Los humanos interrumpen una característica clave de los ecosistemas de 66 millones de años: «Esto nunca había sucedido antes»

Una ilustración con mamíferos herbívoros (verde), omnívoros (púrpura), invertívoros (amarillo) y carnívoros (rojo). Cada columna incluye especies de mamíferos perdidas en los últimos 2,58 millones de años (sombra clara); los que se espera perder en un futuro próximo (sombra media, probabilidad de extinción > 50%); y aquellos que probablemente persistan (sombra oscura, probabilidad de extinción <20%). Las extinciones relacionadas con los humanos de los herbívoros y carnívoros más grandes están alterando lo que parece ser una característica clave de los ecosistemas pasados ​​y presentes, dice un nuevo estudio de la Universidad de Nebraska-Lincoln e instituciones en cuatro continentes. Crédito: Julius Csotonyi / Ecología y evolución de la naturaleza

Relación dieta-tamaño encontrada en el tiempo profundo, múltiples grupos de vertebrados.

Según un nuevo estudio, la asociación en forma de U entre la dieta y el tamaño en los mamíferos terrestres modernos también podría significar «universal», ya que la relación abarca al menos 66 millones de años y una variedad de grupos de animales vertebrados.

Han pasado varias décadas desde que los ecologistas se dieron cuenta de que graficar la relación dieta-tamaño de los mamíferos terrestres produce una curva en forma de U cuando se alinean esos mamíferos en un gradiente de proteína vegetal. Como lo ilustra esa curva, los herbívoros herbívoros que comen plantas en el extremo izquierdo y los carnívoros carnívoros en el extremo derecho tienden a crecer mucho más que los omnívoros que comen todo y los invertebrados que comen invertebrados en el centro.

Sin embargo, hasta ahora, prácticamente ninguna investigación ha buscado el modelo más allá de los mamíferos o en la actualidad. En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Nebraska-Lincoln e instituciones de cuatro continentes concluyeron que el modelo en realidad se remonta a la antigüedad y se aplica a aves terrestres, reptiles e incluso peces de agua salada.

Sin embargo, el estudio también sugiere que las extinciones de los herbívoros y carnívoros más grandes causadas por el hombre están causando una interrupción en lo que parece ser un componente crítico de los ecosistemas pasados ​​y presentes, con implicaciones potencialmente impredecibles.

«No estamos seguros de lo que va a pasar, porque esto nunca ha pasado antes», dijo Will Gearty, investigador postdoctoral en Nebraska y coautor del estudio, publicado el 21 de abril en la revista Nature Ecology and Evolution. «Pero dado que los sistemas han estado en lo que parece ser un estado muy estable durante mucho tiempo, todo se reduce a lo que podría suceder cuando dejen ese estado».

Cortar, cortar

Las historias evolutivas y ecológicas de las especies animales se pueden contar en parte a través de las influencias entrelazadas de la dieta y el tamaño, dijo Gearty. La dieta de una especie determina su consumo de energía, lo que a su vez impulsa el crecimiento y, en última instancia, ayuda a determinar su tamaño. Sin embargo, ese tamaño también puede limitar la calidad y cantidad de alimentos disponibles para una especie, incluso si establece umbrales para la calidad y cantidad necesarias para sobrevivir.

«Puedes ser tan grande como tu comida te lo permita», dijo Gearty. “Al mismo tiempo, a menudo eres tan grande como necesitas para capturar y procesar tu comida. Así que ahí hay una interacción evolutiva».

Una figura que ilustra la relación en forma de U entre la dieta y el tamaño (o masa, en kilogramos) entre los mamíferos terrestres. Las partes grises de las barras representan especies actualmente en peligro de extinción, y las partes blancas representan especies que ya se han extinguido. Crédito: Ecología y Evolución de la Naturaleza / Springer Nature

Debido a que las dietas basadas en plantas de los herbívoros son relativamente pobres en nutrientes, a menudo crecen masivamente para cubrir más terreno para obtener más alimentos y acomodar tractos digestivos largos y complejos que extraen la máxima cantidad de nutrientes de ellos. Mientras tanto, los carnívoros necesitan crecer lo suficiente para mantenerse al día y acabar con esos herbívoros. Aunque el menú buffet del omnívoro generalmente mantiene sus estómagos llenos, sus altos requisitos de energía generalmente los dejan enfocados en nueces, insectos y otros alimentos pequeños y densos en energía. Y mientras que los invertívoros en su mayoría disfrutan de presas ricas en proteínas, la naturaleza diminuta de esa presa, combinada con la dura competencia de muchos otros invertívoros, los relega al tamaño más pequeño de todos.

El resultado final: una distribución en forma de U de los tamaños corporales promedio y máximo en los mamíferos. Para analizar la generalización de ese modelo hasta el día de hoy, el equipo compiló datos de tamaño corporal para una gran cantidad de especies sobrevivientes: 5033 mamíferos, 8991 aves, 7356 reptiles y 2795 peces.

