Están ignorando los páramos de erizos de mar y persiguen a los erizos nutricionalmente rentables en el bosque de algas
Las nutrias marinas han sido reconocidas durante mucho tiempo como un ejemplo clásico de una especie clave, un depredador dominante que mantiene el equilibrio de los ecosistemas de bosques de algas al controlar las poblaciones de erizos de mar, que son voraces herbívoros.
Sin embargo, desde 2014, los bosques de algas marinas de California han disminuido drásticamente, y vastas áreas de la costa donde alguna vez prosperaron las algas marinas ahora son "páramos de erizos", el fondo marino alfombrado con erizos de mar púrpura y poco más. Esto ha ocurrido incluso en la Bahía de Monterey, que alberga una gran población de nutrias marinas.
En 2017, el estudiante graduado de UC Santa Cruz (UCSC), Joshua Smith, se propuso entender por qué. "Aquí en la bahía de Monterey, ahora tenemos un mosaico irregular, con páramos de erizos desprovistos de algas directamente adyacentes a parches de bosque de algas que parecen bastante saludables", dijo Smith. "Queríamos saber cómo ocurrió este brote de erizos de mar donde hay tantas nutrias, cómo respondieron las nutrias y qué significa eso para el destino de los bosques de algas aquí en la costa central".
Trabajando con un equipo de investigadores de nutrias marinas en la UCSC, el Servicio Geológico de EE. UU. y el Acuario de la Bahía de Monterey, Smith realizó estudios submarinos intensivos a lo largo de la península de Monterey durante un lapso de tres años. El estudio se basó en décadas de monitoreo a largo plazo de las poblaciones de nutrias marinas y los ecosistemas de bosques de algas a lo largo de la costa de California.
Los hallazgos de Smith cuentan una fascinante historia de cómo las respuestas de comportamiento de los depredadores y las presas a las condiciones cambiantes pueden determinar el destino de todo un ecosistema.
Comenzó en 2013 con el brote de una misteriosa enfermedad llamada síndrome de desgaste de las estrellas de mar, que diezmó las estrellas de mar a lo largo de la costa oeste. Entre las especies más afectadas se encuentra la estrella de mar girasol (Pycnopodia helianthoides), un importante depredador de erizos de mar. Pero según Smith, ese fue solo uno de los factores que llevaron a un brote masivo de erizos de mar.
"Creemos que varios factores iniciaron el brote de erizos", dijo. "La pérdida de un importante depredador de erizos de mar pronto fue seguida por una disminución en la productividad de las algas marinas debido a factores estresantes climáticos".
Imagen: En este páramo estéril de erizos en la bahía de Monterey, el pastoreo de erizos de mar púrpura ha eliminado las algas y otras algas del arrecife rocoso. Crédito: Michael Langhans
En los bosques de algas marinas, los erizos de mar ocupan principalmente grietas en arrecifes rocosos en el lecho marino donde están protegidos de los depredadores. Trozos de algas marinas caen a la deriva sobre el arrecife como hojas que caen en un bosque, entregando comida directamente a los erizos en sus refugios.
El quelpo prospera donde el agua fría y rica en nutrientes brota a lo largo de la costa desde las profundidades del océano, y el quelpo gigante (la especie dominante en la costa central) puede crecer más de un pie por día en buenas condiciones. En 2014, sin embargo, una ola de calor marina sin precedentes azotó el Pacífico nororiental. Conocida como "la mancha (the blob)", se extendió por la costa oeste desde Alaska hasta California central. Casi al mismo tiempo, un gran evento de El Niño trajo agua caliente a la costa desde el sur.
Con toda esa agua tibia bañando la costa, las tasas de crecimiento de las algas se redujeron drásticamente. Eso significó menos detritos de algas marinas a la deriva en las grietas de los arrecifes, y los erizos de mar comenzaron a emerger en busca de alimento. Sin estrellas de mar alrededor para atacarlos, los erizos cortaron las frondas de algas vivas, convirtiendo los bosques de algas en páramos de erizos.
Imagen: Satélites muestran la dramática reducción de 2008 a 2019 en el área cubierta por bosques de algas marinas (dorado) frente a la costa de los condados de Mendocino y Sonoma en el norte de California. (Imágenes de Meredith McPherson)
"Sucedió muy rápido, antes de que nos diéramos cuenta habíamos perdido más del 80 por ciento de la cubierta histórica de bosque de algas en el norte de California", dijo Smith. "También tuvimos un brote de erizos en la costa central, pero no en la misma medida que en las áreas al norte de San Francisco".
Smith y sus colegas encontraron que las nutrias marinas en la costa central respondieron al brote de erizos aumentando drásticamente su consumo de erizos, comiendo aproximadamente tres veces más erizos de mar que antes de 2014. Gracias a la abundancia de presas (incluido un aumento de mejillones y erizos), la población de nutrias marinas aumentó sustancialmente después de 2014, de aproximadamente 270 a aproximadamente 432 nutrias marinas en la región de Monterrey en el extremo sur de la Bahía de Monterrey.
