements to detect alterations: indicators of gases, freshness, maturation, and temperature, which allow providing information about the state of the food. Among the advantages of smart packaging is that it can be applied to all types of foods, especially those with short shelf lives, which leads to lower economic losses and less damage to the environment. The objective of this article is to describe the importance and the trend in the use of smart packaging in the food industry.
Keywords: foods, ecology, smart packaging, environment.

Introducción

El sector alimentario, junto con el de la salud, la energía y las comunicaciones, se consideran de los de mayor importancia para un país (Nakat y Bou-Mitri, 2021). La tendencia hacia mejorar la calidad y seguridad de los alimentos resulta muy importante en el sector alimentario (Müller y Schmid, 2019). Al hablar de industrias alimentarias se hace referencia al conjunto de actividades industriales que implican el tratamiento, transformación, preparación, conservación, envasado e innovación de alimentos (Malagié et al., 2012). Satisfacer las demandas alimentarias de una población creciente y proteger al mismo tiempo el medio ambiente es uno de los grandes desafíos en las próximas décadas (Barrera y Hertel, 2021).

Las actividades derivadas de la industria de los alimentos presentan un alto impacto sobre el planeta, debido a la gran cantidad de desechos generados por los procesos para la fabricación de los diferentes productos que buscan satisfacer al mercado. Esto a su vez es atribuido al cambiante estilo de vida de los consumidores, quienes exigen una calidad cada vez mayor en los productos alimenticios (Restrepo-Gallego, 2006; Santeramo et al., 2018). Por ello, es necesario buscar estrategias que ayuden a conservar los alimentos por mayor tiempo, manteniendo sus propiedades fisicoquímicas y nutricionales, y disminuyendo a la vez la cantidad de residuos (Batiha et al., 2021).

Video 1. Envases inteligentes. Crédito: CIENCIA CIMARRÓN, 2023.

Hoy en día la pérdida y el desperdicio de alimentos son amenazas graves a nivel mundial. El hecho de que la mayoría del desperdicio de alimentos se genere en la última etapa de la cadena de suministro, o sea, a nivel del consumidor, ha motivado a que los investigadores, las autoridades gubernamentales, los organismos no gubernamentales y las industrias alimentarias propongan, prueben e implementen continuamente soluciones innovadoras y multifacéticas para abordar este problema (Ojha et al., 2020).

Al hablar de empaque hay que tener en cuenta que éste cumple ciertas funciones básicas. La primera es separar los productos del ambiente externo, la segunda es proporcionar protección, comunicación, conveniencia y contención del alimento, y la tercera, ofrecer envases de diferentes formas y tamaños, que se adapten al estilo de vida del cliente (Müller y Schmid, 2019).

Envases smart

El envasado es un componente esencial para la conservación de alimentos, ya que se emplea como protección o barrera contra la contaminación, el ambiente y los daños mecánicos durante su almacenamiento y traslado, que de lo contrario podrían tener efectos negativos en la calidad e inocuidad del producto (Kalpana et al., 2019). ¿Qué se está haciendo para mejorarlos? En la actualidad, se están desarrollando materiales de envasado inteligentes o smart, los cuales sirven para monitorear continuamente las propiedades de los alimentos envasados y proporcionar información en tiempo real sobre su madurez, calidad y seguridad (Cheng et al., 2022). Lo anterior, en gran medida, gracias al avance en áreas de conocimiento como la biotecnología o la nanotecnología, que actúan como motores para desarrollar este tipo de envases inteligentes (Salgado et al., 2021).

El envase inteligente se emplea principalmente para monitorear las condiciones de los alimentos empacados, pero sobre todo permite conocer la condición del producto durante los procesos de almacenamiento y transporte, y de esta forma alertar al consumidor sobre el estado del alimento que tiene a su disposición, para lo cual, estos sistemas involucran elementos que permiten dar información mediante detectores de gases e indicadores de frescura, maduración y temperatura (Chen et al., 2020). Esto es posible gracias a dispositivos llamados sensores, los cuales, se utilizan para llevar el seguimiento directo de los atributos de calidad del propio alimento, algunos ejemplos son sensores o indicadores de frescura de algún producto (Müller y Schmid, 2019).

Figura 1. Ejemplo de envases inteligentes en alimentos. Crédito: elaboración propia.

