11.1: Estudio de especies y poblaciones

Para salvar a una especie de la extinción, es vital tener una firme comprensión de los caracteres distintivos de la especie, es decir, su historia natural. Para obtener esta información de historia natural, se deben considerar 10 factores importantes:

Para salvar a una especie de la extinción, es vital tener una firme comprensión de los caracteres distintivos de la especie, es decir, su historia natural.

• Biología poblacional: ¿Cuántos individuos hay en la población? ¿Cuántos machos, hembras, juveniles, adultos reproductores e individuos después de la edad reproductiva hay? ¿Cuál es la esperanza de vida de la especie? ¿Cómo han cambiado estos aspectos con el tiempo? (véase también el capítulo 9)
• Hábitat: ¿En qué tipo de ambiente se puede encontrar la especie? ¿Cómo cambian estos ecosistemas con el tiempo y el espacio? ¿La especie tiene una historia de vida compleja que requiere múltiples hábitats (por ejemplo, las ranas que viven en tierra generalmente necesitan agua para su reproducción)? ¿Qué factores son importantes para mantener un hábitat adecuado?
• Distribución: ¿En qué parte del mundo se puede encontrar la especie de preocupación? ¿A qué ritmo aumenta o disminuye su distribución? ¿Qué factores impulsan estos aumentos/disminuciones?
• Morfología: ¿Cuáles son los rasgos definitorios, o rango de rasgos, de la apariencia de la especie? ¿Cómo le ayudan a sobrevivir las características morfológicas únicas de la especie? ¿Hay especies estrechamente relacionadas que parezcan similares (es decir, especies crípticas) y con las que se pueda identificar erróneamente?
• Limitación de recursos: ¿Qué tipos de recursos necesita la especie para sobrevivir? ¿Alguno de estos recursos es escaso? ¿La distribución de estos importantes recursos cambia con el tiempo y el espacio?
• Fisiología: ¿Hay algún requisito especial que los procesos físicos y bioquímicos de la especie necesiten para que crezca, sobreviva y se reproduzca? ¿Cuáles son las condiciones en las que es especialmente difícil cumplir con estos requisitos?
• Comportamiento: ¿Cómo actúan o se comportan los individuos (Casilla 11.1)? ¿La especie es sedentaria, nómada o migratoria? ¿Los individuos se agrupan, se dispersan al azar a lo largo de los paisajes o se espacian a distancias regulares? ¿Cómo ayudan estos comportamientos a sobrevivir?
• Genética: ¿Cuánto varían los genes dentro de la especie? ¿Cómo se vincula la genética de la especie con su morfología, fisiología y comportamiento? ¿Hay adaptaciones genéticas locales? ¿La variación genética en los rasgos clave es suficiente para permitir que la especie se adapte a los cambios ambientales? ¿Hay alguna preocupación genética deletérea? (Sección 8.7.1)
• Interacciones biológicas: ¿De qué manera interactúan los individuos de la especie entre sí y con otras especies? ¿Cuáles de estas interacciones son críticas para la supervivencia? ¿Hay competidores, depredadores, parásitos o enfermedades que afecten a la especie?
• Interacciones con humanos: ¿Qué tan sensible es la especie a la actividad humana? ¿Los humanos usan la especie de alguna manera? ¿La especie se cosecha de manera sostenible? ¿La especie está asociada al conflicto entre humanos y vida silvestre (Sección 14.4)?

Recuadro 11.1 El papel pasado por alto de la ecología conductual en la conservación de los mamíferos africanos

Adrian M Shrader

Instituto de Investigación de Mamíferos

Departamento de Zoología y Entomología,

Universidad de Pretoria, Sudáfrica.

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Al considerar el manejo y conservación de animales salvajes, a menudo me vienen a la mente temas vinculados a la ecología poblacional y comunitaria (por ejemplo, capacidad de carga, Hayward et al., 2007a). Esto no es sorprendente, ya que estas disciplinas consideran patrones amplios de dinámica poblacional (por ejemplo, tasas de natalidad y mortalidad), que son claves para lograr objetivos de manejo y conservación. Si bien esta información es necesaria, en muchos casos, no logra explicar los mecanismos detrás de los patrones observados y responder preguntas clave. Por ejemplo, ¿por qué las especies prefieren hábitats específicos? ¿Por qué algunos herbívoros ajustan sus rangos de origen con las estaciones? Para responder a este tipo de preguntas, necesitamos entender la ecología conductual de un animal.

