Ice Age: enfriando la cadena trófica

Hoy vamos a hablar de Paleontología, la ciencia por la que a todo el mundo le gustan los dinosaurios, pero ¿cuántos dinosaurios se deben desenterrar para comprender que vivían bajo tierra? La Paleontología es la ciencia que desentierra los fósiles y los exhibe orgullosamente en los museos. Además de comprender erróneamente los hábitos de vida de los dinosaurios y exhibir piezas de museo, la Paleontología es la ciencia que estudia la vida del pasado a partir de sus restos fósiles. Esto nos abre un amplio abanico de estudio, como pueden ser, por ejemplo la paleobiogeografía, paleoicnología, paleoecología, tafonomía, etc., y nos permite responder a preguntas que desde la época clásica y hasta hace pocos siglos atormentaban a los pensadores (¿por qué hay ammonites en el Himalaya? ¿de dónde ha salido ese bicho trilobulado que parece una cochinilla de la humedad? ¿por qué encuentro ballenas si soy un feliz habitante del desierto?).

Típico. Vas paseando por el desierto y te encuentras un esqueleto de ballena. (CuriousCat)

Introducción

El cambio climático, del que todos hemos oído hablar, es una de las principales causas que afectan a la diversidad, composición, estructura y funcionamiento de las comunidades ecológicas. Las especies responden de diferentes formas al cambio climático, el cual afecta directamente a la persistencia de la cadena trófica y, en consecuencia, a toda la comunidad (Petchey et al., 1999). Por todos es sabido que la vida en la Tierra ha experimentado severas perturbaciones climáticas en el pasado que han afectado de forma similar a las comunidades biológicas, desde los siempre curiosos trilobites hasta los gigantes mamuts. Información que permite conocer cómo podrían responder las cadenas tróficas al actual cambio climático (Harnik et al., 2012).
El intervalo temporal de este artículo (Nenzén, H.K., Montoya, D. & Varela, S. (2014). The Impact of 850,000 Years of Climate Changes on the Structure and Dynamics of Mammal Food Webs. PLoS ONE, 9(9): e106651) corresponde al Periodo Cuaternario (de donde toma nombre nuestro blog, por supuesto), y que se caracteriza por marcados cambios climáticos sucedidos de forma cíclica, que discutiremos en futuras entradas.
Es en la península Ibérica donde se ha centrado este estudio. El registro fósil ibérico muestra que los cambios en las especies dentro de las comunidades son debidas a los cambios climáticos cuaternarios, donde algunas se extinguieron, otras prevalecieron y otras se aprovecharon para instalarse descaradamente en el nicho de las especies en extinción. Este estudio engloba seis grandes comunidades de mamíferos, abarcando un periodo de 850.000 años y que pretende mostrar a escala regional cómo se vieron afectadas por los cambios climáticos.

Hoy solo daremos un paseo de 850.000 años al pasado. Un leve pestañeo. (BBCAmerica)

Hasta la publicación de este artículo, nadie había estudiado la dinámica de las cadenas tróficas a lo largo del Cuaternario, cosa que puede ayudar a entender los cambios en las interacciones bióticas de las comunidades.

Resultados
Las comunidades pleistocenas comprenden entre 20 y 25 especies con un peso (si hay algún físico en la sala esperemos que no se enfade) mayor de 20 kg (Fig. 1a). Durante el pleistoceno las tasas de extinción fueron elevadas, desapareciendo una especie cada 20.000-36.000 años. Sin embargo, el número de especies reemplazantes igualó e incluso excedió el número de extinciones (Fig. 1b), por lo que, en general, el número de especies presentes en la cadena trófica no varió demasiado. Cabe destacar que un gran porcentaje de estas especies reemplazantes eran filogenéticamente similares a las especies extintas. Todo queda en familia. Esta situación no fue similar en el Holoceno, donde los ratios aumentaron dramáticamente, extinguiéndose una especie cada 830 años (Fig. 1c), es decir, un 56% de especies extintas desde el Pleistoceno Inferior. Estas extinciones afectaron significativamente a los depredadores especialistas y a las especies de gran tamaño corporal. Estas especies no fueron reemplazadas ya que también descendió bruscamente la tasa de reemplazamiento, lo que causó una reducción del número de especies presentes en los niveles tróficos, afectando a toda la estructura trófica. 