Envases convencionales vs inteligentes

Los envases de alimentos tradicionales son barreras diseñadas para retrasar los efectos adversos del medio ambiente (humedad, oxígeno y radiación solar) en el producto alimentario. Sin embargo, es difícil monitorear y mantener el nivel máximo de calidad durante todas las etapas del procesamiento de alimentos, por lo que, en muchos casos, es posible que el producto no tenga una advertencia sobre problemas relacionados a su deterioro antes de que el consumidor disponga de él (Alam et al., 2021).

Para abordar esta problemática ha surgido un sistema de envase inteligente para el monitoreo de ciertos parámetros de calidad durante las etapas que involucran el procesamiento, transporte y almacenamiento de productos. Teniendo en cuenta las técnicas de fabricación para los envases innovadores e inteligentes, este sistema puede integrarse en el embalaje primario o secundario, brindando información sobre el estado actual del alimento, lo que contribuye a prolongar la vida útil, conservar la calidad de los alimentos y mejorar la seguridad al momento de su consumo. Sin embargo, en la mayoría de los casos implica el agregar un costo adicional al precio final de los productos alimenticios (Yan et al., 2022; Yousefi et al., 2019).

Asimismo, se espera que la incorporación de compuestos derivados de fuentes naturales continúe creciendo, al igual que la incorporación de materiales biodegradables en la formulación del envase (como el almidón, la celulosa, el quitosano, entre otros). Esto es con el fin de contribuir a la reducción del daño ambiental que se genera tanto por el desperdicio de alimentos como por la presencia de envases de un solo uso (Barrera y Hertel, 2021).

Principales aplicaciones de los envases inteligentes

Una de las ventajas que presentan los envases inteligentes es que pueden ser usados en todo tipo de alimentos, en particular en aquellos de corta vida de anaquel, como frutas, verduras, productos cárnicos o alimentos procesados para su consumo inmediato. Por ejemplo, se utilizan principalmente indicadores de cambios de color, ya que en la carne un cambio de coloración del envase inteligente puede asociarse con cambios en los parámetros del deterioro o producción de gas causado por microorganismos. Esta misma técnica es empleada para mostrar la vida de anaquel de diversos productos lácteos, como la leche pasteurizada. De igual manera, se aplica para indicar la tasa de producción de etileno, el cual está asociado con el índice de maduración en frutas. Además, también existen sistemas inteligentes para alimentos congelados o refrigerados, que brindan una lectura sobre la temperatura a la que se encuentra el alimento en el momento que es adquirido (Barrera y Hertel, 2021).

Conclusión

El desarrollo de envases inteligentes resulta de gran interés y es viable por diversas razones. La implementación de este tipo de envases favorece tanto a la industria alimentaria como al propio consumidor, ya que permite ofrecer productos con la confianza de que este último adquirirá un alimento de calidad, y con una vida de anaquel prolongada. Esto evitará en gran medida el desperdicio de productos alimenticios lo que se traducirá en menores pérdidas económicas, así como en un menor daño al medio ambiente. Además, mantener la calidad de los productos alimenticios también es un tema importante para la ciencia, al buscar mejorar la calidad de vida.

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Resumen

En un contexto donde el reconocimiento de personas cobra protagonismo, particularmente en el ámbito de la seguridad, emerge el Reconocimiento del Andar Humano (rah) como una técnica biométrica clave. Este enfoque, centrado en la forma de caminar, ha experimentado un notable auge en la investigación reciente, gracias a sus ventajas intrínsecas. La capacidad de llevar a cabo el reconocimiento a distancia, incluso sin el consentimiento explícito, posiciona al rah como una herramienta de vanguardia. Se distinguen dos enfoques computacionales: el basado en modelos, que explora el movimiento del cuerpo humano, y el basado en apariencias, que extrae la esencia de la forma de caminar desde la silueta. La versatilidad del rah radica en su independencia respecto al tipo de cámara utilizada, proporcionando información detallada sobre ángulos de flexión, frecuencia de zancada y longitud de partes del cuerpo. Este trabajo ofrece un análisis evolutivo del rah a lo largo del tiempo, destacando contribuciones significativas que han marcado pautas en la investigación.
Palabras clave: reconocimiento de personas, características biométricas, Reconocimiento del Andar Humano (rah), enfoque basado en modelos, enfoque basado en apariencias.

