La huida balística de los erizos de mar ante los depredadores

Los erizos de mar, pese a tener un sistema sensorial limitado y ancestral, pueden mostrar un comportamiento mucho más complejo de lo que se esperaría cuando huyen de un depredador. Estos invertebrados marinos suelen desplazarse con movimientos lentos e impredecibles, pero cuando huelen un depredador, escapan de la amenaza siguiendo una trayectoria balística: recta, rápida y direccional.

Así lo describe ahora un artículo publicado en la revista BMC Movement Ecology que tiene como primer autor a Jordi Pagès, de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona, y del CEAB-CSIC. También son coautores los expertos Javier Romero (UB-IRBio), Frederic Bartumeus (CEAB-CSIC y CREAF) y Teresa Alcoverro (CEAB-CSIC).

Erizos: del movimiento browniano a los procesos superdifusivos

El Paracentrotus lividus o castaña de mar es un erizo herbívoro de espinas largas y robustas que abunda en los fondos rocosos y las praderas de fanerógamas marinas del Mediterráneo y el Atlántico. Pertenece a los equinoideos —una clase de equinodermos sin brazos y de movimientos muy lentos— y se desplaza gracias a su sistema ambulacral, de simetría radial y con cinco filas de pequeños pies con ventosas.

En el estudio, el equipo ha comparado en el laboratorio los patrones de movimiento de los P. lividus según estén o no expuestos al olor de uno de sus principales depredadores: el caracol de mar Hexaplex trunculus. A diferencia de otras investigaciones, centradas en la respuesta inmediata al estímulo, este trabajo analiza el patrón de movimiento de los erizos durante minutos, o incluso horas, después de percibir el estímulo.

«Hasta ahora, se sabía que las castañas de mar podían reaccionar a distintos estímulos químicos, y también lumínicos, en el medio marino. Por ejemplo, cuando perciben el olor de un depredador o de otra castaña de mar herida, reducen la actividad y prácticamente no se mueven de sus refugios (agujeros o rendijas en las rocas)», explica Jordi Pagès, miembro del Departamento de Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Ambientales de la UB. «Ahora bien —continúa el investigador—, todavía no se sabía lo rápida que era la reacción al estímulo químico, ni cómo se traducía en forma de cambios en la trayectoria de los movimientos, en caso de no tener refugios».

El trabajo revela que, en ausencia de estímulos —sin olor a depredador—, las castañas de mar se desplazan de forma muy diversa: desde trayectorias aleatorias y retorcidas sin dirección —el movimiento browniano—, hasta desplazamientos llamados superdifusivos, que implican mucha más complejidad tanto en la trayectoria como en el comportamiento del animal.

«Es sorprendente que unos invertebrados tan ancestrales y sencillos —sin órganos visuales ni sistema nervioso central— muestren patrones de movimiento tan diversos y complejos. La capacidad de moverse con esta variedad de trayectorias, en ausencia de olor a depredador, facilitaría, en clave evolutiva, su supervivencia», precisa Pagès. «De hecho, existen rastros fósiles de equinoideos en sedimentos marinos que hacen pensar que las castañas de mar ya hacían estos movimientos complejos hace más de 50 millones de años. Por eso, se cree que este comportamiento tan antiguo y bien conservado debió de ser una estrategia eficaz para encontrar recursos (alimento, refugio, etc.) distribuidos de forma dispersa y escasa, como suele ocurrir en el medio marino».

¿Cómo reaccionan los erizos ante el olor del depredador?

Ahora bien, todo esto cambia cuando los erizos huelen un depredador. Entonces, la amplia gama de patrones de movimiento desaparece y se impone una respuesta única: el movimiento balístico —recto, rápido y con direccionalidad—, típico de las reacciones de fuga. A modo de ejemplo, en ausencia de olor a depredador, la velocidad media de las castañas de mar rondaba los 8 cm/minuto, mientras que las sometidas al estímulo químico del depredador llegaron a alcanzar 15 cm/minuto (con una media de 11 cm/minuto).

La escapada veloz y en línea recta es un patrón bastante habitual en presas que quieren huir de un depredador que se desplaza con una velocidad similar. Si las velocidades de depredador y presa son muy diferentes —o si la estrategia de captura por parte del depredador consiste en interceptar o sorprender a la presa—, este tipo de fuga no sería útil.

«En conclusión, las castañas de mar pueden percibir la química de sus depredadores y reaccionar instantáneamente cambiando los patrones de movimiento. Es decir, temen a sus depredadores y reaccionan en consecuencia. Esta respuesta, coherente y consistente en todos los individuos, tiene un sentido claramente adaptativo», detalla Pagès. «Esto nos hace pensar que, al igual que existen patrones de movimiento óptimos para la búsqueda de alimento, también parece que hay movimientos optimizados para escapar de los depredadores».

Efectos en cascada por el miedo al depredador

A pesar de que estudiar el comportamiento animal pueda parecer una simple curiosidad, el trabajo de la revista BMC Movement Ecology aporta nuevos puntos de vista para entender cómo este comportamiento puede influir en los procesos ecológicos a gran escala. En ecología, a menudo se han descrito efectos en cascada debidos a los cambios que el miedo a los depredadores genera en el comportamiento de las presas. Es el caso que explica Pagès sobre las islas Medes, constatado en estudios anteriores: «En zonas protegidas como las islas Medes —donde la población de depredadores es mayor y, por tanto, el riesgo de ser depredado, también—, las castañas de mar prácticamente no se atreven a abandonar los refugios, lo que provoca que las poblaciones de algas sean muy abundantes. En cambio, un kilómetro más allá, en la costa del Montgrí, donde las poblaciones de depredadores son mucho menos abundantes, las castañas de mar se aventuran más a salir de los refugios y pueden consumir totalmente las poblaciones de algas, dejando a su paso zonas de roca sin algas (los llamados blancos)».

Los modelos clásicos para entender las interacciones entre depredadores y presas —las ecuaciones de Lotka y Volterra— asumen que los individuos de ambas poblaciones se desplazan como las moléculas de un gas ideal, con un patrón de movimiento browniano, hasta que se encuentran por casualidad. Es entonces cuando el depredador consume la presa. Recientemente, varios estudios han revisado estos modelos para añadir la opción de que los depredadores se muevan de una forma más realista, y por tanto compleja, «pero todavía no se ha puesto el foco en que las presas también pueden tener la capacidad de modificar los patrones de movimiento y adoptar comportamientos complejos», apunta el investigador.

«Nuestro estudio demuestra que, si una especie tan simple como la castaña de mar es capaz de reaccionar de un modo tan claro ante un depredador, vale la pena incorporar esta complejidad a los modelos depredador-presa. Solo así podremos predecir la capacidad de coexistencia de las poblaciones de depredadores y presas y entender sus dinámicas poblacionales en la naturaleza», concluye Jordi Pagès.