Las heces de ballena , los excrementos de las ballenas , tienen un papel vital en la ecología de los océanos , [2] lo que les ha valido el título de "ingenieros del ecosistema marino". Esta importante función ecológica se deriva de los nutrientes y compuestos que se encuentran en las heces de ballena, que tienen efectos de largo alcance en la vida marina.
Los quelatos de nitrógeno y hierro liberados por las especies de cetáceos ofrecen importantes beneficios a la cadena alimentaria marina y contribuyen al secuestro de carbono a largo plazo . Además, las heces de ballena contienen una gran cantidad de información sobre la salud, la historia natural y la ecología de animales individuales o grupos. Esta fuente de información incluye ADN , hormonas , toxinas y varias otras sustancias químicas. El estudio de las heces de ballena proporciona información valiosa sobre las vidas de estas criaturas marinas, lo que ayuda a los científicos a comprender sus comportamientos, dietas y bienestar general. Además, los nutrientes liberados a través de las heces de ballena desempeñan un papel vital en los ecosistemas marinos , ya que respaldan el crecimiento del fitoplancton , mejoran la cadena alimentaria y contribuyen a la salud general de los océanos.
Además de las heces, el sistema digestivo de los cachalotes produce ámbar gris , una sustancia sólida, cerosa e inflamable de color gris opaco o negruzco que se puede encontrar flotando en el mar o arrastrada a la costa. [3]
Las ballenas excretan columnas de heces líquidas que son floculantes por naturaleza, y consisten en agregaciones sueltas de partículas. [2] [4] Estas heces, que a menudo se encuentran flotando en la superficie del mar después de ser excretadas bajo el agua antes de disociarse, contienen objetos duros no digeridos, como picos de calamar . [2] [5] Las muestras fecales se caracterizan por su color, olor, textura y flotabilidad, lo que proporciona información valiosa sobre la salud y la ecología de las ballenas. [6] Se han registrado flatulencias en ballenas. [5]
Las ballenas transportan más nitrógeno a través de sus heces en el Golfo de Maine que todos los ríos de ese sistema juntos.
— Briana Abrahms [7]
Una de las funciones cruciales de las heces de ballena es el ciclo de nutrientes , en particular la circulación del nitrógeno en el océano. Las ballenas transportan más nitrógeno a través de sus heces en ciertas regiones que todos los ríos juntos, enriqueciendo tanto la productividad primaria como la secundaria. Además, las heces ricas en hierro de las ballenas que se alimentan de krill estimulan el crecimiento del fitoplancton , lo que beneficia a la cadena alimentaria marina y secuestra el dióxido de carbono durante períodos prolongados. El océano Austral , rico en nutrientes pero deficiente en hierro, experimenta un aumento de las floraciones de fitoplancton debido a las heces de ballena, que actúan como un importante sumidero de carbono .
El fenómeno de las ballenas defecando cerca de la superficie del agua invierte el flujo típico de nutrientes en la bomba biológica del océano , contribuyendo a la "bomba de ballenas". Las ballenas se alimentan en niveles más profundos donde se encuentra el krill, y su materia fecal, rica en hierro, sube a la superficie. Esta acción mejora la productividad del fitoplancton y sustenta las poblaciones de peces. Las ballenas, junto con el krill, forman un ciclo de retroalimentación positiva , donde sus poblaciones contribuyen al reciclaje del hierro, impulsando aún más el crecimiento del fitoplancton.
