La ecología de las islas es el estudio de los organismos insulares y sus interacciones entre sí y con el medio ambiente. Las islas representan casi 1/6 de la superficie terrestre total de la Tierra, [1] sin embargo, la ecología de los ecosistemas insulares es muy diferente de la de las comunidades continentales. Su aislamiento y la alta disponibilidad de nichos vacíos conducen a una mayor especiación . Como resultado, los ecosistemas insulares comprenden el 30% de los puntos críticos de biodiversidad del mundo , el 50% de la diversidad tropical marina y algunas de las especies más inusuales y raras. [2] Muchas especies aún siguen siendo desconocidas.
La diversidad de especies en las islas se ve muy afectada por actividades humanas como la deforestación y la introducción de especies exóticas . En respuesta, los ecólogos y los administradores están dirigiendo su atención hacia la conservación y restauración de las especies insulares. Debido a que son sistemas simples, las islas brindan una oportunidad para estudiar procesos de extinción que pueden extrapolarse a ecosistemas más grandes.
Las islas son lugares atractivos para la investigación ecológica porque ofrecen claros ejemplos de evolución en acción y muestran patrones interesantes de colonización, adaptación y especiación.
Las islas están rodeadas de agua y pueden o no existir como parte de una masa continental. Las islas oceánicas surgen debido a la actividad volcánica o al crecimiento de arrecifes, y generalmente se hunden con el tiempo debido a la erosión y los cambios en los niveles del mar. [1] Cuando surgen islas, pasan por el proceso de sucesión ecológica a medida que las especies colonizan la isla (ver teoría de la biogeografía de islas ). Las nuevas especies no pueden inmigrar por tierra, y en su lugar deben llegar por aire, agua o viento. Como resultado, los organismos con altas capacidades de dispersión , como las plantas y las aves, son mucho más comunes en las islas que los taxones de dispersión deficiente, como los mamíferos. [1] Sin embargo, algunos mamíferos están presentes en las islas, presumiblemente nadando o viajando en "balsas" naturales que son arrastradas desde el continente.
De las especies que llegan, solo algunas podrán sobrevivir y establecer poblaciones. Como resultado, las islas tienen menos especies que los hábitats continentales. Las poblaciones de las islas son pequeñas y presentan una baja variabilidad genética (véase el efecto fundador ), pero están aisladas de los depredadores y competidores con los que evolucionaron inicialmente. Esto puede conducir a un proceso llamado liberación ecológica , en el que una especie se libera de sus interacciones comunitarias ancestrales y luego coloniza nuevos nichos.
En respuesta a estas presiones ecológicas cambiantes, las especies insulares pueden volverse mucho más dóciles que sus contrapartes continentales, y pueden crecer más grandes (ver gigantismo insular ) o más pequeñas (ver enanismo insular ). Algunas de estas adaptaciones únicas se reflejan en especies insulares carismáticas como el hipopótamo malgache , el dragón de Komodo o los mamuts pigmeos . Aunque las tortugas gigantes de las Islas Galápagos y las Seychelles (la tortuga de Galápagos y Aldabrachelys respectivamente) a veces se dan como ejemplos de gigantismo insular, [3] ahora se piensa que representan las últimas poblaciones restantes de tortugas gigantes históricamente extendidas, es decir, el gigantismo es un rasgo ancestral que ocurrió en ausencia de presiones de selección insular. El conjunto de diferencias en morfología , ecología , fisiología y comportamiento de las especies insulares en comparación con sus contrapartes continentales se denomina síndrome de la isla . [4] [5]
Después de la inmigración, las aves y algunos reptiles o mamíferos tienden a volverse más grandes y depredadores, [6] mostrando una competencia intraespecífica relajada . [7] En el caso de los mamíferos, las especies pequeñas aumentarán de tamaño y las especies grandes disminuirán de tamaño. [8] Esto se conoce como la "regla de la isla" y se sugiere para minimizar el gasto de energía. [9]
Otras adaptaciones a la vida en las islas incluyen una mayor poiquilotermia , [9] un comportamiento antidepredador relajado, [10] [11] y una selección sexual reducida [12] en los animales, y una pérdida de defensas herbívoras [13] y una dispersión reducida [14] en las plantas.