Figura 1.- Donde EP es Early Pleistocene, MP es Middle Pleistocene, LIM es last interglacial maximum, LGM es last glacial maximum y P es Present. a) Riqueza (número) de especies presentes en la cadena alimenticia; b) Especies extintas; c)  Especies reemplazantes.

En general, estas variaciones de las especies de mamíferos ibéricos a lo largo del Cuaternario están asociadas al patrón de glaciaciones cíclicas (en esta entrada omitimos la Tabla 1). Los periodos glaciar-interglaciar no muestran relaciones significativas con la cadena alimenticia, o lo que es lo mismo, los cambios climáticos cuaternarios no influyeron en las estructuras de las comunidades de mamíferos de la época.
Esto sugiere que la cadena trófica de los mamíferos del Cuaternario es independiente de los valores que hemos mencionado en la Fig. 1, y que la mayoría de los valores obtenidos (consultar Figura 1 y Figura 2) en las propiedades de la cadena trófica entre el Pleistoceno y Holoceno están asociadas con la pérdida de depredadores especialistas. Este hecho coincide con la observación de que las actuales comunidades de mamíferos son remanentes de las grandes comunidades del Pleistoceno (Koch & Barnosky, 2006).

La cadena trófica en estado puro. (ImgArcade)

Discusión
Los autores interpretan sus resultados estableciendo que los ciclos glaciares están asociados con los cambios en el dinamismo de las comunidades, y destacan la habilidad de estas para reorganizarse con la llegada de especies filogenéticamente similares sin alterar significativamente la cadena trófica. Los mamíferos ibéricos sufrieron importantes eventos de extinción y reemplazamiento, datos que fueron correlacionados para los últimos 850.000 años y en los que no se observa que las propiedades de la cadena trófica se vean afectadas por los cambios climáticos.
Los resultados muestran una marcada diferencia entre el Pleistoceno y el Holoceno. En el Pleistoceno las extinciones se daban independientemente del tamaño corporal y posteriormente eran reemplazadas, por lo que se mantenía el balance extinción/reemplazamiento, lo que coincide con la hipótesis de la conservación filogenética (Gómez et al., 2010), en la que las especies reemplazantes tienen más posibilidades de ocupar un nicho ecológico cuanto más emparentadas estén con las especies extintas a las que van a sustituir. Si te van a echar de tus tierras mientras te extingues por lo menos que sean familiares. En el Holoceno, por el contrario, se da un gran número de extinciones sin reemplazamientos además de la pérdida de multitud de especies especialistas, afectando, ahora sí, a la cadena trófica.
Durante el Holoceno, los humanos introdujeron especies domésticas (vacas o caballos, por ejemplo) como nuevas integrantes del ciclo alimenticio y, a diferencia del Pleistoceno, estas especies no fueron filogenéticamente similares a las especies extintas, lo que causó cambios en el funcionamiento del ecosistema. Nuestros primos Homo neanderthalensis llegaron antes que nosotros, pero los resultados no parecen indicar cambios significativos comparados con los que causó Homo sapiens.

A juzgar por las vestimentas y la construcción del edificio, parece un poblado de los primeros Homo sapiens sedentarios habiendo domesticado a los animales de granja. (HubPages)

Conclusión
Estudios de comunidades paleoecológicas proporcionan una visión entre las comunidades biológicas y su interacción con el medio a través del tiempo. Así pues, este trabajo presenta un intento de seguimiento de la evolución de la cadena trófica tanto en el Plioceno como en el Holoceno, lo que tiene consecuencias a la hora de entender la extinción masiva del Holoceno.

Referencias

Gómez, J.M., Verdú, M. & Perfectti, F. (2010). Ecological interactions are evolutionarily conserved across the entire tree of life. Nature 465: 918–921.

Harnik, P.G., Lotze, H.K., Anderson, S.C., Finkel, Z.V., Finnegan, S., et al. (2012). Extinctions in ancient and modern seas. Trends in Ecology & Evolution, 27: 608–617 .

Koch, P.L. & Barnosky, A.D. (2006). Late Quaternary Extinctions: State of the Debate. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 37: 215–250.

Nenzén, H.K., Montoya, D. & Varela, S. (2014). The Impact of 850,000 Years of Climate Changes on the Structure and Dynamics of Mammal Food Webs. PLoS ONE, 9(9): e106651.
Petchey, O.L., McPhearson, P., Casey, T. & Morin, P. (1999). Environmental warming alters food-web structure and ecosystem function. Nature, 402: 69–72.