El planeta Tierra se queda infértil

Un estudio publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) revela que los animales tienen un papel importante en el transporte de nutrientes, pero su contribución se ha reducido debido a las extinciones y a la reducción de muchas poblaciones. En este artículo, revisamos este estudio para entender las consecuencias de este hecho. 

INTRODUCCIÓN

En el pasado, la Tierra estaba repleta de animales grandes, con abundantes ballenas en los océanos y animales grandes en la tierra. A pesar de ésto, sus poblaciones se han reducido por diferentes motivos:

• La extinción masiva de finales del cuaternario: unas 150 especies de mamíferos grandes (más de 44 kg) se extinguieron.
• Extinciones recientes y presentes.
• Reducción de las poblaciones de grandes ballenas debido a la caza: algunas poblaciones se redujeron entre el 66% y el 99%, como en la ballena azul (Balaenoptera musculus). 
• Presiones ambientales presentes: el 27% de las especies de aves marinas están amenazadas y las poblaciones de peces anádromos se han reducido más de un 10% de sus valores históricos (en el Pacífico noroeste).

Todo esto es probable que haya causado un cambio en el ciclo global de los nutrientes. En concreto, Doughty et al. estiman una reducción hasta el 8% de la capacidad de los animales en esparcir los nutrientes por la tierra y hasta el 5% en los océanos, comparado con los valores pasados. Se han identificado varios grupos de animales importantes en este sistema:

1. Animales terrestres: aceleran el ciclo de los nutrientes ya que transforman las formas más resistentes en materia en descomposición. Algunos animales terrestres transfieren nutrientes al medio acuático, mientras otros lo hacen del revés. Incluso algunos animales, como los osos y las águilas, transfieren nutrientes oceánicos hacia los ecosistemas terrestres ya que se alimentan de peces anádromos.

   

   El alce americano (Alces americanus) transfiere nitrógeno de los ambientes acuáticos a los terrestres (Foto: BioLib).

2. Los peces anádromos, aquellos que viajan del océano a los ríos para desovar (como el salmón y la lubina rayada atlántica), y las aves marinas transportan nutrientes del mar a la tierra.

   

   La lubina rayada atlántica (Morone saxatilis) es un pez anádromo (Foto: Ethan Dropkin).

3. Los mamíferos marinos, que inclyen a los cetáceos, sirenios (con el dugongo y los manatíes) y las focas; tienen dos funciones en el reciclaje de nutrientes: transportar nutrientes verticalmente (de las profundidades a la superfície de los océanos gracias a los excrementos y la orina) y lateralmente debido a las migraciones. [Lee más sobre la migración de los cetáceos]

¿LA TIERRA ES TAN FÉRTIL COMO ERA?

La respuesta a esta pregunta es “no”.

Nuevos hallazgos revelan que la capacidad global de distribuir los nutrientes en tierra se ha reducido hasta un 8% de su valor inicial. A pesar de esto, hay variación regional: la mayor capacidad actual está en África porque aún hay muchas especies de megafauna, mientras en América del Sur tiene un 1% de la capacidad pasada. En el pasado, América del Sur tenía el mayor número de herbívoros grandes (más de 1.000 kg), pero todos ellos se extinguieron. Actualmente, los animales más grandes pesan entorno a los 300 kg. Esta diferencia explica la reducción.

Arctotherium bonariense era un oso que vivía en América del Sur durante el Plioceno tardío (Foto: W.B. Scott, Creative Commons).

La capacidad actual de los océanos es más de tres veces superior que en la tierra. De todos modos, la reducción de su capacidad es importante: un 2% de su capacidad inicial en el Océano Austral y un 14% en el Atlántico. Referente al transporte vertical de nutrientes, la cantidad de fósforo transportado de las profunidades hasta las aguas superficiales es actualmente del 23% de su valor original, con diferencias entre océanos. Detrás de todo ésto está la presión debida a la caza de mamíferos marinos. Los nutriente que caen por debajo de la zona bien iluminada del océano se consideran perdidos. Los mamíferos marinos habrían sido los responsables de devolver los nutrientes a la superficie ya que se alimentan en profundidad y defecan y orinan en la superficie.

Finalmente, las aves marinas transportan 6,3 millones de quilos de fósforo por kilómetro cuadrado desde el mar hasta los ecosistemas costeros cada año (los valores iniciales no se conocen) y la capacidad actual de los peces anádromos es un 4% de la capacidad en el pasado, posiblemente debido a la sobrepesca y a la modificación del hábitat (como por ejemplo por la construcción de presas).

Sistema potencial de interconexión del ciclo de nutrientes. Los animales de color gris representan extinciones (Imagen: Doughty et al. 2015).

¿CÓMO LO PODEMOS SOLUCIONAR?

Doughty y sus colegas han dado algunas soluciones para restablecer esta situación:

• Las pasturas futuras tendrían que tener menos vallas y presentar más especies para simular las pasturas naturales.
• Recuperar las poblaciones de herbívoros salvajes.
• Recuperar las poblaciones de ballenas.
• Recuperar las poblaciones de aves marinas y peces anádromos.