La formación de nuevas islas y su aislamiento del continente proporciona muchos nichos desocupados a los que las especies pueden adaptarse. Dado que la inmigración de depredadores y competidores es limitada, muchos organismos pueden persistir en estos nuevos nichos. Esto da como resultado una alta incidencia de endemismo , donde las especies son exclusivas de un área localizada. Por ejemplo, el 50% de las áreas de aves endémicas se encuentran en islas. [2]
El endemismo es a menudo el resultado de la radiación adaptativa . [1] La radiación adaptativa se produce cuando una sola especie coloniza un área y se diversifica rápidamente para llenar todos los nichos disponibles. Un ejemplo común es el conjunto de especies de pinzones documentado por Charles Darwin en las Islas Galápagos . Los pinzones de Darwin exhibieron radiación adaptativa al desarrollar diferentes tamaños de pico para explotar la diversidad de semillas presentes en las diferentes islas.
Debido a que la distribución de estas poblaciones está limitada por sus hábitats insulares, tienden a tener menos individuos que sus contrapartes continentales y una menor variación genética. Esto, junto con los factores conductuales y ecológicos mencionados anteriormente, hace que las especies insulares sean más vulnerables a la extinción. [1]
La supervivencia de las especies en las islas depende de factores como la selección natural , la variación genética, las perturbaciones naturales (huracanes, erupciones volcánicas) y las perturbaciones provocadas por el hombre (especies introducidas, pérdida de hábitat ). Las perturbaciones provocadas por el hombre tienden a ser la principal causa de mortalidad, y comprender las causas de la extinción facilita los esfuerzos de conservación.
El desplazamiento de los seres humanos a las islas ha provocado la rápida extinción de especies nativas de las islas, ya sea por la caza, la destrucción del hábitat o la introducción de especies .
Muchos animales grandes de las islas han sido cazados hasta su extinción por los seres humanos. Un ejemplo bien conocido es el dodo , que alguna vez se encontró en la isla de Mauricio . [15] Evolucionó hasta volverse grande, no volador y dócil, y posteriormente fue llevado a la extinción por los seres humanos y los depredadores introducidos.
El agotamiento de los recursos naturales puede tener efectos dramáticos en la ecología de las islas. En la Isla de Pascua , la destrucción de los bosques por parte de los seres humanos no sólo provocó una pérdida generalizada de especies, sino también el colapso de la civilización isleña. [16]
En la actualidad, hay más de 500 millones de personas en islas, todas ellas dependientes de los recursos locales, ya sea directamente (uso tradicional) o indirectamente (ingresos del ecoturismo). El crecimiento demográfico y el desarrollo dan lugar a una gran deforestación , contaminación y sobreexplotación . La sobreexplotación de la fauna oceánica es especialmente preocupante, ya que las especies de peces de los arrecifes de coral son una fuente importante de alimento para las poblaciones de las islas.
Los seres humanos han contribuido a la globalización y han reducido el aislamiento efectivo de las comunidades insulares, lo que ha permitido la invasión de especies exóticas. Esto puede tener un profundo efecto sobre las especies nativas. En Guam , la serpiente arbórea parda introducida se comió casi todas las especies de vertebrados nativos hasta extinguirse. Los gatos y perros salvajes también han disminuido en gran medida las poblaciones de vertebrados nativos en las islas, tanto por depredación como por enfermedades. Los ungulados introducidos son otra gran amenaza, ya que pastan en la vegetación nativa y pueden destruir bosques enteros. [17] Las hierbas exóticas pueden competir con las especies nativas del sotobosque y aumentar el riesgo de incendios. [18] Por último, los insectos sociales como las hormigas también causan problemas importantes. [19]
Las especies no autóctonas introducidas en las islas pueden tener efectos profundos en el ecosistema de una isla, más que las especies no autóctonas introducidas en tierra continental (Platenberg). El mayor impacto de las especies introducidas y no autóctonas en las islas se debe en gran medida a los menores niveles de biodiversidad (Platenburg et al.). La biodiversidad en las islas se ve especialmente amenazada por la tala, la caza, la pesca y la recolección de plantas. Sin embargo, la vulnerabilidad de las islas a las especies introducidas también se debe a las diferencias agrícolas, económicas y sanitarias en comparación con la tierra continental (Russel et al.).