Aunque el patrón estaba ausente en los mamíferos marinos y las aves marinas, posiblemente debido a las necesidades únicas de vivir en el agua, surgió en los otros grupos de vertebrados (reptiles, peces de agua salada y aves terrestres) examinados por el equipo. El patrón también ha persistido en varios biomas (bosques versus pastizales versus desiertos, por ejemplo, o el Océano Atlántico tropical versus el templado Pacífico Norte) al analizar mamíferos terrestres, aves terrestres y peces de agua salada.

«Mostrar que esto existe en todos estos diferentes grupos sugiere que es algo fundamental sobre cómo los vertebrados adquieren energía, cómo interactúan entre sí y cómo coexisten», dijo la coautora Kate Lyons, profesora asistente de ciencias biológicas en Nebraska. «No sabemos si eso es necesario, puede haber otras formas de organizar las comunidades de vertebrados además del tamaño corporal y la dieta, pero ciertamente es suficiente».

Pero los investigadores también estaban interesados ​​en cuánto tiempo podría haber durado la curva en U. Así que analizaron el registro fósil de 5.427 especies de mamíferos, algunas de las cuales se remontan al principio. Cretáceo Período de hace 145 millones a 100 millones de años. Lyons y sus colegas recopilaron originalmente datos de fósiles como parte de un Estudio de 2018 sobre la extinción de los grandes mamíferos a manos de los humanos y sus ancestros recientes.

«Hasta donde yo sé, esta es la investigación más amplia sobre la evolución del tamaño corporal y especialmente de la dieta en los mamíferos a lo largo del tiempo», dijo Gearty.

Reveló que la curva en U se remonta a hace al menos 66 millones de años, cuando los dinosaurios no aviares acababan de desaparecer, pero los mamíferos aún tenían que diversificarse en la clase animal dominante que son hoy.

“Es realmente interesante y realmente sorprendente”, dijo Gearty, “ver que esta relación persiste incluso cuando hay otros animales dominantes alrededor.

«Sospechamos que en realidad existió desde el comienzo de los mamíferos como grupo».

La forma de las cosas por venir

Después de catalogar el presente y el pasado del cambio de sentido, Gearty, Lyons y sus colegas se enfocaron en su futuro, o en la posible ausencia del mismo. El tamaño promedio de los herbívoros y omnívoros se ha desplomado unas 100 veces desde la aparición de los neandertales y Homo sapiens en los últimos cientos de miles de años, informó el equipo, el tamaño de los carnívoros se redujo unas 10 veces en el mismo lapso de tiempo. Como resultado, la curva en U que ha persistido durante tanto tiempo ha comenzado a aplanarse notablemente, dijo Gearty.

En ese sentido, el equipo predijo una probabilidad de más del 50 % de que más mamíferos grandes y medianos, incluidos el tigre y el rinoceronte de Java, que consideran a los humanos como sus únicos depredadores, se extinguirán en los próximos 200 años. . Esas extinciones pronosticadas solo agravarían la interrupción de la curva en U, dijeron los investigadores, especialmente en la medida en que la pérdida de grandes herbívoros podría desencadenar o acelerar la pérdida de los grandes carnívoros que se alimentan de ellos.

«Ciertamente es posible que cuando sacamos a algunos de estos animales de la parte superior (de la curva en U) y colapsamos algunos de estos rangos de tamaño corporal, estemos alterando la forma en que se divide la energía», dijo Gearty. «Esto podría tener repercusiones fundamentales para el medio ambiente y el ecosistema en su conjunto».

También es posible, concluyeron los investigadores, que la inminente disminución del tamaño corporal de los mamíferos supere incluso la disminución sin precedentes observada en los últimos cientos de miles de años.

“Se sigue viendo, en la literatura ecológica, personas que especulan sobre cómo los ecosistemas ahora son menos estables, menos resistentes y más propensos al colapso”, dijo Lyons. «Creo que esta es solo otra línea de evidencia que sugiere que este podría ser el caso en el futuro».

Referencia: «Alteraciones antropogénicas de patrones duraderos de invertebras de estructuras de tamaño trófico» por Rob Cooke, William Gearty, Abbie SA Chapman, Jillian Dunic, Graham J. Edgar, Jonathan S. Lefcheck, Gil Rilov, Craig R. McClain, Rick D Stuart -Smith, S. Kathleen Lyons y Amanda E. Bates, 21 de abril de 2022, Ecología y evolución de la naturaleza..
DOI: 10.1038 / s41559-022-01726-x

Gearty y Lyons escribieron el estudio con Robert Cooke, del Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido; Amanda Bates, de la Universidad de Victoria (Canadá); Abbie Chapman, del University College London; Jillian Dunic, de la Universidad Simon Fraser (Canadá); Graham Edgar y Rick Stuart-Smith, de la Universidad de Tasmania (Australia); Jonathan Lefcheck, del Centro de Investigación Ambiental Smithsonian; Craig McClain, del Consorcio Marino de la Universidad de Luisiana; y Gil Rilov, de Israel Limnological and Oceanographic Research.