Los seres humanos están alterando la característica fundamental de los ecosistemas durante 66 millones de años. «Esto no ha pasado antes»

Ilustración de mamífero herbívoro (verde), omnívoro (púrpura), irreversible (amarillo) y carnívoro (rojo). Cada columna incluye especies de mamíferos perdidas durante los últimos 2,58 millones de años (sombra clara); esperado en un futuro próximo (sombra media, probabilidad de desaparición> 50%); և aquellos que tienen más probabilidades de ser conservados (tono oscuro, desaparición <20%). La extinción de los herbívoros más grandes, incluidos los carnívoros, altera lo que parece ser una característica clave de los ecosistemas pasados ​​y presentes, según un nuevo estudio de las cuatro instituciones continentales de la Universidad de Nebraska-Lincoln. Crédito: Julius Csotonyi / Nature Ecology և evolución

La relación entre la dieta y el tamaño se ha encontrado en épocas profundas en muchos grupos de vertebrados.

Según un nuevo estudio, el vínculo en forma de U entre la dieta y el tamaño de los mamíferos terrestres modernos también puede ser «universal», ya que la relación abarca al menos 66 millones de años: varios grupos de vertebrados.

Durante décadas, los ecologistas se han dado cuenta de que al diseñar la relación entre la dieta de los mamíferos terrestres, se obtiene una curva en U al equiparar estos mamíferos con un gradiente de proteína vegetal. Como se puede ver en esta curva, los vegetarianos a la izquierda, los carnívoros en el extremo derecho tienden a crecer mucho más que todos los omnívoros, los invertebrados en el medio.

Sin embargo, hasta la fecha, prácticamente ninguna investigación ha buscado un ejemplo en los mamíferos o más allá. En un nuevo estudio, los investigadores de las cuatro instituciones continentales de la Universidad de Nebraska-Lincoln concluyeron que este patrón en realidad se remonta a tiempos antiguos, a aves terrestres, reptiles e incluso peces de agua salada.

Sin embargo, el estudio también sugiere que la desaparición de los carnívoros, los vegetarianos más grandes, ha llevado a la alteración humana, que parece ser un componente fundamental de los ecosistemas pasados ​​y presentes con consecuencias potencialmente impredecibles.

«No estamos seguros de lo que sucederá porque no ha sucedido antes», dijo Will Girty, coautor del Estudio de posgrado de Nebraska, publicado el 21 de abril en la revista Nature Ecology and Evolution. «Pero debido a que los sistemas han estado en un estado muy estable durante mucho tiempo, esto es lo que puede suceder cuando dejan ese estado».

Aumentar el tamaño, disminuir el tamaño

Las historias evolutivas y ecológicas de las especies animales se pueden contar en parte a través de los efectos interrelacionados de la dieta y el tamaño, dijo Gearti. La dieta de la especie determina su consumo de energía, lo que a su vez estimula el crecimiento y, en última instancia, ayuda a determinar su tamaño. Sin embargo, este tamaño también puede limitar la calidad y cantidad de alimentos disponibles para la especie, incluso si establece los umbrales de calidad-cantidad necesarios para la supervivencia.

«Puedes ser tan grande como tu comida te lo permita», dijo Geartin. «Al mismo tiempo, a menudo eres lo suficientemente grande como para atrapar y procesar tu comida. Así que hay una interacción evolutiva».

Figura que muestra la relación tamaño U և tamaño (o masa, en kilogramos) de la dieta de los mamíferos terrestres. Las áreas grises de las varillas representan especies que actualmente están en peligro de extinción, mientras que las áreas blancas representan especies que ya están extintas. Préstamo Springer Nature: evolución

Debido a que las dietas de los vegetarianos son relativamente pobres en nutrición, a menudo crecen para cubrir más suelo, para encontrar más alimentos y para acomodar tractos digestivos largos y complejos que producen la mayor cantidad de nutrientes. Pero los carnívoros deben crecer tanto que no se «retrasen» y destruyan a los vegetarianos. Si bien el menú del buffet suele mantener sus estómagos llenos, sus altas necesidades de energía a menudo los obligan a concentrarse en nueces, insectos y otros alimentos pequeños y densos en energía. Y aunque los invertebrados en su mayoría disfrutan de la caza rica en proteínas, la naturaleza decreciente de esa caza, combinada con la dura competencia de muchos otros invertebrados, los reduce al tamaño más pequeño posible.

El resultado final. Distribución en forma de U del tamaño medio և máximo del cuerpo de los mamíferos. Para analizar la generalidad de este patrón en la actualidad, el equipo recopiló datos del tamaño corporal de una gran cantidad de especies extintas: 5033 mamíferos, 8991 aves, 7356 reptiles y 2795 peces.

