¿Qué les llevó a investigar la relación entre el cambio climático y el tamaño de los insectos acuáticos?
Yo llevo 15 años investigando a los chironomidae —los mosquitos no picadores— tanto modernos como fósiles. Hay más de 8.500 especies de este grupo, y habitan en lugares tan extremos como charcas glaciares en la península Antártica o cuevas a más de 1.000 metros de profundidad en Croacia. De hecho, allí describimos en 2015 una especie cavernícola y ciega, Troglocladius hajdi. Me interesaban los patrones ecológicos globales en este grupo, así que en 2021 analizamos más de 2.000 especies de distintos climas y comprobamos que los quironómidos en climas tropicales son significativamente más pequeños que sus parientes del norte de Canadá o sur de Chile.
Este resultado me hizo pensar que el cambio climático también podría afectar el tamaño de los insectos acuáticos, así que, en 2023, cuando comencé como investigador Ramón y Cajal, inicié los experimentos de laboratorio.
¿Cuál es la principal conclusión del estudio? ¿Es verdad que el cambio climático reduce el tamaño y la supervivencia de los insectos acuáticos?
Las principales conclusiones de nuestro estudio indican que algunas especies de insectos acuáticos están volviéndose más pequeñas, se desarrollan más rápido y tienen una menor tasa de supervivencia cuando las temperaturas son más altas y el oxígeno disuelto en el agua es menor.
¿Qué implicaciones tiene el crecimiento más rápido y la mayor mortalidad observada en las larvas?
Estos insectos más pequeños y menos saludables pierden capacidad para cumplir funciones ecológicas vitales, como mantener limpias las aguas de ríos y lagos y sostener las redes tróficas que sustentan peces y otros organismos.
“Algunas especies de insectos acuáticos están volviéndose más pequeñas, se desarrollan más rápido y tienen una menor tasa de supervivencia cuando las temperaturas son más altas”
¿Cómo afecta la reducción del tamaño de los insectos acuáticos al funcionamiento de los ecosistemas?
Los insectos acuáticos desempeñan muchas funciones importantes en los ecosistemas, como el enterramiento del carbono y la purificación del agua. Por ejemplo, el quironómido no picador Chironomus riparius, que fue el objeto experimental en nuestro estudio, realiza ambas funciones. Las larvas de este insecto construyen galerías en los sedimentos del fondo de los lagos, bombean agua constantemente y mueven el sedimento alrededor de la galería, tanto para construir un refugio más seguro como para acceder al alimento (partículas orgánicas suspendidas en el agua), así como al agua de las capas superiores de la columna de agua, que contiene oxígeno. Este proceso se llama bioturbación.
Al mover el agua a través de sus túneles, recubiertos por pequeñas redes de seda, las larvas eliminan partículas del agua, haciéndola más limpia. Al mismo tiempo, el movimiento del sedimento por parte de las larvas entierra carbono orgánico procedente de materia vegetal muerta y bacteriana, lo que suprime la liberación de CO₂ de vuelta a la atmósfera (aunque en aguas muy cálidas este proceso puede invertirse debido a la bioturbación, y la actividad larval puede contribuir a la liberación en lugar de la captura de CO₂).
“Cuando los insectos acuáticos se vuelven más pequeños, también disminuye su capacidad para realizar tareas cruciales como mover el agua y el sedimento”
Cuando los insectos acuáticos se vuelven más pequeños, también disminuye su capacidad para realizar tareas cruciales como mover el agua y el sedimento. A veces esto puede compensarse si aumenta la abundancia de insectos más pequeños, de modo que haya más individuos pequeños realizando la misma función.
Desafortunadamente, muchas poblaciones de insectos acuáticos también están disminuyendo en abundancia; algunas han perdido entre el 70 y el 80% de sus individuos en los últimos 30–40 años. Así que un menor número de insectos pequeños no puede desempeñar el mismo trabajo ecosistémico importante que solían hacer.
¿Qué consecuencias puede tener este fenómeno sobre la red trófica y la disponibilidad de peces?
La falta de insectos acuáticos en los lagos y ríos está provocando la disminución de la población de algunas especies de peces. Al reducirse sus poblaciones, otros peces también cambian su dieta para alimentarse más de insectos terrestres.
Sin embargo, eso también representa un problema, ya que la productividad de los ecosistemas terrestres alrededor de lagos y ríos también depende de la cantidad de materia orgánica que los insectos acuáticos transportan del agua a la tierra cuando completan su ciclo de vida como insectos alados (lo que se conoce como "subsidio acuático-terrestre"). Con la disminución de los insectos acuáticos, este subsidio también se reduce, lo que disminuye la productividad de los ecosistemas terrestres. Por lo tanto, es probable que los peces también reciban menos.
