Arxiu d'etiquetes: salmon

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.

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

    Striped (Morone saxatilis) is an anadromous fish.
    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 was a bear that live in South America during the late Plistocene (Picture:).
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).

Potential interlinked system of recycling nutrients (Picture: Doughty et al. 2015).
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

Difusió-castellà

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.
    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 (Morone saxatilis) is an anadromous fish.
    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 Plistocene (Picture:).
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 (Picture: Doughty et al. 2015).
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

Difusió-anglès