Biometric identification through human gait: approaches and developments

Abstract

In a context where the recognition of people takes center stage, particularly in the field of security, Human Gait Recognition (hgr) emerges as a key biometric technique. Focused on the way individuals walk, this approach has experienced a noteworthy surge in recent research due to its intrinsic advantages. The capability to perform recognition remotely, even without explicit consent, positions hgr as a cutting-edge tool. Two computational approaches stand out: model-based, that explores human body movement, and appearance-based, that extracts the essence of walking from silhouettes. hgr ‘s versatility lies in its independence from the type of camera used, providing detailed information on walking angles, stride frequency, and body part length. This work offers an evolutionary analysis of hgr over time, highlighting significant contributions that have set the course for research in the field.
Keywords: person recognition, biometric features, Human Gait Recognition (hgr), model-based approach, appearance-based approach.

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Introducción

En la era digital actual, la identificación de personas se ha convertido en un tema fascinante que va más allá de las clásicas contraseñas y pin. ¿Te has preguntado alguna vez cómo tu teléfono inteligente sabe que eres tú al desbloquearlo? ¡Bienvenido al emocionante mundo de las características biométricas!

Estamos hablando de medidas biológicas que nos hacen únicos, como nuestras huellas dactilares, rostros, voces, iris o incluso nuestras venas. ¿Quién iba a pensar que algo tan personal como la forma en que caminamos también podría ser una firma única? El Reconocimiento del Andar Humano (rah) es como la huella dactilar de tu estilo al caminar.

Este juego de tecnología no se limita a los smartphones; lo encuentras en cerraduras inteligentes, sistemas de videovigilancia y otras aplicaciones. Imagina que tu forma de caminar no sólo te lleva de un lugar a otro, ¡sino que también te identifica en el camino!

Video 1. Escena de reconocimiento del andar humano en la película Misión imposible v.
Crédito: Cinemart, 2023.

¿Recuerdas que en la película Misión Imposible v los protagonistas se enfrentaron a un reconocedor del andar humano? El contexto se desarrolla cuando para lograr obtener acceso a un área restringida, los protagonistas de la película tienen que sortear algunas medidas de seguridad biométricas. Lectura de iris ocular, reconocimiento facial, huellas dactilares y finalmente el reconocimiento del andar humano. Los primeros tres reconocimientos fueron fácilmente evadidos ya que generaron copias exactas de estas características. Pero ¿y el rah? En la película se concluye que es imposible que el intruso logre generar un patrón de caminata exactamente igual al de la persona registrada para el acceso. Por lo que la misión consistirá en cambiar el chip donde se encuentra el registro con los patrones de caminata almacenados de la persona que originalmente tiene acceso y colocar un chip con los patrones de caminata del intruso, de esa forma el registro coincidiría con el patrón de caminata del intruso a la hora de pasar por el pasillo en donde se encuentra el reconocedor del andar humano.

Esta escena describe el funcionamiento del rah de forma muy cercana a la realidad. Los patrones que representan nuestra forma de caminar pueden ser almacenados y utilizados para futuras comparaciones, ya sea, para autentificación (comparar una nueva caminata con una almacenada) o identificación (comparar una nueva caminata con varios registros) (ver video 1).

En los últimos años, la investigación sobre rah ha aumentado debido a que ofrece ventajas, como la capacidad de realizar el reconocimiento a distancia de manera silenciosa, es decir, no requiere cooperación del usuario. Además, el hecho de que alguien oculte su rostro frente a una cámara no tiene ningún efecto en el rah. Por lo que, el rah es una técnica potencialmente útil para sistemas de identificación de personas que requieren la mínima cooperación de los usuarios, especialmente para actividades de vigilancia silenciosa en áreas de riesgo.

Figura 1. Reconocimiento del andar humano mediante enfoques basados en modelos y apariencias.
Crédito: elaboración propia.

RAH en dos enfoques

El mundo del rah comenzó a tomar forma en 1994, con el desarrollo un primer sistema (Lin, B., et al., 1994). Desde entonces, los investigadores han explorado dos enfoques computacionales.

Por un lado, el enfoque basado en modelos se sumerge en características vinculadas al movimiento del cuerpo humano, como la flexión de extremidades y la frecuencia de pasos (Bouchrika, I., 2018). Por otro lado, el enfoque basado en apariencias se embarca en la tarea de extraer la esencia de la forma de caminar de una persona a través de su silueta (Bouchrika, I., 2018).