“La falta de insectos acuáticos en los lagos y ríos está provocando la disminución de la población de algunas especies de peces”
¿Qué funciones ecológicas y sociales cumplen los insectos acuáticos más allá de ser alimento para otras especies?
Además de servir como base de las redes tróficas, los insectos acuáticos desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la limpieza del agua, mediante la eliminación de materia orgánica a través de la filtración y la bioturbación, y en el control del desarrollo del biofilm de algas.
Además, los insectos acuáticos tienen un papel clave en los ciclos globales del nitrógeno, el fósforo y el carbono, al movilizar materia orgánica que contiene estos elementos dentro de los cuerpos de agua y desde el agua hacia la tierra (la mayoría de los insectos acuáticos abandonan el agua para dispersarse como insectos alados).
También se utilizan como importantes indicadores de la calidad del agua, lo que permite a los expertos estimar si el agua es segura para beber, nadar, pescar u otros usos. Actúan como los ‘canarios en la mina’, avisándonos cuando el uso del agua podría volverse inseguro.
Insectos acuáticos como las efímeras o las libélulas también son estéticamente muy bellos e inspiradores. Pero más allá de eso, los insectos acuáticos han existido durante casi 380 millones de años, y tienen todo el derecho a compartir la Tierra con nosotros, no solo como herramientas para nuestros fines, sino también como nuestros vecinos.
“Los insectos acuáticos tienen un papel clave en los ciclos globales del nitrógeno, el fósforo y el carbono”
¿Qué evidencias existen de que el cambio climático está acelerando el declive de los insectos en general?
Numerosas investigaciones han demostrado que el cambio climático —principalmente el aumento de las temperaturas— junto con la destrucción del hábitat y la contaminación química, son los principales impulsores de la disminución de insectos (PNAS, 2020). Sin embargo, algunos insectos, en su mayoría plagas agrícolas, pueden beneficiarse del cambio climático, ya que este les permite completar más generaciones por año (Ecological Applications, 2021).
Más allá de las plagas, nuestra propia investigación en una reserva natural en Alemania ha demostrado una disminución del 82% en la abundancia de insectos acuáticos, incluso en ausencia de impactos humanos directos como el uso del suelo, pero en el contexto de un aumento local de 1.8 °C en la temperatura media anual en un período de 42 años (Conservation Biology, 2017).
Los principales mecanismos mediante los cuales el cambio climático afecta negativamente a los insectos son de tipo fisiológico: el metabolismo se acelera con la temperatura, lo que incrementa la necesidad de alimento, algo que no siempre es posible satisfacer. También existen efectos ecológicos derivados de la desincronización temporal: algunas especies de insectos no encuentran alimento porque las plantas con flor de las que dependen florecen antes en el año; otras se enfrentan a depredadores desconocidos, como aves migratorias que ahora llegan o se marchan en momentos distintos a los habituales.
“Los principales mecanismos mediante los cuales el cambio climático afecta negativamente a los insectos son de tipo fisiológico”
Por la misma razón, algunas especies pueden experimentar brotes descontrolados, ya que su fenología (ciclo de vida anual) ha cambiado, permitiéndoles “escapar” de sus depredadores naturales.
En resumen, los impactos del cambio climático sobre los insectos son numerosos y complejos, y aunque no todos son negativos, la mayoría parecen serlo.
¿Podría este fenómeno afectar también a otras especies acuáticas como crustáceos o moluscos?
Es importante entender que el aumento de temperatura no siempre conducirá a una disminución del tamaño corporal. Si un animal vive en un entorno muy frío y el aumento de temperatura no limita la disponibilidad de oxígeno, podría producirse cierto crecimiento. Sin embargo, en términos generales, al menos algunos crustáceos muestran una disminución del tamaño con el aumento de temperatura (Springer, 2014).
Además, muchos peces también están disminuyendo de tamaño con el aumento de la temperatura (HAL, 2022), y se prevé que muchas especies de peces de importancia industrial, como el bacalao, reduzcan su tamaño con el calentamiento de los océanos (MDPI, 2023).
Con los moluscos, la situación es un poco diferente: para ellos, el factor crucial no es tanto el aumento de la temperatura, sino el incremento de la cantidad de CO₂ disuelto en el agua, que provoca la formación de ácido carbónico. La formación de ácido carbónico reduce la cantidad de iones carbonato en el agua, lo que dificulta que los moluscos formen sus conchas y limita su tamaño y crecimiento, además de poner en riesgo a los mariscos recolectados como alimento (Science of The Total Environment, 2023).