La menor superficie terrestre y el menor tamaño de las poblaciones de las islas en comparación con los continentes crean una mayor vulnerabilidad a los impactos de las especies introducidas (Russel et al.). Las especies introducidas impactan negativamente los ecosistemas a través de interacciones depredador-presa alteradas que pueden causar daño o incluso la extinción local de las poblaciones de especies nativas (Towns et al.). Hay muchos ejemplos de especies animales como aves, reptiles e insectos acuáticos que se ven perjudicados por la introducción de depredadores como ratas, gatos y hormigas. Por ejemplo, las aves marinas en las islas de Hawái se ven afectadas por depredadores no nativos como las lechuzas y las hormigas. En una colonia en Hawái, al menos el 20% de los huevos de pardela de cola de cuña fueron capturados por minás, aves de plumaje oscuro de la familia de los estorninos (Towns et al.). También en Hawái, más de cuarenta y cuatro especies de hormigas introducidas, especialmente hormigas de fuego tropicales, causaron detrimentos al crecimiento de los polluelos de pardela, como la pérdida de tejido en sus patas (Towns et al.).
Otros ejemplos de especies de alto impacto para los ecosistemas insulares son la rana arbórea cubana y el sapo de caña, que se introdujeron en las Islas Vírgenes de los Estados Unidos en diversas circunstancias (Platenberg). La rana arbórea cubana ha estado presente en las Islas Vírgenes de los Estados Unidos desde que llegó accidentalmente en un barco de carga en la década de 1970 (Platenberg). La rana arbórea cubana es conocida por su capacidad de sobrevivir en condiciones duras y es muy adaptable, ya que come una amplia variedad de organismos (Platenberg). Las poblaciones de ranas nativas y lagartijas anolis han disminuido, probablemente debido a la interferencia de la rana arbórea cubana (Platenberg). A diferencia de la introducción accidental de la rana arbórea cubana, el sapo de caña se introdujo deliberadamente para controlar las plagas agrícolas (Platenberg). Al igual que la rana arbórea cubana, el sapo de caña también es omnívoro. Los renacuajos del sapo de caña compiten por los recursos limitados de agua dulce con la rana de labios blancos, una especie nativa, lo que limita sus recursos (Platenberg). En general, cuando la introducción de una especie no nativa provoca la extinción, el ecosistema sufre pérdidas en algunos niveles tróficos (Platenberg). Por ejemplo, los herbívoros vertebrados propensos a la extinción modifican la función del ecosistema en las comunidades vegetales. Este fenómeno se observa en Nueva Zelanda, donde la pérdida de especies de aves puede haber modificado la dinámica de las comunidades vegetales inducidas por las aves y haber afectado a la abundancia de plantas forestales (Platenberg).
También en Nueva Zelanda, los pequeños mamíferos depredadores, como los roedores, tienen poco efecto directo sobre la vegetación, pero tienen un mayor efecto sobre la fauna de las islas a través de la extinción y el desplazamiento (Wood et al.). Por ejemplo, se pensaba que las ratas del Pacífico estaban causando la extinción local de grandes lagartos nocturnos que habitan en el suelo, y se suponía que tenían un efecto mínimo sobre las especies diurnas, las que duermen de noche, como los eslizones costeros (Wood et al.). Sin embargo, en los lugares donde se eliminaron las ratas del Pacífico, las poblaciones de eslizones costeros cambiaron rápidamente, lo que indica que se ha subestimado el impacto de las ratas (Wood et al.).
La pérdida de una especie clave, una especie de la que dependen todas las demás especies del ecosistema, como las aves marinas, también puede tener efectos significativos (Towns). Las aves marinas son esenciales para la estructura del ecosistema porque transportan grandes cantidades de nutrientes a los ecosistemas y excavan en los suelos, lo que ayuda a la vegetación (Towns). Sin embargo, desde que los seres humanos se establecieron, las comunidades de aves marinas se han visto gravemente afectadas en las islas de todo el mundo (Towns). Si bien algunas especies exóticas pueden desempeñar funciones ecológicas similares a las de las especies extintas, hay muchas funciones que otras especies no pueden cumplir. Por lo tanto, las especies exóticas similares no ofrecen un reemplazo completo para las especies extintas en la comunidad (Towns). Incluso si el número de especies introducidas en una isla es aproximadamente el mismo que el número de especies extintas, los rasgos ecológicos no son lo suficientemente comparables como para compensar las pérdidas (Towns).