Sin embargo, los páramos de erizos permanecieron. Una mirada de cerca al comportamiento de búsqueda de alimento de la nutria marina explicó por qué. El equipo de Smith descubrió que las nutrias se estaban alimentando de erizos en los parches restantes del bosque de algas marinas, pero no en los páramos de erizos.
"Es fácil de ver desde la costa, donde bucean repetidamente y se encuentran con erizos de mar", dijo.
El equipo de buceo examinó esos lugares, así como las áreas que no eran el objetivo de las nutrias, y recogió erizos para examinarlos en el laboratorio. Los investigadores encontraron que los erizos de los lechos de algas tenían un valor nutricional mucho más alto que los de los erizos, con gónadas grandes y ricas en energía. En los baldíos, sin embargo, los erizos se mueren de hambre y no valen el esfuerzo de una nutria hambrienta.
Imagen: Un erizo de mar púrpura sano de un bosque de algas tiene grandes gónadas amarillas (imagen superior), mientras que uno de un páramo estéril de erizos está muerto de hambre (abajo), con poco valor nutricional para una nutria marina. Crédito: Michael Langhans
"Algunas personas los llaman erizos zombis", dijo Smith. "Los abres y están vacíos. Así que las nutrias están ignorando los páramos de erizos y persiguen a los erizos nutricionalmente rentables en el bosque de algas".
Al hacer esto, las nutrias marinas están ayudando a mantener saludables esos parches de bosque de algas, que ahora son de importancia crucial para la persistencia de algas gigantes a lo largo de la costa. Las esporas producidas a partir de los parches restantes podrían eventualmente volver a sembrar las áreas estériles y restaurar los lechos de algas marinas.
Sin embargo, las nutrias marinas por sí solas no alterarán los páramos de erizos. Se necesita algún otro factor para eliminar suficientes erizos de los páramos para permitir que crezcan allí nuevas plantas de algas marinas. Smith dijo que otro depredador podría ayudar a derribar la población de erizos, o una enfermedad, o incluso una gran tormenta que traiga grandes olas que arrasen el fondo. Algunos grupos incluso están explorando intervenciones humanas, enviando equipos de buzos voluntarios para eliminar los erizos de mar en un esfuerzo por restaurar los bosques de algas.
Mark Carr, profesor y presidente de ecología y biología evolutiva en UC Santa Cruz, dijo que son sorprendentes las diferencias entre los bosques de algas en las costas sur, central y norte de California. Carr, quien es asesor de Smith pero no coautor del artículo de PNAS, ha estado estudiando los bosques de algas a lo largo de la costa oeste durante años. Dijo que los lechos de algas marinas del sur de California no disminuyeron en la medida que se observa en las costas central y norte.
"La diferencia en el sur de California es que a pesar de que perdieron las estrellas de mar, tienen otros depredadores como la langosta espinosa y la cabeza de oveja de California que pueden controlar las poblaciones de erizos y permitir que persistan los bosques de algas", dijo Carr.
A los lechos de algas marinas del norte de California, en cambio, les ha ido mucho peor. La ausencia de nutrias marinas al norte de San Francisco puede ser un factor, pero es difícil decirlo porque la especie dominante de algas marinas que forman el dosel es diferente, con algas toro (Nereocystis leutkeana) dominantes en el norte y algas gigantes (Macrocystis pyrifera) dominantes en las costas central y sur.
"Es posible que la presencia de una población saludable de nutrias marinas en el norte haya hecho que esos bosques de algas marinas sean más resistentes, pero es difícil especular", dijo Carr. "El papel de un depredador puede ser muy diferente dependiendo de dónde se encuentre".
Los estudios pioneros sobre nutrias marinas y bosques de algas marinas realizados en las Islas Aleutianas por James Estes, ahora profesor emérito de ecología y biología evolutiva en la UCSC, mostraron que a medida que la población de nutrias marinas en las Aleutianas se recuperaba de la casi extinción, las nutrias transformaban los páramos de erizos en bosques de algas marinas a medida que recolonizaban las islas. Pero esas interacciones se están desarrollando de manera diferente en la costa central y podrían tener otro resultado en el norte de California.
"Este estudio no solo afina nuestra comprensión del papel de las nutrias marinas en los bosques de algas marinas, sino que también enfatiza la importancia del comportamiento animal", dijo Smith. "Gran parte de esto se debe al comportamiento: los erizos cambian su comportamiento a la búsqueda activa de alimento y las nutrias eligen cazar erizos sanos en el bosque de algas marinas, y estas interacciones de comportamiento tienen implicaciones para el destino general del ecosistema".
La investigación ha sido publicada el 8 de marzo en Proceedings of the National Academy of Sciences: Behavioral responses across a mosaic of ecosystem states restructure a sea otter–urchin trophic cascade