Un estudio en el Golfo de Maine extrapoló los niveles actuales de reciclaje de nitrógeno en el mar debido a los mamíferos marinos , como los cetáceos y las focas , antes de la llegada de la matanza comercial, estimando un nivel anterior tres veces mayor que el suministro de nitrógeno fijado de la atmósfera . Incluso hoy, a pesar de la reducción de las poblaciones de mamíferos marinos y el aumento de la absorción de nitrógeno de la atmósfera y la contaminación por nitrógeno, la concentración local de mamíferos marinos desempeña un papel importante en el mantenimiento de la productividad en las regiones que frecuentan. [1] El enriquecimiento no se produce solo en la productividad primaria sino también en la productividad secundaria en forma de abundancia en las poblaciones de peces. [2]
El estudio parte del supuesto de que las ballenas tienden a defecar más comúnmente en la parte superior de la columna de agua, que frecuentan para respirar; además, las heces tienden a flotar. Las ballenas se alimentan en niveles más profundos del océano, donde se encuentra el krill. [1] La acción fecal de las ballenas invierte así el flujo habitual de nutrientes de la "bomba biológica" del océano debido al flujo descendente de la " nieve marina " y otros detritos desde la superficie hasta el fondo. El fenómeno se ha denominado "bomba de ballena". [2]
El estudio del Golfo de Maine también concluyó que la idea de que las ballenas y otros mamíferos marinos compiten por la pesca, defendida por algunas naciones, es incorrecta, ya que las ballenas desempeñan un papel vital en el mantenimiento de la productividad del fitoplancton y, en consecuencia, de los peces. La eliminación de las poblaciones de mamíferos marinos amenaza el suministro de nutrientes y la productividad de las zonas de pesca. [2]
Además, las heces de las ballenas que se alimentan de krill son ricas en hierro. [5] La liberación de hierro de las heces de las ballenas estimula el crecimiento del fitoplancton en el mar, [5] lo que no solo beneficia a la cadena alimentaria marina , sino que también secuestra carbono durante largos períodos de tiempo. [5] Cuando el fitoplancton, que no se consume en su vida, perece, desciende a través de la zona eufótica y se establece en las profundidades del mar. El fitoplancton secuestra aproximadamente 2 mil millones de toneladas de dióxido de carbono en el océano cada año, lo que hace que el océano se convierta en un sumidero de dióxido de carbono que contiene aproximadamente el 90% de todo el carbono secuestrado. [8] El Océano Austral se encuentra entre las mayores áreas de fitoplancton y tiene la característica de ser rico en nutrientes en términos de fosfato, nitrato y silicato, mientras que al mismo tiempo es deficiente en hierro. [9] El aumento del hierro nutriente da como resultado la floración del fitoplancton. Las heces de ballena son hasta 10 millones de veces más ricas en hierro que el agua del mar circundante y desempeñan un papel vital en el suministro del hierro necesario para mantener la biomasa de fitoplancton en la Tierra. [9] La defecación de hierro de tan solo la población de 12.000 cachalotes del Océano Austral da como resultado el secuestro de 200.000 toneladas de carbono atmosférico por año. [9]
Un estudio del océano Austral reveló que las ballenas no sólo reciclaban concentraciones de hierro vitales para el fitoplancton, sino que también formaban, junto con el krill, una fuente importante de hierro secuestrado en el océano, hasta el 24% del hierro que se encuentra en las aguas superficiales del océano Austral. Las ballenas formaban parte de un ciclo de retroalimentación positiva y, si se permite que las poblaciones de ballenas se recuperen en el océano Austral, se obtendrá una mayor productividad del fitoplancton, ya que se reciclarán mayores cantidades de hierro a través del sistema. [10]
Por ello, a las ballenas se las denomina “ingenieros del ecosistema marino”. [11]
Un estudio realizado en el archipiélago Fernando de Noronha , en el suroeste del océano Atlántico , reveló que las heces y el vómito de los delfines giradores ( Stenella longirostris ) formaban parte de la dieta de doce especies de peces de arrecife de siete familias diferentes. El consumidor más prolífico fue el pez ballesta negro o durgón negro ( Melichthys niger ), que incluso podía discernir las posturas que asumían los delfines antes de orinar y se posicionaba para una alimentación efectiva. Todas estas especies de peces comedores de vísceras son comedores registrados de plancton y se considera que este tipo de alimentación puede representar un cambio en su dieta habitual, es decir, plancton a la deriva. [12]
Las ballenas, junto con otros animales de gran tamaño, desempeñan un papel importante en el transporte de nutrientes en los ciclos ecológicos globales. La reducción de la población de ballenas y otros animales de gran tamaño ha afectado gravemente a la eficacia de los mecanismos de bombeo que transportan nutrientes desde las profundidades marinas hasta las plataformas continentales. [13]
Las heces de ballena contienen ADN, hormonas, toxinas y otras sustancias químicas que pueden proporcionar información sobre diversos aspectos de la salud, la historia natural y la ecología del animal en cuestión. Las heces también han proporcionado información sobre las bacterias presentes en el tracto gastrointestinal de las ballenas y los delfines.