El calentamiento global se está convirtiendo en una de las principales causas de la pérdida de especies en las islas. Esto puede deberse al aumento del nivel del mar , la intrusión de agua salada en hábitats de agua dulce o la incapacidad de las especies para adaptarse al aumento de las temperaturas y a los fenómenos meteorológicos extremos. Las especies vegetales son especialmente susceptibles. [20] En zonas más aisladas, como las islas del océano Austral, los efectos indirectos, como las especies invasoras y el calentamiento global, pueden influir más en las poblaciones que la sobreexplotación, la contaminación y la pérdida de hábitat . [21]
Las actividades humanas y la introducción de especies no autóctonas suelen provocar cascadas tróficas , en las que los efectos directos sobre una especie dan lugar a efectos indirectos sobre otras especies de la cadena alimentaria. Un ejemplo es el de la isla de Santa Cruz , en las islas del Canal de California , donde el envenenamiento con DDT redujo las poblaciones de águilas calvas . Esto, junto con la abundancia de cerdos salvajes introducidos como presa, permitió que las águilas reales colonizaran la isla y sustituyeran a las águilas calvas. Sin embargo, las águilas reales también se comieron a los zorros nativos de la isla . Los niveles de población de zorros disminuyeron hasta casi extinguirse, mientras que las poblaciones de zorrillos aumentaron debido a la menor competencia con los zorros.
Como los ecosistemas insulares son autónomos, debería ser posible mitigar muchas de las amenazas a las especies. Los ecologistas y los administradores están trabajando juntos para priorizar las áreas de conservación y diseñar e implementar rápidamente planes de acción. No todo se puede incluir en una reserva, por lo que es importante recopilar primero la información pertinente y priorizar las áreas de preocupación. [22] Una vez que se ha elegido un área, los administradores deben adquirir propiedad y obtener apoyo. Los expertos locales y las poblaciones indígenas también deben participar en este proceso. [22] Tener objetivos claramente definidos facilitará las muchas interacciones necesarias entre las personas y las agencias. [22] Una vez que se ha establecido una reserva, los administradores pueden practicar la gestión adaptativa y realizar una educación comunitaria continua.
En tierra, la conservación de las islas se centra en la protección de las especies y su hábitat. En algunos casos, la conservación puede integrarse con la producción agrícola. Por ejemplo, las plantaciones de Acacia koa y los pastizales boscosos de Hawái son ecosistemas alterados antropogénicamente, pero permiten la conectividad entre fragmentos de bosque y, por lo tanto, mantienen una mayor diversidad que los pastizales abiertos. [23] Otras direcciones incluyen la restauración del hábitat y la erradicación de depredadores, ungulados y plantas exóticas introducidos (a través de la caza, la eliminación o el control biológico ).
En los ecosistemas marinos, se han creado cada vez más reservas de “no pesca”, lo que permite restablecer las especies nativas y también aumentar la cantidad de especies capturadas comercialmente. [24] Sin embargo, tanto en los sistemas terrestres como en los marinos, estas acciones son costosas y no siempre producen los resultados deseados. Por ejemplo, algunas especies no nativas se convierten en especies clave y su eliminación puede causar más daño que beneficio al ecosistema. Para ser más eficaces, los administradores de los ecosistemas insulares deberían compartir información y aprender de los errores de los demás. [25]
La conservación de las islas tiende a centrarse en la preservación de especies individuales y sus hábitats. Sin embargo, muchos ecologistas advierten que también se deben conservar los procesos ecológicos y evolutivos. [25] La conservación de las comunidades insulares en su conjunto está estrechamente vinculada a la restauración .
La restauración activa en las islas se puede llevar a cabo tanto para especies animales (translocaciones, reproducción inducida) como para especies vegetales (reforestación). Establecer objetivos para la restauración puede ser un desafío porque a menudo es imposible restaurar el ecosistema a su estado “histórico” o “normal”, si es que ese estado puede definirse con claridad. La restauración nunca es completa, ya que las comunidades ecológicas siempre están en un estado de cambio.
Como el agotamiento de los recursos es un problema importante en las islas, también deben tenerse en cuenta las necesidades de las poblaciones humanas. En muchas islas, los científicos y los administradores están estudiando las prácticas tradicionales de las poblaciones indígenas como posibles soluciones de conservación. En algunos casos, los sistemas de captura limitada que benefician a la comunidad pueden proporcionar una mejor alternativa a las áreas protegidas totalmente cerradas, si no hay suficientes recursos para una aplicación adecuada. [26] La educación pública desempeña un papel importante.
Un avance significativo en este campo es el paso de la ciencia bidimensional a la tridimensional en ecología. Este enfoque ofrece una comprensión integral de la dinámica ecológica y los impactos humanos en los entornos terrestres y marinos. La adopción de modelos tridimensionales favorece una mejor gestión de los recursos naturales y fundamenta los planes de conservación y gestión. Esta transición también afecta la forma en que los responsables de las políticas evalúan las regulaciones, lo que proporciona una perspectiva más dinámica de los desafíos ecológicos y ambientales. [27]
