Efectos negativos de los fertilizantes en ranas: ¿resisten mejor las poblaciones asociadas a cultivos que las poblaciones de áreas naturales?

A lo largo de las últimas décadas, los anfibios están protagonizando un preocupante descenso a nivel global en el número de individuos, de poblaciones, e incluso de especies, en una alarmante extinción en masa conocida como “el declive global de los anfibios”. Este declive global no tiene su origen en una única causa, sino en un conjunto de factores que actúan de forma sinérgica y están relacionados con la actividad humana en el contexto del cambio global.  Los cambios en el uso del suelo, las especies invasoras, la polución y el incremento de las temperaturas, que facilita la dispersión de patógenos causando enfermedades emergentes como la quitridiomicosis, se han identificado como los principales factores responsables del declive global de los anfibios.

Entre estos factores, la exposición a agroquímicos es particularmente relevante. Se prevé que la creciente presión antrópica cause un cambio masivo de la agricultura extensiva a la intensiva, junto con un aumento en la superficie dedicada a la agricultura en todo el planeta (Tilman et al. 2011). Este cambio en los usos agrícolas del suelo puede tener un enorme impacto sobre la biodiversidad (Crist et al. 2017), y los anfibios no son una excepción. Los compuestos nitrogenados, derivados de los fertilizantes y de la descomposición de la materia orgánica, son contaminantes frecuentes en los ecosistemas agrícolas o agrosistemas, y tienen efectos negativos comprobados sobre diversos aspectos de la ecología de las larvas de anfibios, tales como la supervivencia, el tiempo hasta la metamorfosis, la fisiología y el comportamiento.

No obstante, algunas poblaciones de anfibios son capaces de soportar ciertos niveles de contaminación y sobrevivir en ecosistemas agrícolas. Es el caso de la rana común (Pelophylax perezi) (Figura 1). Si bien es una especie capaz de tolerar altos grados de contaminación, se ha comprobado que el amonio produce en ella efectos negativos de mayor impacto que otros compuestos nitrogenados. Sin embargo, los posibles efectos fisiológicos se desconocen en su mayoría. La metabolización del amonio podría incrementar la producción de radicales libres, que son moléculas peligrosas por su alta predisposición a reaccionar y dañar las moléculas que componen los tejidos. Si la producción de radicales libres supera a la de las defensas antioxidantes, cuya función es neutralizar a los primeros, se puede producir una situación de estrés oxidativo. Entre otros efectos nocivos, el estrés oxidativo podría desencadenar un acortamiento de los telómeros, que son secuencias de ADN altamente repetitivas y sin información genética conocida que se encuentran en el extremo de los cromosomas y les confieren estabilidad estructural. Los telómeros se acortan progresivamente de forma natural cada vez que las células se replican, pero un acortamiento excesivo o acelerado podría relacionarse con un envejecimiento o senescencia severa o precoz. Por tanto, el amonio podría causar estrés oxidativo, que podría desencadenar a su vez una aceleración en el acortamiento de los telómeros, y esto a su vez podría reflejarse en una disminución en la velocidad de huida de las ranas comunes, haciéndolas más vulnerables a sus depredadores. Pero, ¿cómo sobreviven entonces las poblaciones de rana común en agroecosistemas? ¿Pueden desarrollar mecanismos de resistencia al estar expuestas al amonio? Estos mecanismos de resistencia harían que las poblaciones en zonas agrícolas fueran más tolerantes al efecto del amonio en comparación con poblaciones de hábitats naturales con baja concentración de amonio y otros derivados de fertilizantes agrícolas.

Figura 1. Rana común (Pelophylax perezi) en Grazalema. Autor: Francisco J. Zamora.

Gracias a la beca JIN que me ha concedido la AEET en la convocatoria de 2019, podré dar respuesta a estas cuestiones. Estudiaré los posibles efectos de la exposición crónica a la contaminación por amonio durante las fases de huevo y de larva de la rana común analizando el estrés oxidativo y el acortamiento de los telómeros, y sus relaciones con la locomoción en larvas procedentes de ecosistemas agrícolas y prístinos. El trabajo de campo se desarrollará en el suroeste de la provincia de Huelva, donde resido. Esta beca supondrá un punto de inflexión en mi carrera porque me ofrece la oportunidad de realizar mi primer proyecto como Investigación Principal, y empezar a desarrollar mi línea de investigación futura.

La relevancia de este proyecto reside en su versatilidad y en el impacto que tendrá en diversas disciplinas, incluyendo la Ecología Evolutiva, la Biología de la Conservación y la Fisiología Animal. Los resultados serán pioneros en biología de la conservación, dado que se testarán los posibles efectos que un contaminante común en los agrosistemas puede tener sobre los anfibios. Además, también irán a la vanguardia en el campo de la ecología evolutiva, ya que se podría encontrar evidencia de adaptación a ambientes contaminados en las ranas que viven en ellos. En conjunto, los resultados de este proyecto nos informarán de la capacidad de adaptación de las poblaciones de anfibios a la expansión e intensificación agraria asociada al Cambio Global.

Autor: Francisco Javier Zamora, beneficiario de beca JIN AEET: Consolidando la investigación, convocatoria 2019.

Si queréis saber más sobre la investigación de Francisco Javier podéis visitar su perfil en ResearchGate o Google Scholar.

Referencias:

Crist E., Mora C., Engelman R. 2017 The interaction of human population, food production, and biodiversity protection. Science. 356:260-264

Tilman D., Balzer C., Hill J., and Befort B.L. 2011 Global food demand and the sustainable intensification of agriculture. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108:20260-20264

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