Enfoque basado en modelos

En el enfoque basado en modelos, el proceso se inicia creando un modelo que se asemeje a la persona presente en la imagen. Este modelo abarca las piernas, el torso, la cabeza y los brazos. Posteriormente, se procede a recopilar información detallada sobre la manera de caminar: sobre los ángulos de flexión, la frecuencia de zancada, la longitud de las diferentes partes del cuerpo, entre otros. Una de sus ventajas es que no importa el tipo de cámara utilizada para grabar la secuencia de caminar.

Sin embargo, es importante señalar que esta metodología presenta una desventaja significativa, que se encuentra en la necesidad de realizar un procesamiento extenso, lo que implica mayor potencia computacional y un aumento en el tiempo necesario para llevar a cabo dicho procesamiento. A pesar de este inconveniente, sigue siendo una herramienta valiosa en el campo del rah, pues ofrece una detallada visión de cómo nos movemos.

Este enfoque se desglosa en tres tipos distintos de métodos para identificar a quién pertenecen las características de caminata de cada sujeto. En los primeros intentos por abordar el desafío del rah, se empleaban algoritmos matemáticos y estadísticos. A medida que la tecnología avanzaba, se fueron introduciendo sistemas basados en redes neuronales artificiales,1 una joya del aprendizaje profundo, que es un subcampo de la inteligencia artificial. Finalmente, se ha visto la implementación de modelos basados en redes neuronales artificiales en tres dimensiones.2 Esta transición temporal es un emocionante testimonio de cómo la convergencia de la inteligencia artificial y la tecnología tridimensional ha transformado la manera en que comprendemos y aplicamos estas técnicas biométricas.

Los pioneros en el desarrollo de sistemas de rah dieron sus primeros pasos en la década de los noventa. En 1994, Lin y colaboradores utilizaron modelos de estructuras en dos dimensiones para explorar la dinámica de la marcha. Mientras tanto, en 1997, Cunado y colaboradores introdujeron algo denominado sistema basado en modelos de movimiento.3 En ambos casos, aplicaron un algoritmo de aprendizaje automático o machine learning conocido como K-vecinos más cercanos4 para analizar las diversas formas de caminar. Los resultados fueron notables, con tasas de reconocimiento del 81% y 90%, respectivamente.

Siguiendo la línea de investigación basada en modelos, en 2002, BenAbdelkader et al. llevaron a cabo un modelado del cuerpo humano. Utilizaron características como la longitud de los pasos y la velocidad al caminar, y emplearon un algoritmo gaussiano bivariable.5 Este enfoque continuo en la modelización detallada y el uso estratégico de algoritmos de aprendizaje automático ha sido fundamental para avanzar en la precisión y eficacia del rah. Estamos, literalmente, dando pasos firmes hacia un futuro más sofisticado en la identificación biométrica.

Una contribución crucial surgió en 2008 cuando se introdujo por primera vez una red neuronal artificial (ann, del inglés Artificial Neural Network), para clasificar características extraídas del modo de caminar de una persona a partir de modelos estructurales en dos dimensiones. Los arquitectos de este avance (Yoo et al., 2008) lograron una impresionante tasa de reconocimiento del 90%, utilizando 630 videos de la base de datos soton (Shutler et al., 2004). La eficiencia demostrada provocó que numerosos investigadores adoptaran y exploraran estas técnicas basadas en redes neuronales a partir de ese año, lo que catalizó un cambio significativo en la dirección de la investigación.

En una variante distinta, dos expertos en la materia (Ariyanto y Nixon, 2012) idearon un sistema para la identificación de personas en videos. La singularidad de su método radicó en la creación de una imagen tridimensional del cuerpo humano en movimiento, una suerte de escultura compuesta por pequeñas piezas: 11 puntos que conectaban la cabeza, el torso y las piernas (ver figura 2). De esta manera, se permitía el estudio detallado de aspectos clave, como el ángulo de movimiento, la longitud de las diferentes partes del cuerpo, la distancia que abarca cada paso y la dirección de los pies.

Lo anterior, además de ser un logro en la comprensión de la biomecánica del caminar, sentó las bases para una tendencia que se ha mantenido hasta la actualidad: el enfoque en los puntos clave del cuerpo humano y el uso de técnicas basadas en redes neuronales para su análisis. Estamos presenciando el inicio de una era donde la combinación de la representación tridimensional y la inteligencia artificial redefine nuestra comprensión de la identificación biométrica.