Aunque el patrón estuvo ausente en las aves marinas de los mamíferos marinos, probablemente debido a los requisitos únicos de vivir en el agua, se encontró en otros grupos de vertebrados, como reptiles, peces de agua salada y aves terrestres, que fueron estudiados por el equipo. El patrón incluso se ha conservado en varios biomas, como bosques versus praderas versus desiertos, o el Atlántico tropical versus el Pacífico norte templado en el análisis de mamíferos terrestres, aves terrestres y peces de agua salada.

«Demostrar que esto existe en todos estos grupos diferentes muestra que es fundamental en cómo los vertebrados obtienen energía, cómo interactúan entre sí y cómo coexisten», dice la coautora Kate Lyon, profesora asistente de Ciencias Biológicas de Nebraska. . «No sabemos si es necesario, puede haber otras formas de organizar las comunidades de vertebrados relacionadas con el tamaño del cuerpo, la dieta, pero ciertamente es suficiente».

Sin embargo, los investigadores también estaban interesados ​​en saber cuánto podría durar la curva en U. Así, analizaron el registro fósil de 5427 mamíferos, algunos de los cuales datan de la antigüedad. tiza El período de 145 millones a 100 millones de años atrás. Lyon: sus colegas recopilaron originalmente datos fósiles como Sobre la extinción de los grandes mamíferos en 2018 la gente muere a manos de sus últimos antepasados.

«Hasta donde yo sé, este es el estudio más completo de la evolución del tamaño del cuerpo de los mamíferos a lo largo del tiempo, especialmente la dieta», dijo Gearti.

Descubrió que la curva en U se remontaba a hace al menos 66 millones de años, cuando los dinosaurios que no eran aves acababan de extinguirse, pero los mamíferos aún tenían que diversificarse en la clase animal dominante que son hoy.

«Es realmente interesante, realmente impresionante», dijo Gearti, «ver que esta relación se mantiene incluso cuando hay otros animales dominantes alrededor».

«Sospechamos que en realidad ha existido desde que los mamíferos se formaron como grupo».

El huevo de lo que vendrá

Teniendo el presente y el pasado de U-cur en la lista, Gearty, Lyon, sus socios se volcaron hacia su futuro o su posible ausencia. El tamaño medio de un animal herbívoro ha disminuido unas 100 veces desde la llegada de los neandertales. Homo sapiens: En los últimos cientos de miles de años, según el equipo, el número de carnívoros ha disminuido unas 10 veces en el mismo período. Como resultado, la curva en U que ha persistido durante tanto tiempo ha comenzado a aplanarse notablemente, dijo Gearty.

En este sentido, el equipo predice una probabilidad de más del 50% de que algunos mamíferos grandes y medianos, incluidos el tigre y el rinoceronte de Java, que consideran que los humanos son sus únicos depredadores, se extinguirán en los próximos 200 años. Esas desapariciones pronosticadas solo exacerbarán la curva en U, dicen los investigadores, especialmente en la medida en que la pérdida de grandes vegetarianos puede causar o acelerar la pérdida de grandes carnívoros que los atrapan.

«Ciertamente es posible que cuando eliminamos algunos de estos animales de la parte superior (curva en U), cuando desglosamos estos rangos de tamaño corporal, cambiamos la forma en que se distribuye la energía», dijo Geartin. él dijo. «Probablemente pueda tener consecuencias de gran alcance para el medio ambiente y el ecosistema en su conjunto».

Los investigadores concluyeron que es posible 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.

“En la literatura ambiental, constantemente ves a personas asumiendo que los ecosistemas ahora son menos estables, menos resistentes y más propensos al colapso”, dijo Lyon. «Creo que esta es solo otra pieza de evidencia que muestra que realmente puede ser en el futuro».

Referencia. Trastornos antropogénicos de patrones a largo plazo de la estructura del tamaño trófico espinal por Rob Cook, William Girty, Abby S.A. ChapmanGillian DunickGraham J. EdgarJonathan S. Stuart-Smith, S.; Kathleen Lyons և Amanda E. Bates, 21 de abril de 2022 Ecología natural և evolución.
DOI: 10.1038 / s41559-022-01726-x:

Gearty և Lyons fue coautor del estudio con Robert Cook del Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido. Amanda Bates, Universidad de Victoria (Canadá); Abby Chapman, del University College London; Gillian Dunick, Universidad Simon Fraser (Canadá); Graham Edgar և Rick Stewart-Smith, Universidad de Tasmania (Australia); Jonathan Lefchek, del Centro Smithsonian de Investigación Ambiental; Craig McClain, del Consorcio Marino de la Universidad de Luisiana; rink Gil Rilov de la investigación limnológica-oceanográfica israelí.