Cambios faunísticos, variación temporal y papel del exoesqueleto en escarabeidos coprófagos

• Autores: Eva Cuesta Moreno
• Directores de la Tesis: Jorge Miguel Lobo (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Rey Juan Carlos ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Malva Isabel Medina Hernández (presid.), David Gutiérrez García (secret.), Rosa Menéndez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Conservación de Recursos Naturales por la Universidad Rey Juan Carlos
• Materias:
  • Ciencias de la vida
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TESEO
• Resumen

  • La Tierra está sufriendo los efectos del cambio global desde hace décadas, pero con una tasa de cambio cada vez mayor: cambio climático, calentamiento global, cambios en los usos del suelo, uso de productos químicos en agricultura y ganadería, entre otros. Todas estas alteraciones afectan directamente a todos los seres vivos, que sobrevivirán en función de su capacidad para adaptarse a los cambios. Los insectos son, de lejos, el grupo animal más exitoso en términos de diversidad, riqueza y abundancia. Y dentro de los insectos destacan los Coleópteros, con más de 360000 especies descritas, habiendo colonizado la gran mayoría de hábitats disponibles. Desde el Pérmico hasta la actualidad, han sido capaces de sobrevivir a diversos cambios ambientales, desde cambios térmicos que incluyen épocas glaciales e interglaciales a cambios en la concentración de los gases atmosféricos. Y, sin embargo, en este punto de su historia evolutiva empieza a hacerse patente un gran declive en sus poblaciones.

    Los coleópteros coprófagos pertenecientes a la súper familia Scarabaoeidea, conforman un taxón con importantes funciones ecológicas, desde la obvia descomposición de los excrementos, a la intervención en los ciclos biogeoquímicos del suelo, la dispersión de semillas o el control de parásitos. Su aportación a los ecosistemas es de gran importancia, pudiéndose incluso tasar económicamente. Sin embargo, nada de esto puede impedir que se vean afectados por los efectos del cambio global. Las principales amenazas para este grupo faunístico son, sobre todo, los cambios en los usos del suelo y en los manejos del ganado. En las últimas décadas la ganadería ha cambiado en prácticamente todos los aspectos posibles: desaparición frente a intensificación, cambio del ganado mixto a especializado y uso de productos químicos antiparasitarios. Pese a que estas sean las principales amenazas documentadas en el último informe de la IUCN (2020), no podemos obviar los efectos que el cambio climático y el calentamiento global pueden tener sobre las especies de animales ectotermos, como es el caso de gran parte de las especies de coleópteros coprófagos.

    Un paso necesario para abordar el efecto de los cambios en el entorno sobre los seres vivos, es el trabajo de campo. Es imprescindible elaborar inventarios exhaustivos de manera periódica, para poder entender cuál es la tendencia de las poblaciones e intentar asociar sus variaciones con los cambios del entorno. Lamentablemente, no son muchos los inventarios o estudios exhaustivos periódicos realizados, y además no existen en insectos protocolos de muestreo estandarizados. Esto dificulta mucho el poder comparar los datos temporalmente. En la Sierra de Guadarrama, en las inmediaciones de la Estación Biológica de El Ventorrillo, se realizó en 1983 un inventario de la fauna coprófaga en un pastizal. En los años 2017-2018, y como trabajo de campo de esta tesis doctoral, se realizó un exhaustivo muestreo en el que se obtuvieron datos de actividad estacional y diaria, así como un registro de las temperaturas del aire en los distintos momentos del día en los que estos escarabajos se mostraban activos. La comparación de este inventario con el de 1983 revela un aumento en la riqueza de especies probablemente a consecuencia de que, por el incremento de temperaturas constatadas en las últimas décadas, aquellas especies anteriormente propias de altitudes inferiores se están desplazando hacia zonas más frescas en el gradiente altitudinal. También se añadieron al inventario del pastizal especies más típicas de zonas boscosas a consecuencia de la forestación que está sufriendo la Sierra de Guadarrama. Los cambios en el entorno no afectan del mismo modo a todas las especies, pues los coleópteros coprófagos escarabeidos son un grupo muy diverso tanto en su morfología como en su biología. Esto hace que sea muy complejo establecer patrones válidos para todas las especies. Sin embargo, parece que, en general son las poblaciones de las especies de talla más grande las que estarían sufriendo un mayor declive (capítulo 2).

