NeoFronteras

Organización ecológica en el Cámbrico

Área: Ecología,Paleontología — jueves, 8 de mayo de 2008

Los ecosistemas del Cámbrico tenían una organización muy similar a la que tienen los ecosistemas modernos.

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El dibujo representa a un superdepredador de la época, Anomalocaris, persiguiendo una presa, un trilobites Olenoides. Las flechas indican sus posiciones en el grafo. Foto: Sam Gon III de www.trilobites.info.

¿Fue el mundo Cámbrico tan complejo como el actual desde un punto de vista ecológico aunque las especies que lo poblaron sean muy distintas a las actuales? Según un estudio reciente, que ha conseguido reconstruir los detalles de la red alimentaria de la época, la ecología de aquel entonces es muy moderna. El estudio sugiere que las relaciones tróficas de esas criaturas marinas de hace 500 millones de años eran extraordinariamente similares a las actuales.
La red alimentaria o trófica representa las interacciones de alimentación entre las distintas especies de un hábitat. Es como la cadena alimentaria sólo que más compleja y realista. Puede ser representada por un grafo. El descubrimiento de las regularidades fuertes y duraderas en las que las redes se organizan puede ayudar a entender la historia de la evolución de la vida y podría proporcionar un mejor entendimiento de la ecología moderna, tal que por ejemplo cómo responderán a las extinciones e invasiones los ecosistemas.
Un equipo multidisplicinar de científicos de diversas instituciones dirigidos por la ecóloga Jennifer Dunne del Instituto Santa Fe estudiaron las redes tróficas de las criaturas marinas del Cámbrico disponibles en el registro fósil. En esa época hubo una explosión de vida compleja en la que surgieron multitud de planes corporales a partir de los cuales evolucionaron casi todas las formas de vida animal conocidas. Entre ellos también había extrañas criaturas que terminaron extinguiéndose.
Estos científicos desarrollaron un software que reconstruye en tres dimensiones las redes tróficas y las representa en forma de grafos para su ulterior análisis y visualización (ver fotos).
Recopilaron datos de fósiles de hace 505 millones de años encontrados en Burgess Shale (Canadá) así como otros de hace 520 millones de años de Chengjiang Shale (China). Ambos yacimientos son únicos porque presentan fósiles exquisitamente bien conservados, incluso de animales de cuerpo blando, de una gran variedad de animales.
Determinaron quien se comía a quien basándose en una variedad de pistas e indicadores, como ocasionalmente el contenido fosilizado del aparato digestivo de los depredadores. Aunque la mayoría de las veces infirieron esto mismo basándose de las partes anatómicas que tenían los fósiles, como garras, grandes ojos, bocas dentadas, etc. Así por ejemplo, Anomalocaris canadensis, un animal inusual sin descendientes modernos, era un formidable depredador de trilobites y otros artrópodos, ya que además de los rasgos anatómicos enumerados anteriormente dejaba sobre los cuerpos de sus víctimas las marcas características de sus mordiscos. Algunas de estas víctimas se fosilizaron y han llegado hasta nosotros para ser estudiadas.
Es muy interesante que se puedan inferir relaciones ecológicas a partir de restos fósiles.
Para comparar la organización cámbrica con los modernos ecosistemas, el equipo de científicos usó métodos para el estudio de la estructura de la red que incluía nuevas aproximaciones a la hora de analizar incertidumbres en los datos fósiles. Su representación en forma de grafo se puede ver a continuación:

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Los vértices del grafo (las esferas) representan especies o grupos de especies y las aristas (líneas) entre ellos muestran la relación de alimentación. Se representan para los dos yacimientos fósiles del Cámbrico considerados. Muchos aspectos de la estructura de esta red ecológica son similares a la arquitectura de las modernas redes de alimentación. Foto: N. D. Martinez, R. J. Williams.

Aunque los paleontólogos siempre han sabido que las redes tróficas son importantes, carecían de un método riguroso de estudio de las mismas para tiempos remotos.
En este trabajo han mostrado que se puede reconstruir una red alimentaria antigua y que se puede comparar con las modernas, abriendo nuevos caminos en Paleoecología.
Estos investigadores se vieron sorprendidos al ver que la mayor parte de la estructura básica de la red trófica parece que terminó siendo estable durante la fase inicial de la explosión del Cámbrico.
La red trófica cámbrica comparte muchas similitudes con las modernas redes, como por ejemplo se podría citar que tienen el mismo número de especies que son omnívoras o caníbales, o la misma distribución de cuántos tipos de presas tiene cada especie predadora. Semejantes regularidades (y sus diferencias) se hacen evidentes sólo cuando se considera la variación en el número de especies y las relaciones dentro de la red.
Aunque también hay algunas diferencias respecto a las redes modernas, particularmente en los datos procedentes de Chengjiang Shale, en general no importa qué especies, qué ambiente o qué historia evolutiva se tenga, uno al final verá los mismos patrones alimenticios en la red de turno.
Lo que los investigadores desconocen es por qué las redes tróficas de diferentes hábitats y separadas por una inmensa distancia temporal comparten estas regularidades y similitudes. Podría ser que la evolución de las especies, dentro de una comunidad ecológica, termine llegando a un nivel determinado donde se tienen siempre los mismos patrones. Esto se podría deber, por ejemplo, a la limitación del número de especies por los depredadores a través de una presión de selección que resulte en extinciones. O quizás los patrones podrían reflejar una configuración dinámicamente consistente de especies interactuantes, o quizás podría deberse a limitaciones físicas en cómo los recursos fluyen a través de la red ecológica.
Responder a estas cuestiones abrirá un nuevo campo en la intersección entre Ecología, Evolución y Física que podría proporcionar una perspectiva valiosa para la Ecología de hoy en día. Según uno de los investigadores, este estudio sería un excelente ejemplo de cómo los métodos computacionales pueden ser usados como parte de un estudio interdisciplinar para ayudar a la obtención de resultados novedosos. Gracias a saber mejor cómo funcionaban los ecosistemas del pasado quizás podamos comprender y mitigar lo que está pasando y pasará en los ecosistemas del presente y del futuro.

