Biocarnaval III: cascada trófica o regulación top-down

Con esta entrada me uno al tercer carnaval de Biología, organizado esta vez por Pakozoico. La temática de esta edición son las relaciones tróficas, así que ahí voy yo con un ejemplo de cómo una influencia antrópica puede cargarse un ecosistema entero, relaciones tróficas mediante.

El ejemplo de efecto cascada que os quiero mostrar tiene lugar en el pacífico norte, concretamente en los bosques de kelps que existen, o deberían existir, en los fondos poco profundos e iluminados de la costa americana del pacífico norte.

Los kelps son algas pardas del orden de las laminariales, que comprenden diversas familias que contienen, entre otros, los géneros Nereocystis y Macrocystis, presentes en la costa pacífica de norteamérica. En aguas poco profundas y a bajas temperaturas forman lo que se conoce como "bosques de kelps" ya que crecen a velocidades de hasta medio metro al día, llegando a alturas de varias decenas de metros. Debido a su gran tamaño proporcionan un marco estructural para que un ecosistema completo se desarrolle a su alrededor: especies epífitas crecen en su superficie, algas con menores requerimientos lumínicos, o algas parásitas, crecen a su sombra; invertebrados marinos como erizos, estrellas de mar y diversas especies de gasterópodos herbívoros se alimentan de kelps y otras algas asociadas, y moluscos filtradores y otros animales detritívoros encuentran su alimento en las nutritivas aguas que los bosques de kelps proporcionan. Varias especies de vertebrados aprovechan también las innumerables ventajas de vivir en una vecindad con kelps presentes: peces como el bacalao de alaska (Ophiodon elongatus) o una especie de gallineta (Sebastes borealis) son residentes, mientras que otras especies migratorias, entre ellos 5 especies de salmones y arenques del Pacífico, se pueden encontrar habitualmente en estos ecosistemas. Incluso diversas especies de mamíferos marinos se benefician de las ventajas de los bosques de kelp, como las nutrias marinas (Enhydra lutris), y alguna especie de foca o león marino, residentes, o la migratoria ballena gris (Eschrichtius robustus), que utiliza los bosques de kelps como zonas de reproducción anual. 

Hasta aquí todo bien, gran diversidad de especies conviviendo en amor y compañía formando una red trófica que podría parecerse mucho a esta de aquí:

Podeis ver que las nutrias están en solitario en la parte superior del esquema. Eso quiere decir, básicamente, que son los predadores de mayor nivel de ese ecosistema, que nadie se los come, vaya (excepto algun tiburón ocasional). Eso tambien quiere decir, y aquí viene la parte interesante, que las nutrias son una especie clave (keystone species en inglés) en este ecosistema, ya que controlan, mediante la predación, las abundancias relativas de los diversos invertebrados que forman parte de su dieta y que, para resumir, si retiramos a las nutrias del esquema, "la liamos parda". 
Antes de que la nutria fuera objetivo de la caza comercial, se encontraban poblaciones en las zonas intermareales de todo el pacífico norte, desde el norte de Japón y las "Kuril Islands" pasando por las islas Aleutianas y toda la costa oeste de norteamérica hasta méxico. La población de entonces se estima entre los 150.000 y los 300.000 individuos. Pero llegó el hombre blanco. Y con él la caza comercial. Las nutrias son los únicos mamíferos marinos que no cuentan con una gruesa capa de grasa para mantener su calor corporal, y compensan esta carencia con un pelo muy grueso y denso. Por lo visto, una pulgada cuadrada de piel (sí, medidas americanas, es lo que tiene...) contiene 1 millón de pelos, lo que según la web donde encontré el dato es más de lo que nosotros tenemos en la cabeza entera.

Este pelo se hizo muy popular para vestir señoritas y damas de la alta sociedad a partir del S XVIII, y las nutrias fueron cazadas durante 170 años, hasta que en el 1911 se firmó el "Fur Seal Agreement" y la caza se detuvo. Para entonces, no obstante, el daño ya estaba hecho y quedaban sólo unos 1.000 o 2.000 individuos. Bajo el nuevo tratado protector la población de nutrias se fue recuperando lentamente, llegando hasta los 150.000 individuos otra vez, a pesar que en algunas áreas de la distribución histórica nunca se recuperó, y las nutrias estan en la actualidad extintas de ciertas zonas. 

Hablemos ahora de los erizos de mar. Es una de las diversas especies de invertebrados herbívoros que viven a la sombra de los kelps y son, de hecho, los niños malos que las nutrias deben controlar, la razón por la cual estas son tan importantes: los erizos de mar son unos comedores incansables. Si nada los para, avanzaran por el fondo rocoso comiendo todo el material vegetal que se ponga a su paso, y dejando a sus espaldas lo que en españa se conoce como "blanquizales" (término tristemente conocido por los canarios aficionados a bucear) y en inglés como "urchin barrens". En las zonas que han sido arrasadas de esta manera por los erizos, la red trófica tiene un aspecto bien distinto a lo visto hasta ahora: las grandes algas desaparecen, los erizos se alimentan de brotes de algas de crecimiento rápido y de restos algales a la deriva, la producción primaria, por tanto, cae en picado, y sin producción primaria no hay herbívoros, por tanto no hay carnívoros, por tanto no hay detritos, por tanto no hay nutrientes, no hay nada. Los únicos animales que sobreviven estas austeras condiciones son los propios erizos, dejando por tanto una red trófica que bien puede parecerse bastante a esto:

La íntima relación entre la presencia de nutrias y la salud de los bosques de kelps (erizos mediante) fue estudiada y reconocida gracias a los proyectos de reintroducción de nutria que se llevaron a cabo en las costas de Vancouver (Dr. Jane Watson al inicio de los 90) y Alaska y las islas Aleutianas (Estes y Duggins, 1995) después de que se firmara el tratado protector. 

Un nuevo actor entra en la escena hacia el final del sigo XX: las orcas (Orcinus orca). Desde el año 1991 el Dr. James Estes, conductor de los estudios anteriores sobre las relaciones entre nutrias, erizos y kelps, viene observando ataques de orcas a nutrias, fenómeno que no había sido descrito antes. La hipótesis principal es que la sobrepesca en el Pacífico Norte y el estrecho de Bering habría reducido la cantidad de alimento disponible para focas comunes (Phoca vitulina) y leones marinos de Steller (Eumetopias jubatus), presas habituales de las orcas. Esto, a su vez, habría hecho estas poblaciones disminuir, forzando a las orcas a buscar otros bocados con los que complementar su dieta. Aparentemente los encontraron en las nutrias. Para confirmar esta hipótesis los investigadores llevaron a cabo estudios en dos zonas diferentes: en una de ellas, "Clam Lagoon", protegida del acceso de orcas, la población de nutrias se mantuvo estable mientras duró el estudio, de 1993 a 1997, mientras que en la bahía próxima de "Kuku Bay", fácilmente accesible para los cetáceos, la población de nutrias disminuyó un 76% (!!). Otras posibles causas para la disminución del número de nutrias, como podrían ser enfermedades, toxinas o falta de alimento fueron descartadas progresivamente, hasta que la única explicación lógica posible fue la depredación por parte de las orcas. Para añadirle dramatismo a la situación, como ya hemos dicho, las nutrias carecen de la capa de grasa (blubber) que protege a otros mamíferos marinos del frío, y que tan apetitosa les parece a las orcas. Por esa razón constituyen un alimento mucho menos energético, de manera que una orca debería de comer unas 1.825 nutrias por año para satisfacer sus necesidades. Hechos los cálculos necesarios, esto quiere decir que tan sólo cuatro orcas alimentándose exclusivamente de nutrias podrían ser responsables del declive de la población de nutrias experimentado en gran parte de las islas aleutianas.

Por si todo esto fuera poco, esta reacción en cadena también está afectando al animal emblema de los United States of America (Ooh say, can you see, naino naino naaaniaaa) el águila calva (Haliaeetus leucocephalus). Por lo visto estos animales se encontraban entre los muchos que usaban los bosques de kelps como coto de caza. Las águilas calvas o pigargos americanos obtienen la gran mayoría de su alimento de alta mar, ya que el ambiente terrestre costero ofrece pocas posibilidades de presa para ellas. En presencia de bosques de kelps se alimentan de peces que viven en ellos, y de cachorros de nutria. Cuando los bosques de kelps desaparecen, simplemente buscan otras especies de peces o aves marinas en alta mar que les puedan servir de alimento. Y por lo visto no les ha ido tan mal, ya que algunos estudios demuestran que en las poblaciones en que se ha producido este cambio de dieta las hembras producen más descendencia; los investigadores creen que esto se puede deber a que las aves marinas proporcionan un alimento más calórico que las crías de nutria, aportando mayor energía. Aunque a priori esto sea bueno, no podemos prever las consecuencias que tendrá para los ecosistemas y redes tróficas en que el águila calva está implicada, este aumento en la población de este predador. Además, hay que tener en cuenta que otras muchas aves marinas que usaban los bosques de kelps para encontrar alimento pueden tener muchas más dificultades en conseguir una dieta alternativa, produciendo otros tantos desequilibrios en otras tantas redes tróficas... Al final es el cuento de nunca acabar, y es muy peligroso empezar a jugarlo...

La relación que las nutrias tienen con los kelps mediante los erizos es lo que se conoce como cascada trófica, o regulación top-down: una progresión de efectos indirectos de depredadores a través de niveles tróficos sucesivamente inferiores. O lo que es lo mismo, la presencia o ausencia de nutrias tiene un efecto indirecto en la supervivencia de los bosques de kelps mediante el control que estas ejercen sobre los erizos de mar al comérselos. Si además entra en juego el hombre, ya sea retirando a las nutrias del sistema mediante caza directa o eliminando el alimento de las presas principales de las orcas (leones marinos y focas) y forzando a estas a comerse a las nutrias, el desequilibrio resultante puede tardar decenas y decenas de años en compensarse, si es que alguna vez lo hace, y puede tener ramificaciones que ahora no alcanzamos a ver o imaginar.