    Poder modificar los patrones de actividad estacional y/o diaria podría ser una buena herramienta para mitigar los efectos del calentamiento global. Con el aumento de las temperaturas, las especies podrían ir desplazando sus picos de actividad hacia los momentos del año o del día en los cuales se encuentren sus óptimos de temperatura. De nuevo, para analizar esto sería necesario poder comparar registros de la actividad de las especies a lo largo del tiempo en una misma área. Desafortunadamente, eso no es posible pues no existen esos datos a lo largo del tiempo. La única manera de poder abordar un estudio sobre la plasticidad fenológica en el Sistema Central ha sido analizar todos los muestreos anuales disponibles en la bibliografía. Estos análisis, con los datos de 17 localidades distintas, revelan que esa posible capacidad para el cambio fenológico que permitiría paliar (en parte) las consecuencias del aumento de temperatura no está extendida entre las especies. Sólo en un tercio de las 32 especies examinadas se atisba cierto cambio en la fenología en función de la temperatura (capítulo 3). Otro aspecto examinado ha sido si existe una correlación entre el ritmo de actividad estacional y el diario, de manera que las especies fuesen capaces de modificar su actividad diaria a lo largo del año. Este análisis se ha realizado con los datos tomados en el muestreo anual de la Estación Biológica de “El Ventorrillo”. Los resultados, de nuevo, son poco alentadores. Sólo un tercio de las 34 especies podrían modificar su actividad diaria (capítulo 3). En ambos estudios, parece ser importante la biología de las especies. Las especies endofágicas, que pasan su vida básicamente dentro del excremento, están más expuestas a las condiciones térmicas ambientales. Esto hace que, si detectan condiciones térmicas óptimas puedan comenzar su actividad, siendo estas las especies que presentan mayor variabilidad tanto en la actividad estacional como en la diaria. Por otro parte, las especies hipofágicas, que realizan galerías en el suelo donde pasan gran parte de su ciclo de vida, son más ajenas a las condiciones térmicas exteriores, y sus ritmos de actividad están establecidos más fijamente e independientes de las condiciones ambientales.

    El exoesqueleto de los coleópteros es el más desarrollado de todo el orden de los insectos. Son muchas las funciones que se le atribuyen: función protectora, mecánica, sostén y anclaje del aparato muscular, barrera física, generación de sonidos… En los últimos años se le ha asignado también un papel en la termorregulación de los coleópteros. Este es un aspecto que adquiere real importancia puesto que tendría lugar debido a las propiedades morfoestructurales del exoesqueleto, sin la necesidad de invertir coste metabólico alguno. Uno de los propósitos de este trabajo ha sido estudiar si hay una relación entre la respuesta del exoesqueleto a las radiaciones electromagnéticas y las preferencias ecológicas de las especies. Para ello, se ha realizado un análisis espectrofotométrico en los élitros de siete especies del género Onthophagus. La elección de dichas especies, pone a prueba de manera exigente esa relación entre la respuesta del exoesqueleto y las preferencias ecológicas. Las siete especies no sólo están muy estrechamente emparentadas, sino que son simpátricas, morfológicamente muy parecidas, y sus preferencias ambientales son sólo parcialmente diferentes. Además, se ha estudiado el papel de algunos parámetros morfométricos de los élitros, como su grosor, su área y el porcentaje de manchas oscuras, así como el peso de los coleópteros. De todos ellos, el más relevante parece ser la cantidad de manchas oscuras, teniendo un papel directo en la absorbancia de las radiaciones visibles e infrarrojas cercanas y dificultando a su vez, la transmitancia de éstas. Sin embargo, no ha sido posible encontrar la relación entre la respuesta espectrofotométrica de los élitros y las preferencias ecológicas de las especies (capítulo 5 y 6).

    El calentamiento global y cambio climático es una amenaza real para los conjuntos de coleópteros coprófagos del Sistema Central, y muy probablemente extensible a otras regiones. Una gran parte de las especies no están siendo capaces de adaptar sus patrones de actividad a los momentos del año o del día en los que las temperaturas no sean tan duras para ellos. Todos los resultados indican que, en un futuro no muy lejano, estas poblaciones podrían sufrir grandes cambios en términos de riqueza, composición, diversidad y abundancia.