Fuentes y referencias:
Santa Fe Institute.
Nota en Eureka Alert.
Compilation and Network Analyses of Cambrian Food Webs (abierto).

Libro: “La vida maravillosa” de Stephen J. Gould.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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6 Comentarios

  1. Petrus:

    Este es un comentario pesimista. Habitar un planeta donde la ley básica de los seres vivos parece ser “comer o ser comido”, aunque uno pertenezca a la especie predadora y omnívora por excelencia, me produce una cierta tristeza.
    No se si existirá otra posibilidad de organización donde la vida se sustente de materia inorgánica, por ejemplo, o de energía pura, como luz. Eso nos llevaría a unas relaciones entre los seres vivos muy distintas a las terrícolas.
    Desde luego, si hemos evolucionado desde el Cámbrico de alguno de esos feroces bichejos deformes, no es extraño que aparezcan en nosotros instintos predadores. Mientras podamos mantenernos en el vértice de la pirámide, menos mal…

  2. NeoFronteras:

    Probablemente fue la depredación la que obligó a que surgieran formas de vida compleja. Gracias a esa depredación finalmente aparecimos sobre este planeta. Sin esas relaciones interespecíficas complejas (también las no depredativas como las relaciones de cooperación y las simbiosis) en este planeta probablemente sólo habría ahora cianobacterias captando la luz del Sol, tal y como ocurrió durante miles de millones de años.
    Quizás la Tierra sea el único planeta de la galaxia con una vida tan compleja que al final haya dado existencia a unos seres capaces de meditar sobre el bien y sobre el mal, sobre por qué unos microorganismos se llevaron a Mozart, sobre por qué su civilización se asienta sobre víctimas propiciatorias o sobre simplemente su puesto en el Universo. Un Universo que es sordo y ciego a sus sufrimientos, indiferente a sus anhelos y deseos, pero que a través de estos seres, en una extraña paradoja, toma conciencia de su propia existencia.
    Y es que hay preguntas a las que la ciencia simplemente no puede contestar. A veces sólo nos conformamos con esquivar a la muerte una vez más para así robar a la nada, a la inexistencia, un día extra en el que intentar contestarlas.

  3. Javier:

    Preguntar esto después de cómo empezaron estos comentarios me parece de mal gusto. Pero nos guste o no, para que estemos aquí, algo tubo que morir.
    Cuando una de las lineas hace un círculo y regresa a la misma esfera ¿significa que esa especie era caníbal?

  4. NeoFronteras:

    Sí, los bucles significarían casos de canibalismo. Aunque hay casos de canibalismo entre artrópodos en la actualidad (la mantis religiosa, algunas especies de arañas, etc.), también se da en vertebrados, aunque generalmente circunscritos a casos de crías comidas por adultos.

  5. joselito:

    “Lo que los investigadores desconocen es por qué las redes tróficas de diferentes hábitats y separadas por una inmensa distancia temporal comparten estas regularidades y similitudes”
    Los patrones son el reflejo de los procesos; entonces y ahora procesos como la depredación, competencia, etc son los mismos.
    No hay que separar procesos físicos y biológicos, siempre interactúan. No me parece sorprendente, todo lo contrario, era de esperar.
    Saludos.

  6. NeoFronteras:

    Que esas “constantes” ecológicas sean casi las mismas es significativo y sorprendente. Téngase en cuenta que hablamos de una distancia evolutiva de 500 millones de años y las especies de entonces eran muy diferentes de las actuales. Por ejemplo, en esa época no había ni peces.
    Debe de haber en la dinámica física de los sistemas ecológicos una manera en la que esas “constantes” son conservadas a lo largo del tiempo para sistemas más o menos estacionarios. Digamos que el sistema se ajusta hasta que agota todos los nichos y funciones posibles que un sistema ecológico complejo puede permitir. Aunque esto es sólo una hipótesis más o menos arriesgada.

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