Tomemos por ejemplo el reto de entender los impactos que causan los elefantes dentro de las áreas protegidas. Una forma estándar de evaluar estos impactos es registrar qué especies de árboles están dañadas y cuántos árboles están afectados (por ejemplo, ramas rotas, descortezas) (Boundja y Midgley, 2010). Si bien esto proporciona información sobre los árboles más vulnerables al daño de los elefantes, no explica por qué los elefantes están dañando los árboles. ¿Es porque los árboles son una parte clave de la dieta de los elefantes, o estos árboles son simplemente abundantes en todo el paisaje y en la forma de una manada en movimiento? Para responder a estas preguntas, recurrimos a la ecología conductual. Observando elefantes forrajeros, o caminando por sus caminos de alimentación después de que se hayan ido, podemos determinar la dieta de los animales y generar un índice de aceptabilidad (número comido ÷ número disponible) de cada especie arbórea (Shrader et al., 2012). Estos datos nos permiten comprender mejor las razones detrás del daño del elefante.

Otras situaciones en las que la ecología conductual puede ayudar incluyen reintroducciones, manejo de la población y mitigación de conflictos humano-animal. Por ejemplo, en Sudáfrica, los oribi están amenazados localmente por la pérdida de hábitat y la caza furtiva. Una estrategia de conservación es reubicar a los individuos lejos de las amenazas conocidas. Los oribi son especialistas en pastizales (Figura 11.A) que requieren pastizales cortos y altos, por lo tanto, los sitios de liberación requieren un mosaico de estos hábitats. Además, dentro de los pastizales los oribi perciben los parches boscosos como peligrosos, y tienden a evitar alimentarse a menos de 15 m de ellos (Stears y Shrader, 2015). Si no consideramos cómo los oribi utilizan su entorno, nuestra estimación del hábitat disponible en un sitio de liberación puede ser mayor que el área utilizada. Este error podría reducir el éxito de la reubicación.

Figura 11.A El oribi es un especialista en pastizales que requiere pastizales tanto cortos como altos y tiende a forrajear al menos 15 m de parches boscosos. Fotografía de K. Stears, CC BY 4.0.

En cuanto al manejo poblacional, la ecología conductual es fundamental para la conservación del rinoceronte blanco del sur (Ceratotherium simum simum, NT) en el Parque Hluhluwe-imfolozi, Sudáfrica. Dentro del parque, la política de manejo incorpora el uso del espacio y la ecología social de los rinocerontes para facilitar la regulación poblacional (es decir, dispersión). Para ello, la población puede crecer en el núcleo central del parque. Cuando el número de rinocerontes aumenta demasiado en el núcleo, los individuos se dispersan naturalmente en las áreas circundantes de baja densidad, momento en el que son capturados por oficiales de vida silvestre y transportados a otras áreas. Así, el comportamiento de los rinocerontes en sí mismo se utiliza para indicar cuándo hay demasiados individuos dentro del parque cercado (Linklater y Shrader, 2017).

Por último, la ecología conductual ha ayudado a reducir el conflicto entre humanos y elefantes, entendiendo que los elefantes tienen miedo a las abejas y evitarán alimentarse cerca de ellas. Para capitalizar este miedo, se diseñaron y construyeron cercas que incorporan colmenas alrededor de campos agrícolas en el norte de Kenia, lo que ayudó a reducir el daño a los cultivos por asaltos de elefantes. De las 32 incursiones registradas en la zona, solo una estuvo en una finca con cerco de colmena (King et al., 2011). Estos ejemplos muestran cómo la ecología conductual puede apoyar, expandir y fortalecer el manejo y conservación de la vida silvestre. Estos mismos principios se pueden aplicar para proteger una amplia gama de animales en África y en otros lugares.

Comprender la historia natural de una especie informa directamente las estrategias de conservación. Por ejemplo, si sabemos dónde ocurre una especie y cuáles son sus necesidades de hábitat, estamos en una mejor posición para priorizar qué áreas necesitan ser protegidas o cómo es necesario restaurar los ecosistemas. De igual manera, si sabemos que falta un recurso alimentario importante, tal vez durante una sequía o por actividades humanas, los conservacionistas podrían proporcionar alimentación suplementaria hasta que el recurso limitante se haya recuperado (Figura 11.2). Dependiendo de la especie en cuestión, algunos factores juegan un papel más importante que otros. Por ejemplo, el manejo de un brote de enfermedad puede desempeñar un papel más importante en la conservación de un ave migratoria generalizada (que puede propagar enfermedades a otras especies), mientras que el manejo de la diversidad genética puede desempeñar un papel más destacado en la conservación de una pequeña población de peces restringida a una sola lago. Para muchas especies extendidas, diferentes factores afectan a diferentes subpoblaciones. En tales casos, cada subpoblación podría necesitar ser manejada como su propia unidad evolutiva significativa (UDE; ver por ejemplo Dubach et al., 2013) para retener adaptaciones locales únicas y marcadores genéticos.