REFERENCIAS

• Doughty, CE; Roman, J; Faurby, S; Wolf, A; Haque, A; Bakker, ES; Malhi, Y; Dunning, JB & Svenning, JC (2015). Global nutrient transport in a world of giants. PNAS, doi: 10.1073/pnas.1502549112

El planeta Terra es queda infèrtil

Un estudi publicat recentment a la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) revela que els animals tenen un paper important en el transport de nutrients, però la seva contribució s’ha reduït a causa de les extincions i a la reducció de moltes poblacions. En aquest article, revisem aquest estudi per entendre les conseqüències d’aquest fet.

INTRODUCCIÓ

En el passat, la Terra estava plena d’animals grans, amb abundants balenes als oceans i animals grans a la terra. Tot i això, les seves poblacions s’han reduït per diferents motius:

• L’extinció massiva de finals del quaternari: unes 150 espècies de mamífers grans (més de 44 kg) es van extingir.
• Extincions recents i presents.
• Reducció de les poblacions de grans balenes a causa de la caça: algunes poblacions es van reduir entre el 66% i el 99%, com la balena blava (Balaenoptera musculus).
• Pressions ambientals presents: el 27% de les espècies d’aus marines estan amenaçades i les poblacions de peixos anàdroms s’han reduït més d’un 10% dels seus valors històrics (en el Pacífic nord-oest).

Tot això és probable que hagi causat un canvi en el cicle global dels nutrients. En concret, Doughty et al. estimen una reducció fins al 8% en la capacitat dels animals en escampar els nutrients per la terra i fins al 5% en els oceans, comparat amb els valors passats. S’han identificat diversos grups d’animals importants en aquest sistema:

1. Animals terrestres: acceleren el cicle dels nutrients ja que transformen les formes més resistents en matèria en descomposició. Alguns animals terrestres transfereixen nutrients al medi aquàtic, mentre uns altres ho fan del revés. Fins i tot alguns animals, com els óssos i les àguiles, transfereixen nutrients oceànics cap als ecosistemes terrestres ja que s’alimenten de peixos anàdroms.

   

   L’ant americà (Alces americanus) transfereix nitrogen dels ambients aquàtics als terrestres (Foto: BioLib).

2. Elss peixos anàdroms, aquells que viatgen de l’oceà als rius per pondre els ous (com el salmó i el llobarro atlàntic ratllat), i les aus marines transporten nutrients del mar a terra.

   

   El llobarro atlàntic ratllat (Morone saxatilis) és un peix anàdrom (Foto: Ethan Dropkin).

3. Els mamífers marins, que inclouen els cetacis, sirenis (amb el dugong i els manatís) i les foques; tenen dues funcions en el reciclatge de nutrients: transportar nutrients verticalment (de les profunditats a la superfície dels oceans gràcies als excrements i l’orina) i lateralment a causa de les migracions. [Llegeix més sobre la migració dels cetacis]

LA TERRA ÉS TAN FÈRTIL COM ERA?

La resposta a aquesta pregunta és “no”.

Noves troballes revelen que la capacitat global de distribuir els nutrients en terra s’ha reduït fins a un 8% del seu valor inicial. Tot i això, hi ha variació regional: la major capacitat actual està a l’Àfrica perquè encara hi ha moltes espècies de megafauna, mentre a Amèrica del Sud té un 1% de la capacitat passada. En el passat, Amèrica del Sud tenia el major nombre d’herbívors grans (més de 1.000 kg), però tots ells es van extingir. Actualment, els animals més grans pesen al voltant dels 300 kg. Aquesta diferència explica la reducció.

Arctotherium bonariense era un ós que vivia a Amèrica del Sud durant el Pliocè tardà (Foto: W.B. Scott, Creative Commons).

La capacitat actual dels oceans és més de tres vegades superior que a la terra. De totes maneres, la reducció de la seva capacitat és important: un 2% de la seva capacitat inicial a l’oceà Austral i un 14% a l’Atlàntic. Referent al transport vertical de nutrients, la quantitat de fòsfor transportat de les profunidades fins a les aigües superficials és actualment del 23% del seu valor original, amb diferències entre oceans. Darrere de tot això hi ha la pressió deguda a la caça de mamífers marins. Els nutrient que cauen per sota de la zona ben il·luminada de l’oceà es consideren perduts. Els mamífers marins haurien estat els responsables de retornar els nutrients a la superfície ja que s’alimenten en profunditat i defequen i orinen a la superfície.

Finalment, les aus marines transporten 6,3 milions de quilos de fòsfor per quilòmetre quadrat des del mar fins als ecosistemes costaners cada any (els valors inicials no es coneixen) i la capacitat actual dels peixos anádromos és un 4% de la capacitat en el passat, possiblement a causa de la sobrepesca i la modificació de l’hàbitat (com ara per la construcció de preses).