Enfoque basado en apariencias

Los sistemas basados en apariencia se adentran en la búsqueda de detalles en el movimiento o el cuerpo humano sin depender de un modelo previamente establecido. Esta aproximación presenta ventajas notables; por ejemplo, no requiere videos de alta calidad y no exige el uso de una computadora especializada, a diferencia del enfoque basado en modelos, lo que los hace más accesibles y prácticos en diversos escenarios. Sin embargo, como contrapartida, pueden ser sensibles al ángulo de la cámara en relación con las personas y cualquier objeto que pueda obstaculizar la visión. Este equilibrio entre accesibilidad y desafíos técnicos destaca la complejidad inherente al fascinante campo del rah.

En el año 2005, un destacado equipo de expertos (Sarkar, S., et al., 2005) presentó el primer sistema de reconocimiento de personas basado en apariencia. Este innovador enfoque utilizó siluetas humanas para identificar las características del ciclo de caminar de una persona, logrando una efectividad del 95%, incluso en condiciones de baja iluminación o con una calidad de video limitada. El proceso implicaba el uso de secuencias de video donde se detectaba la forma humana y se eliminaba el fondo, permitiendo así extraer la silueta de la persona. Con estas siluetas en mano, se calculaba la periodicidad del ciclo de caminar, lo que facilitaba la identificación precisa de la persona.

Además, en 2006, dos investigadores, Han y Bhanu, ampliando la propuesta de extracción de siluetas de Sarkar et al., desarrollaron una técnica revolucionaria para el reconocimiento de personas en videos: imágenes de energía de marcha (gei, del inglés Gait Energy Image; ver figura 3). En ella, se generaban múltiples imágenes de siluetas por cada video, de las cuales se obtenía una única gei. Su principal ventaja es la capacidad para condensar todo el ciclo de caminata en una única imagen, facilitando así la identificación de las características distintivas de la persona. Este avance fue de suma importancia para los sistemas de reconocimiento basados en apariencias, y además, abrió el camino para futuras investigaciones en el emocionante campo del rah.

Posteriormente, el aprendizaje profundo también emerge como un conjunto de técnicas sumamente valiosas para el reconocimiento automático de personas a través de imágenes del ciclo de la caminata. En particular, las redes neuronales profundas6 tienen la capacidad de extraer características significativas de las imágenes, lo que las convierte en una herramienta excepcionalmente efectiva para el reconocimiento de personas.

Dentro de este contexto, la técnica más prominente es la red neuronal convolucional (cnn, del inglés Convolutional Neural Network). Esta técnica ha demostrado un desempeño notable en la identificación de personas en diversas bases de datos. La capacidad de las cnn para procesar de manera eficiente información visual compleja, como las variaciones en el ciclo de caminar, ha impulsado su popularidad y éxito en el ámbito del reconocimiento biométrico.

GaitNet representa un avance significativo en el reconocimiento automático de personas en videos mediante aprendizaje profundo. Este sistema, desarrollado por expertos de Google (Song et al., 2016), emplea dos tipos de cnn para analizar de manera integral los videos y mejorar la precisión del reconocimiento. En una primera etapa, segmenta el video para obtener una imagen que representa el ciclo de la caminata de la persona o imagen de energía de marcha (gei). Posteriormente, otra red neuronal analiza esta imagen para extraer características esenciales que permiten la identificación precisa de la persona. La integración de ambas redes potencia el rendimiento del sistema de manera sinérgica.

En términos de resultados, GaitNet ha demostrado su eficacia con un rendimiento destacado del 89.9% en la base de datos de videos casia-b. Esta base de datos, que alberga 13640 videos de 124 personas capturados desde diversos ángulos y con variadas formas de caminar, se ha convertido en una referencia clave para mejorar el reconocimiento automático de personas. El éxito de GaitNet, además de validar la utilidad del aprendizaje profundo en este contexto, destaca la importancia de bases de datos ricas y variadas para impulsar el avance de las tecnologías biométricas.

A partir de 2020, ha surgido una técnica notable en el reconocimiento automático de personas denominada redes neuronales convolucionales en 3D (cnn3D) . En ella, las imágenes de las personas se organizan en conjuntos de datos tridimensionales, permitiendo que la red neuronal procese esta información de manera más eficiente. Los resultados obtenidos mediante la aplicación de esta técnica han sido extraordinarios, logrando una efectividad que supera el 90% en diversas bases de datos de rah. Según la investigación liderada por Lin, B. et al., esta técnica se posiciona como la más destacada hasta la fecha en términos de rendimiento. Estamos presenciando una era emocionante en la cual la combinación de aprendizaje profundo y representación tridimensional redefine los límites del rah.