Figura 11.2 En algunas zonas donde la disminución de los suministros de alimentos amenaza a las poblaciones de buitres, los conservacionistas están complementando sus dietas colocando cadáveres en “restaurantes buitres”. Estos restaurantes buitres suelen depender de la cooperación con los agricultores locales que donan ganado que ha muerto. Fotografía de Hoedspruit Centro de Especies Amenazadas, CC BY 4.0.

Obtención de datos de historia natural

Los conservacionistas confían en varios recursos y técnicas para obtener información de historia natural. Los pasos iniciales a menudo implican revisar la literatura publicada e inédita para comprender lo que se sabe (y no se sabe) sobre una especie. Las revisiones de literatura tienen algunos inconvenientes: pueden llevar mucho tiempo, pueden revelar información contradictoria y pueden carecer de información crítica relevante para un área local o población específica. Por esta razón, y especialmente cuando las decisiones deben tomarse bajo horarios ajustados, los biólogos de conservación pueden necesitar acelerar su revisión inicial de especies mediante la obtención de información de historia natural de expertos en la materia que estén familiarizados con la especie o ecosistema de preocupación.

Los biólogos de la conservación están reconociendo cada vez más la importancia del conocimiento ecológico tradicional, información detallada que la gente rural tiene sobre las especies que los rodean.

Los biólogos de la conservación también están reconociendo cada vez más la importancia del conocimiento ecológico tradicional (TEK), información detallada que la gente rural tiene sobre la ecología, el comportamiento y la distribución de las especies alrededor de donde viven (Shackeroff y Campbell, 2007; Brook y McLachlan, 2008). Por ejemplo, si bien las termitas a menudo son consideradas una plaga por las personas que viven en entornos urbanos, los científicos dependen cada vez más de TEK para comprender las importantes contribuciones de las termitas a la seguridad alimentaria para la salud humana, así como para aprender sobre métodos ecológicos sustentables para su control cuando sea necesario ( Sileshi et al., 2009).

Si bien las revisiones de literatura, las opiniones de expertos y el conocimiento ecológico tradicional son importantes primeros pasos para recopilar información de historia natural, el método más confiable sigue siendo el trabajo de campo, donde múltiples individuos de la población de interés en el área de interés se observan repetidamente a lo largo del tiempo. De hecho, la mayor parte de la información de historia natural que tenemos hoy en día fue obtenida durante la toma de notas detalladas por naturalistas, biólogos que dedican gran parte de su tiempo a comprender mejor el mundo natural, en el campo.

Desafortunadamente, todavía hay grandes brechas en nuestra comprensión del mundo viviente. En consecuencia, un gran número de especies amenazadas, incluyendo grupos más conocidos (por ejemplo, reptiles, Tolley et al., 2016), carecen de los tipos de datos necesarios para garantizar que podamos darles la mejor oportunidad de supervivencia. Llenar estos vacíos también es cada vez más difícil ya que es costoso y a veces logísticamente imposible (o peligroso) para los naturalistas pasar un periodo prolongado en el campo. También hay una compensación en la amplitud y profundidad de la recolección de datos posible: cuanto más área se cubre, menos detallados son los datos; por el contrario, cuando se recopilan datos más detallados, el alcance del estudio se limita por limitaciones logísticas. Además, también hay un límite en el número de organismos que un observador individual puede estudiar en cualquier momento.

Los recientes avances tecnológicos han aumentado considerablemente nuestra capacidad para superar las limitaciones logísticas que impiden el trabajo de campo de conservación. Uno de los desarrollos más útiles involucra la miniaturización (y costos reducidos) de dispositivos biológicos transportados por animales, como radiotelemetría y etiquetas GPS (Kays et al., 2015). Anteriormente reservados para proyectos con grandes subvenciones que se centraban en animales grandes, los grandes dispositivos torpes de hace algunas décadas han dado paso a dispositivos lo suficientemente pequeños como para caber cómodamente en animales tan pequeños como escarabajos y ranas. Algunos dispositivos biológicos ahora también funcionan con energía solar y transmiten datos a través de satélites de observación de la Tierra en tiempo real, lo que permite a los investigadores rastrear los comportamientos de varios organismos a la vez desde la comodidad de sus oficinas. Aún mejor, algunas tecnologías de rastreo también recopilan datos ambientales y datos de movimiento simultáneamente, lo que nos permite comprender mejor cómo la vida silvestre responde a las cambiantes condiciones ambientales. Estos nuevos y sofisticados conjuntos de datos se pueden usar para comprender mejor las amenazas a las especies (por ejemplo, Scantlebury et al., 2014; Childress et al., 2016) e informar el manejo de áreas protegidas (por ejemplo, Maxwell et al., 2011).