Sistema potencial d’interconexió del cicle de nutrients. Els animals de color gris representen extincions (Imatge: Doughty et al. 2015).

COM HO PODEM SOLUCIONAR?

Doughty i els seus col·legues han donat algunes solucions per restablir aquesta situació:

• Les pastures futures haurien de tenir menys tanques i presentar més espècies per simular les pastures naturals.
• Recuperar les poblacions d’herbívors salvatges.
• Recuperar les poblacions de balenes.
• Recuperar les poblacions d’aus marines i peixos anàdroms.

REFERÈNCIES

• Doughty, CE; Roman, J; Faurby, S; Wolf, A; Haque, A; Bakker, ES; Malhi, Y; Dunning, JB & Svenning, JC (2015). Global nutrient transport in a world of giants. PNAS, doi: 10.1073/pnas.1502549112

No big animals, no fertile Earth

A study recently published in the magazine Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) reveals that animals play a key role in the transport of nutrients, but their contribution has been reduced due to the extinction or decline of many of the largest populations. In this post, we will review this study in order to understand the consequences of this fact.

INTRODUCTION

The ancient Earth was plenty of giant animals, with abundant whales in the oceans and large animals in the land. Nevertheless, their populations have been reduced for several reasons:

• The massive extinction during the late-Quaternary: about 150 large mammal (more than 44 kg) species went extinct.
• Recent and present extinctions.
• Widespread population reductions in great whales due to hunting: some whale densities might have been reduced between 66% and 99%, like blue whale (Balaenoptera musculus).
• Present environmental pressures: 27% of seabird species are threatened and anadromous fish’s populations have been reduced to less than 10% of their historical values (Pacific Northwest).

All this things are probable to have caused a shift in the global nutrient cycling. In concrete, Doughty et al. estimate a reduction to about 8% of the animals’ capability to spread nutrients in the land and about 5% in the oceans, compared with past values. Several animal groups have been identified to play a key role in this system.

1. Terrestrial animals: accelerates cycling of nutrients from more resistant  forms to decomposing matter. Some animals transfer terrestrial nutrients to aquatic environments, while others do the contrary. Even some animals, like bears and eagles, transfer oceanic nutrients to land environments by feeding on anadromous fishes.

   

   Moose (Alces americanus) transfer aquatic-derived N to terrestrial systems (Picture: BioLib).

2. Anadromous fish, fish that travel from sea to rivers to spawn their eggs (such as salmon or striped bass) and seabirds transport nutrients from sea to land.

   

   Striped bass (Morone saxatilis) is an anadromous fish (Picture: Ethan Dropkin).

3. Marine mammals, that include cetaceans, sirenians (with dugongs and manatees) and seals; have two functions in the cycling nutrient process: they transport nutrients vertically (from deep to surface waters via excrements and urine) and laterally due to migrations. [Read more about cetacean migration]

IS EARTH AS FERTILE AS IT WAS?

The answer to this question is “no”.

New findings reveal that the global nutrient distribution capacity on land has been reduced to 8% of its former value. Nevertheless, there is regional variation: most of the current capacity is on Africa because it is full of megafauna species, while in South America the capacity is at 1% of the past value. In the past, South America had the largest number of big herbivorous (more than 1,000 kg) but all of them went extinct. Nowadays, the largest animals in the continent weights about 300 kg. This difference explains the large reduction.

Arctotherium bonariense was a bear that live in South America during the late Pliocene (Picture: W.B. Scott, Creative Commons).

The current capacity of oceans is more than three times higher than for land. However, the reduction of its capacity is also important: 2% of its former value in the Southern Ocean and 14% in the Atlantic Ocean. Concerning the vertical transport of nutrients, the amount of phosphorus transported from deep to surface waters is nowadays a 23% of the original transport, with differences among oceans. Behind these reductions, hunting pressure to marine mammals is present. Nutrients that fall below the well-illuminated zone are considered to be lost. Marine mammals would have been responsible of returning nutrients to surface by feeding on the deep ocean and defecating and urinating on the sea surface.

Finally, seabirds transports 6.3 million Kg for square kilometre of phosphorous from sea to coastal environments each year (former values are not available) and anadromous fish capacity is 4% of the past value, possibly due to overfishing and habitat modification (such as damming of rivers).

Potential interlinked system of recycling nutrients. Grey animals represent extinctions.  (Picture: Doughty et al. 2015).

HOW CAN WE RESTORE THIS?

Doughty and his colleagues give some solutions to restore this situation:

• Future pastures may have less fences and more species to simulate natural pastures.
• Restoration of free-ranging wild herbivores.
• Restoration of whale populations.
• Restoration of seabird colonies and anadromous fish populations.

REFERENCES

• Doughty, CE; Roman, J; Faurby, S; Wolf, A; Haque, A; Bakker, ES; Malhi, Y; Dunning, JB & Svenning, JC (2015). Global nutrient transport in a world of giants. PNAS, doi: 10.1073/pnas.1502549112