Conclusiones

En la línea de investigación del rah, se han realizado contribuciones significativas que han impulsado la identificación de personas a través de su forma de caminar. En este sentido, el enfoque basado en modelos tiende a profundizar en el análisis minucioso de ángulos, longitudes, cadencia y otros aspectos específicos del comportamiento de las partes del cuerpo. Por otro lado, el enfoque basado en apariencias se inclina hacia el análisis integral del cuerpo, representando todo el ciclo de caminata en una sola imagen.

Esta dualidad entre los enfoques ilustra las diversas perspectivas adoptadas para abordar el problema del rah y sugiere una interesante alternancia de ventajas y desventajas entre ellos. Aquello que se percibe como una fortaleza en el enfoque basado en modelos puede, irónicamente, constituir una limitación en el enfoque basado en apariencias, y viceversa.

Desde cerraduras inteligentes hasta sistemas de videovigilancia, la variedad de enfoques permite adaptar las soluciones a las especificidades de cada contexto, cubriendo así una amplia gama de necesidades y exigencias en el ámbito del rah. Esta sinergia de enfoques no sólo impulsa la evolución continua del rah, sino que también destaca la importancia de considerar la diversidad como un elemento clave en el diseño y la implementación de sistemas biométricos avanzados.

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Recepción: 12/9/2018. Aprobación: 4/10/2018.

Resumen

El videojuego The last of us propone una pandemia causada por el hongo Cordyceps spp. En este escenario, las personas infectadas terminan siendo seres carentes de voluntad con comportamientos autómatas y caníbales, y la población humana no infectada se encuentra aglomerada viviendo en zonas de cuarentena. Antes del 2019, esto nos hubiera parecido irrisorio, pero después de una pandemia causada por un virus emergente y dos años en confinamiento puede ser motivo de reflexión… ¿Podría un hongo ser el siguiente responsable de una pandemia?
Palabras clave: cordyceps, hongos, pandemia, cambio climático, salud humana.

The last of us: Science fiction or a possibility in the face of climate change?

Abstract

The video game The last of us proposes a pandemic caused by the fungus Cordyceps spp. In this scenario, infected people end up as will-less beings with automaton and cannibalistic behaviors, and the uninfected human population is crowded together in quarantine zones. Before 2019, this would have seemed something laughable, but after a pandemic caused by an emerging virus and two years in confinement, it may be cause for reflection… Could a fungus be responsible for the next pandemic?
Keywords: cordyceps, fungi, pandemic, climate change, human health.

Video 1. Avance del videojuego The last of us. Crédito: PlayStation Latinoamérica, 2022.

¿Cómo surgió esta aterradora idea?

El argumento central de The last of us surgió a partir de estudios realizados por Hughes y colaboradores, quienes son un grupo de investigadores de Estados Unidos. Ellos evaluaron los mecanismos de comportamiento y síntomas morfológicos en las hormigas Camponotus leonardi debido a una infección fúngica causada por el hongo Ophiocordyceps unilateralis. Las hormigas infectadas presentaban deambulación errática y terminaban muertas y sujetas fuertemente con sus mandíbulas a la nervadura de hojas de árboles, al medio día. Días después de la muerte del huésped, el cuerpo fructífero del hongo emergía de la parte posterior de la cabeza de la hormiga para dispersarse en el ambiente y continuar su ciclo biológico (ver figura 1) (Hughes et al., 2011).

La idea de que un parásito logre controlar el comportamiento de su huésped causó sensación en la comunidad científica. La noticia se popularizó, al grado de permear en el mundo del entretenimiento con historias de terror y acción.

Figura 1. Hormiga infectada por el hongo Ophiocordyceps. Crédito: Katja Schulz (2026).

¿Podría ser real esta situación en la actualidad?

En los últimos años, hemos experimentado las consecuencias de la globalización, la aparición de nuevas enfermedades, migraciones humanas y cambios en el paisaje. Por ello, no se debe descartar el poder de los hongos como el siguiente patógeno emergente causante de una pandemia. No obstante, en esta sección, abordaremos por qué sería poco probable que un hongo como Cordyceps spp. fuera capaz de causar la siguiente pandemia.

Cordyceps es un género de hongos con aproximadamente 700 especies, las cuales pueden infectar artrópodos. En la medicina tradicional China, existen productos alternativos basados en especies como Cordyceps militaris y Cordyceps sinensis, los cuales han demostrado efectos inmunomoduladores, antioxidantes y antiinflamatorios (Paterson, 2008), y actividad antitumoral (Schweta et al. 2023).

