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); aquellos que se espera que se pierdan en un futuro cercano (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 / Nature Ecology and Evolution

Proporción de tamaño de la dieta encontrada a lo largo del tiempo, varios 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 del tamaño de la dieta de los mamíferos terrestres produce una curva en forma de U al alinear a estos mamíferos en un gradiente de planta a proteína. Como lo ilustra esta curva, los herbívoros herbívoros en el extremo izquierdo y los carnívoros carnívoros en el extremo derecho tienden a crecer mucho más que los omnívoros que lo consumen todo y los invertívoros que se alimentan de invertebrados en el medio.

Sin embargo, hasta la fecha, prácticamente ninguna investigación ha buscado el patrón más allá de los mamíferos o de la actualidad. En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Nebraska-Lincoln e instituciones de cuatro continentes concluyen que el patrón en realidad se remonta a épocas remotas 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 fundamental de los ecosistemas pasados ​​y presentes, con implicaciones potencialmente impredecibles.

«No estamos seguros de lo que va a pasar, porque nunca antes había pasado», dijo Will Gearty, investigador postdoctoral en Nebraska y coautor del estudio, publicado el 21 de abril en la revista Nature Ecology and Evolution. «Pero debido a que los sistemas han estado en lo que parece ser un estado muy estable durante mucho tiempo, es preocupante lo que puede pasar cuando salgan de ese estado».

Talla arriba, talla abajo

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, este tamaño también puede limitar la calidad y cantidad de alimentos disponibles para una especie, incluso cuando establece límites en la calidad y cantidad necesaria 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 recoger y procesar tu comida. Así que hay una interacción evolutiva allí”.

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: Nature Ecology and Evolution / Springer Nature

Debido a que la dieta basada en plantas de los herbívoros es relativamente pobre en nutrición, a menudo crecen en masa para cubrir más terreno para obtener más alimentos y acomodar tractos digestivos largos y complejos que extraen la mayor cantidad de nutrientes de él. Mientras tanto, los carnívoros deben crecer lo suficiente como para mantenerse al día y acabar con estos herbívoros. Si bien el menú estilo buffet de los omnívoros a menudo mantiene sus estómagos llenos, sus altas demandas de energía a menudo los dejan enfocados en nueces, insectos y otros alimentos pequeños y densos en energía. Y aunque los invertívoros disfrutan principalmente de presas ricas en proteínas, la naturaleza diminuta de esta presa, combinada con la dura competencia de muchos otros invertívoros, los relega a los tamaños más pequeños 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 este patrón en la actualidad, el equipo recopiló datos del tamaño corporal de una gran cantidad de especies supervivientes: 5033 mamíferos, 8991 aves, 7356 reptiles y 2795 peces.

Si bien el patrón estuvo ausente en los mamíferos marinos y las aves marinas, probablemente debido a las demandas 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 se mantuvo en varios biomas (bosques versus pastizales versus desiertos, por ejemplo, o el Océano Atlántico tropical versus el templado Pacífico Norte) al observar mamíferos terrestres, aves terrestres y peces de agua salada.

«Mostrar que esto existe en todos estos grupos diferentes 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 es necesario, puede haber otras formas de organizar las comunidades de vertebrados en relación con el tamaño del cuerpo 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 los registros fósiles de 5427 especies de mamíferos, algunos de los cuales se remontan a principios del siglo XX. Cretáceo Período de hace 145 millones a 100 millones de años. Lyons y sus colegas recolectaron originalmente los datos fósiles como parte de un Estudio de 2018 sobre la extinción de los grandes mamíferos en manos de humanos y sus ancestros recientes.

«Hasta donde yo sé, esta es la investigación más extensa 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 al menos 66 millones de años, cuando los dinosaurios no aviares acababan de desaparecer, pero los mamíferos aún necesitaban diversificarse en la clase animal dominante que son hoy.

“Es realmente interesante e impresionante”, dijo Gearty, “ver que esta relación persiste incluso cuando tienes otros animales dominantes alrededor.

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

La forma de las cosas por venir

Habiendo catalogado el presente y el pasado del cambio de sentido, Gearty, Lyons y sus colegas se enfocaron en su futuro, o la posible falta de él. Los tamaños promedio de herbívoros y omnívoros se han reducido unas 100 veces desde la aparición de los neandertales y Homo sapiens en los últimos cientos de miles de años, informó el equipo, con el tamaño de los carnívoros cayendo unas 10 veces durante el mismo período. Como resultado, la curva en U que había persistido durante tanto tiempo comenzó a aplanarse notablemente, dijo Gearty.

En este sentido, el equipo proyectó una probabilidad superior al 50% de que varios mamíferos grandes y medianos, incluidos el tigre y el rinoceronte de Java, que dependen de los humanos como sus únicos depredadores, se extingan en los próximos 200 años. Estas extinciones pronosticadas solo exacerbarían la interrupción de la curva en U, dijeron los investigadores, especialmente porque la pérdida de grandes herbívoros podría desencadenar o acelerar la pérdida de los grandes carnívoros que se alimentan de ellos.

«Ciertamente es posible que al sacar a algunos de estos animales de la parte superior (de la curva en U) y al tomar algunos de estos rangos de tamaños corporales, estemos cambiando la forma en que se divide la energía», dijo Gearty. “Esto quizás podría tener repercusiones fundamentales para el medio ambiente y el ecosistema en su conjunto”.

También es posible, concluyeron los investigadores, que la próxima disminución en el 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 son menos estables ahora, 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 en patrones duraderos de estructura de tamaño trófico en vertebrados» 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, Naturaleza Ecología y Evolución.
DOI: 10.1038/s41559-022-01726-x

Gearty y Lyons fueron coautores del 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.