Un estudio de investigación de 2016 utilizó el análisis de heces de orcas salvajes, que pasaron la temporada de verano en el mar de Salish , para estimar cuantitativamente las especies presa. El análisis fue consistente con estimaciones anteriores basadas en restos de presas en la superficie. El estudio encontró que los salmónidos comprendían más del 98,6% de las secuencias genéticas identificadas, siendo las especies de salmón Chinook y Coho las especies presa más importantes. [14]
En 2012 se publicó un estudio de investigación sobre los efectos de la sobrepesca y el tráfico marítimo en una población salvaje de orcas residentes del sur de la costa oeste de América del Norte, basado en el análisis químico de muestras fecales de orcas. El estudio tenía como objetivo descubrir las razones de la disminución de la población de orcas, para lo cual se plantearon tres hipótesis: perturbaciones causadas por barcos y buques, falta de alimentos y exposición prolongada a toxinas que se acumulan en la grasa de las ballenas, a saber, DDT, PBDT y PCB. [15]
Las muestras fecales de orcas se detectaron con la ayuda de un perro de observación entrenado, un labrador retriever negro , llamado "Tucker", de la empresa Conservation Canines . El perro podía detectar heces frescas de orcas mientras seguía en un bote de 200 a 400 metros (660 a 1,310 pies) detrás de una manada de orcas. Las muestras fecales recolectadas se analizaron para detectar la presencia y cantidad de ADN , así como el estrés, la nutrición y las hormonas reproductivas , y toxinas como PBDE , PCB y congéneres de DDT . [16]
Las muestras fecales se analizaron a lo largo del tiempo y se correlacionaron con la densidad de embarcaciones a lo largo del tiempo y la cantidad de salmón Chinook del río Fraser, el principal componente de la dieta de las orcas en esas regiones. La densidad de embarcaciones y la abundancia de salmón a lo largo del tiempo se estimaron de forma independiente. [16] Los glucocorticoides en las orcas aumentan cuando el animal se enfrenta a la tensión psicológica o la inanición. El estudio encontró que la presa es máxima en agosto, momento en el que los barcos son más abundantes. Por el contrario, la disponibilidad de salmón fue mínima a finales del otoño, cuando el nivel de tráfico de embarcaciones marinas también era menor. Los niveles de glucocorticoides fueron más altos en el otoño, cuando había escasez de presas, y máximos durante agosto, en el pico de disponibilidad de alimentos. [16]
De manera similar, las hormonas tiroideas se correlacionan con el estrés nutricional, lo que permite a los animales reducir sus tasas metabólicas para conservar mejor la nutrición en declive. Las orcas residentes del sur llegan al área de estudio en primavera después de haberse alimentado de salmones que desovan a principios de primavera en otros ríos, cuando sus niveles de hormona tiroidea son más altos. Los niveles de hormonas disminuyen a medida que los animales llegan al área de estudio, se estabilizan durante el tiempo de disponibilidad de peces y disminuyen aún más durante el período de escasez nutricional. [16] El análisis de toxinas estaba en curso en el momento de la publicación de la investigación. Hasta ahora, se ha descubierto que la presencia de congéneres de las tres toxinas en las heces de las ballenas es proporcional a los niveles de estos químicos medidos en muestras de carne de orca durante la biopsia. Los resultados indican que restablecer la abundancia y la calidad de las presas disponibles es una primera medida importante para restablecer las poblaciones de orcas en el área en estudio. [16]
Un análisis de las heces de dos especies de delfines y una de ballena condujo al descubrimiento de una nueva especie de Helicobacter , concretamente Helicobacter cetorum , bacteria asociada a síntomas clínicos y gastritis en los cetáceos. [17]