De acuerdo con Köhler et al. (2014), los hongos que son capaces de causar infección en los humanos deben cumplir cuatro características: 1) crecer a temperaturas iguales o superiores a los 37°C, 2) penetrar barreras de tejido del huésped, 3) digerir y absorber componentes de tejidos humanos y 4) resistir la respuesta inmune humana. Afortunadamente para nosotros, las especies que comprenden el género Cordyceps crecen a una temperatura de 20 a 28°C, con condiciones de humedad relativa de alrededor de 70% y han tenido interacciones evolutivas complejas y estrechas con sus huéspedes artrópodos durante largos períodos (miles de años) (Boomsma et al., 2014). Existen pocos casos clínicos vinculados a Cordyceps y los reportados están relacionados con daño renal debido a la ingesta del cuerpo fructífero y suplementos medicinales (Hatton et al., 2018; Tangkiatkumjai et al., 2022) y en ningún caso ha estado relacionado con una infección por dicho hongo.

La vía de transmisión del hongo Cordyceps que se considera en la serie The last of us es a través de una mordedura de un huésped infectado, ávido por consumir tejidos de otro Homo sapiens no infectado. Esa vía de entrada se da en enfermedades causadas por virus, como el de la rabia y el ébola. Sin embargo, en el caso de los hongos que son capaces de causar enfermedades en los humanos, las vías más comunes son: por contacto directo, causando infecciones superficiales como el pie de atleta; enfermedades que pueden llegar a capas más profundas de la piel al sufrir una lesión o traumatismo, como es el caso de la esporotricosis, que se puede adquirir al estar sembrando en tu jardín y hacerte un pequeño corte; por la inhalación de esporas de hongos, como la histoplasmosis o la coccidioidomicosis, ser letales, y, por último, infecciones que están más relacionadas a nuestra respuesta inmunitaria, si ésta es muy exacerbada ocasiona alergias y si es débil provoca alteraciones en nuestro organismo, haciendo que los hongos que son comensales de nuestra piel o de las mucosas, como Candida, tengan un comportamiento patógeno. Si consideramos el mecanismo de infección de Cordyceps, o la mayoría de los hongos que son capaces de causar infección en artrópodos, éstos actúan al adherirse a la cutícula del insecto1, penetrar y llegar a la hemolinfa2, tomar los nutrientes y emerger del cadáver para diseminarse al ambiente nuevamente, o también pueden infectar al huésped artrópodo al ser ingeridos, como en el caso del hongo Ascosphaera.

¿El cambio climático podría hacer real esta situación?

Hasta ahora hemos considerado los puntos que hacen este escenario de infección por Cordyceps poco probable. Sin embargo, debemos considerar otros factores, como el cambio climático.

En los últimos años, hemos escuchado constantemente las problemáticas relacionadas con el aumento paulatino de las temperaturas del planeta. Por ejemplo, en la figura 2, se muestra el incremento de las temperaturas globales para las últimas décadas. Este fenómeno, que se ha denominado calentamiento global, está asociado a un cambio climático principalmente relacionado a actividades humanas.

Figura 2. Serie de tiempo de anomalías de temperatura superficial durante el periodo de 1980 al 2020. Las anomalías fueron calculadas como el valor de la temperatura promedio anual menos el promedio del periodo preindustrial que comprende de 1850-1900. Crédito: elaboración propia usando datos del reanálisis ERA5 de Copernicus (Hersbach et al., 2020).

A lo largo de la historia, el clima de nuestro planeta ha sufrido cambios ocasionados por fenómenos completamente naturales, como las variaciones de la energía que nos llega del sol, variaciones en la órbita de nuestro planeta, las erupciones volcánicas, e incluso, el lento pero constante movimiento de los continentes (Hartmann, 2016). Aunque gran parte de la variabilidad es natural, las actividades humanas han tenido impactos importantes sobre el clima.