El modelado de distribución de especies (SDM), también conocido como modelado de nicho ambiental, se está volviendo cada vez más popular para determinar la distribución de una especie y las necesidades de hábitat. Los SDM superponen los datos de ubicación de especies obtenidos durante el trabajo de campo o mediante dispositivos biológicos, sobre una selección de variables ambientales relevantes (por ejemplo, cobertura forestal, elevación, tipo de suelo) utilizando software GIS, después de lo cual algoritmos especiales de modelización estiman el nicho ecológico y la distribución de la especie (Figura 11 .3, véase también la Figura 10.3). Esta información permite a los biólogos de conservación identificar parches de hábitat previamente desconocidos (que pueden representar poblaciones no descubiertas y desprotegidas) o hábitats vacíos (que pueden ser utilizados en translocaciones, ver Sección 11.2). El atractivo de los SDM radica en la disponibilidad de paquetes de software fáciles de usar que pueden usar conjuntos de datos muy limitados. Por ejemplo, un estudio de África Occidental combinó con éxito datos de encuestas de mercado y SDM para determinar el potencial de extracción sustentable de 12 especies de plantas medicinales (van Andel et al., 2015). Otro estudio utilizó SDM para desarrollar una imagen holística de la diversidad y los patrones de endemismo de casi todas las 250 especies de murciélagos africanos (Herkt et al., 2016). Si bien el modelado de distribución ofrece herramientas de conservación muy útiles, es importante conocer las diferentes técnicas bajo la guía de un experto para evitar cometer errores costosos (McPherson et al., 2006; Pearson et al., 2006).

El modelado de distribución de especies, también conocido como modelado de nicho ambiental, se está volviendo cada vez más popular para determinar la distribución de una especie y las necesidades de hábitat.

Figura 11.3 Un modelo de distribución de especies en el rango global del gorila del Grauer. Las áreas moradas y verdes indican hábitat potencialmente adecuado, mientras que las áreas amarillas y rojas indican hábitat inadecuado. El análisis resaltó que el gorila se encuentra en bosques de gran altitud alejados de la actividad de deforestación. El mapa también muestra qué áreas deben ser salvaguardadas para asegurar la supervivencia de la especie. Fuente: Plumptre et al., 2016, CC BY 4.0.

La experimentación ofrece métodos poderosos para comprender mejor las teorías e hipótesis en competencia, y para obtener información sobre cómo las acciones específicas de manejo pueden influir en la dinámica de la población. La experimentación a menudo se asocia con ambientes controlados como los laboratorios; sin embargo, esto a menudo es imposible y a veces incluso poco ético para realizar experimentos de laboratorio en especies amenazadas. En cambio, los investigadores de conservación pueden optar por experimentos naturales, lo que permite que la especie o población objetivo sea estudiada en su ecosistema natural.

Un estudio de cronosecuencia es un tipo especial de experimento natural que supera el compromiso a largo plazo que algunos estudios requieren para lograr resultados significativos. También llamados experimentos espacio-por-tiempo, los estudios de cronosecuencia nos permiten inferir tendencias a largo plazo a lo largo de un corto período de estudio utilizando sistemas de estudio que comparten cualidades similares pero que envejecen de manera diferente. Los estudios de cronosecuencia son particularmente populares cuando se estudian proyectos de restauración ecológica (Sección 10.3) ya que algunos procesos ecológicos a menudo requieren muchas décadas para desarrollarse (Bonnell et al., 2011). En uno de esos ejemplos, los biólogos de conservación necesitaron solo tres veranos de encuestas de vegetación para mostrar que algunas especies recolonizan bosques de dunas costeras en el Hotspot de Biodiversidad de Maputaland-Podoland-Albany solo después de 100 años desde la perturbación (Wassenaar et al., 2005).

A veces, a pesar de sus mejores esfuerzos, los biólogos aún pueden fallar (o no tener tiempo suficiente) para obtener información de historia natural muy necesaria durante un período crítico. Para superar tal desafío, los biólogos han utilizado, en ocasiones, información de historia natural de una especie sustituta (que es diferente de las especies sustitutas, Sección 13.3.5) para llenar vacíos de datos para una especie rara (Caro et al., 2005). Un ejemplo de esta aplicación proviene de Estados Unidos donde los investigadores utilizaron observaciones conductuales de una mariposa común para predecir la dispersión de otra mariposa estrechamente relacionada que era demasiado rara para estudiarla adecuadamente (Hudgens et al., 2012). Es importante señalar que el uso de información de especies sustitutas sí tiene serios límites (Henry et al., 2019). Por ejemplo, considerando que diferentes poblaciones de una sola especie pueden tener necesidades y adaptaciones ambientales muy diferentes, el uso de datos de una especie diferente puede ser incluso menos útil. Por lo tanto, se debe tener cuidado al usar datos de especies sustitutas con el adecuado reconocimiento de los supuestos e incertidumbre que este enfoque agrega a la investigación.