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Las características biológicas y ecológicas de los mamíferos marinos los hacen especialmente vulnerables a los impactos antropogénicos: su maduración tardía y sus bajas tasas de reproducción son ya un punto de fragilidad; además, explotan hábitats que suelen ser costeros y su dieta incluye especies explotadas por la pesca. Entre latreintena de especies de cetáceos identificadas hasta ahora en la Región del Gran Caribe, siete han sido clasificadas en la lista roja mundial de especies amenazadas de la UICN (Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza): la ballena azul y el rorcual norteño han sido clasificados como “en peligro”, el rorcual común, el cachalote y el manatí antillano han sido clasificados como “vulnerables”, y el delfín costero y la falsa orca han sido clasificados como especies “casi amenazadas”. Además, al menos siete especies han sido clasificadas en la categoría de "datos insuficientes".
Los mamíferos marinos están protegidos por numerosos convenios internacionales, como la CMS (o Convención de Bonn), cuyo objetivo es reforzar la cooperación internacional para la protección de las especies migratorias, o CITES, que regula el comercio internacional de especies amenazadas de fauna y flora silvestres. A nivel regional, en la región del Caribe, todas las especies de mamíferos marinos están plenamente protegidas por el protocolo SPAW (relativo a las especies y las áreas especialmente protegidas) del Convenio de Cartagena.
Su estado de conservación y protección no son los únicos argumentos a favor de la mejora de la conservación de los mamíferos marinos. De hecho, estos animales son especialmente apreciados por el público en general y pueden aprovecharse para sensibilizar y movilizar a la población en favor de la conservación del medio ambiente marino. Además, los mamíferos marinos son modelos relevantes para evaluar y vigilar el estado del medio ambiente (son ejemplos de las denominadas especies "centinela"): no sólo son depredadores al final de las cadenas tróficas, sino que su modo de respiración aérea, que les obliga a salir a la superficie, facilita su observación en comparación con la mayoría de los demás animales marinos.
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