Desde la invención de la agricultura, la humanidad ha intercambiado bosques por zonas de cultivo, construido ciudades e incluso secado lagos. Esto claramente ha cambiado las características climáticas locales alrededor de los poblados humanos. Por ejemplo, el Valle de México estaba conformado por un sistema de lagos, por lo que, su clima era más húmedo durante el período prehispánico de lo que es ahora (Jáuregui, 2000). Además, desde el desarrollo de la era industrial, la humanidad ha usado la energía almacenada en los combustibles fósiles, que liberan grandes cantidades de gases de efecto invernadero (como el dióxido de carbono, metano, entre otros). Estos gases modifican el equilibrio entre la energía que llega del Sol y la energía que nuestro planeta emite nuevamente al espacio exterior, lo que ha modificado el clima actual y producido que las temperaturas superficiales de nuestro planeta aumenten, como lo muestran los registros actuales (Jaramillo y Mendoza-Ponce, 2022).

Las nuevas y futuras condiciones climáticas tienen impacto no sólo en la temperatura, sino también en el nivel medio del mar, en la desaparición paulatina de los glaciares, la acidificación de los océanos, la actividad de huracanes, la diversidad de especies, entre otras (Intergovernmental Panel on Climate Change [ipcc], 2014). Adicionalmente, pueden amenazar directamente la salud humana debido a cambios en el uso de suelo y el aumento de rangos geográficos con condiciones adecuadas para la presencia y desarrollo de ciertos patógenos como bacterias, hongos y virus.

Con respecto al impacto que pueda tener el calentamiento global en los hongos, lo primero que debemos considerar es que su principal función en la naturaleza es la degradación de materia orgánica. Esto quiere decir que sin ellos no habría descomposición y se interrumpiría el ciclo del carbono. De la gran diversidad fúngica estimada, entre 2.2 y 3.8 millones de especies de hongos (Hawksworth y Lücking, 2017), únicamente una pequeña proporción es capaz de causar enfermedades en los humanos y sólo logran infectar cuando la respuesta inmune del huésped está comprometida, como en el caso de pacientes con Virus de Inmunodeficiencia Humana (), receptores de órganos, o personas que usan medicamentos que modulan el sistema inmune.

n el constante proceso evolutivo, los patógenos pueden diversificarse vía salto de huésped y encontrar rutas para lograr la infección en nuevas especies (Thines, 2019). En el caso de los hongos esto no es la excepción y se ha observado que su capacidad de causar enfermedades al humano ha sido un proceso evolutivo que se ha repetido múltiples veces de manera independiente (Rokas, 2022).

Así, en las últimas décadas, se han reportado nuevos casos de infecciones en humanos de hongos que se consideraban no patógenos, como Emergomyces, el cual causa micosis diseminada en pacientes infectados con vih. De igual manera, existen casos de hongos relacionados con nuevos huéspedes mamíferos como Sporothrix brasiliensis, el cual es patógeno de felinos y éstos a su vez pueden transmitirlo a humanos; patógenos fúngicos con resistencia a antifúngicos como Candida auris; brotes de infecciones fúngicas posteriores a fenómenos extremos como huracanes, temblores, inundaciones. De hecho, una de las noticias más divulgadas respecto a hongos patógenos fue durante la pandemia por covid-19: el brote de mucormicosis, que es una enfermedad rara causada por hongos oportunistas y que está relacionada a pacientes con infección por sars-CoV-2 y diabetes no controlada.

Figura 3. Ilustración inspirada en el universo de The last of us, que muestra a humanos infectados con Cordyceps. Crédito: bylook.

Consideraciones finales

La investigación sobre hongos ha mostrado que algunas especies o cepas patógenas para el humano pueden adaptarse a temperaturas más elevadas, radiación más intensa, condiciones ambientales hostiles y presentar resistencia a antifúngicos utilizados para su tratamiento. En este sentido, las temperaturas más altas debido al calentamiento global podrían conducir a la selección de linajes de hongos que pueden infectar más fácilmente a los humanos (Garcia-Solache y Casadevall, 2010). El aumento global de la temperatura, cambios en el uso de suelo, las zonas urbanas con altas tasas poblacionales, hacinamiento y la migración humana pueden ser factores determinantes en el aumento de casos por enfermedades fúngicas.

Pero no olvidemos que los hongos han sido aliados de la humanidad al proporcionarnos metabolitos secundarios utilizados como antibióticos (penicilina); al compartirnos su maquinaria metabólica para producción de etanol y pan (Saccharomyces cerevisiae), y que tienen una función natural como controladores de poblaciones de artrópodos que afectan cultivos agrícolas (Metarhizium spp.). Sin embargo, la interacción evolutiva entre especies es un proceso imparable y debemos de continuar vigilando y estudiando… El futuro está en nuestras manos.

Referencias

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