El gran puente entre las Américas: una historia de migraciones a larga distancia de la biodiversidad

Por Paulo Vallejos-Garrido y Bastian Gygli.

La tierra es un planeta en constante cambio y por ende su biodiversidad está en constante adaptación a las nuevas dinámicas del entorno. Esta es la base para entender la evolución de la vida, desde su misterioso origen hasta la apabullante y hermosa diversidad actual. La mayoría de las veces estos cambios son graduales, pero cada ciertos eones (en la escala temporal geológica, los eones son las divisiones mayores de tiempo de la historia de la Tierra), ocurren sucesos que tienen un impacto gigantesco en un gran número de organismos. Un acontecimiento que sin duda provocó uno de aquellos sucesos fue el llamado “Gran Intercambio Biótico Americano” (GABI por sus siglas en inglés), cuando se unieron Norteamérica con Sudamérica.

Roca en movimiento

La corteza terrestre o litósfera es la capa rocosa que está en contacto con la atmósfera, y que, a pesar de su aparente rigidez, resulta ser más bien laxa e irregular en todo el planeta. La litósfera se encuentra fragmentada en muchas placas, como si la envoltura rocosa de la Tierra fuese un gran puzzle esférico; un puzzle de quince placas de gran tamaño y más de cuarenta microplacas. 

Este mosaico se encuentra en un constante y lento desplazamiento, ya que estos fragmentos flotan en el denso, ardiente y viscoso manto terrestre. Si bien lo anterior puede parecer poco probable, estas colosales islas rocosas efectivamente están en movimiento, lo que se manifiesta en los puntos donde chocan unas con otras. Chile – donde la placa Sudamericana y la placa de Nazca colisionan –  es un ejemplo de este lento pero constante movimiento, que tiene como consecuencia la presencia de innumerables volcanes y el alzamiento del gran cordón montañoso de Los Andes.

Todos estos majestuosos procesos naturales se han estudiado y comprendido por décadas bajo el nombre de “tectónica de placas”. Lo anterior, permite explicar la seminal hipótesis de Alfred Wegener del año 1915, quien al ver la forma de los continentes planteó la idea de que en algún momento éstos pudieron estar juntos y, por lo tanto, se debían mover. Esta idea es solo una más de las innumerables pruebas del constante cambio en el que se encuentra el planeta, el cual posibilita la aparición de los hermosos procesos evolutivos que ocurrieron, ocurren y seguirán ocurriendo.

El complejo volcánico Chillán en plena actividad durante el año 2019. Unos de los cientos de volcanes de Chile. © Montaraz.

La creación de un gran puente

La configuración actual de nuestros continentes es reciente, y viene de la fragmentación y posterior desplazamiento de un único supercontinente llamado Pangea (Pan=todo y gea=tierra, en griego). Este comenzó a fragmentarse hace aproximadamente 170 millones de años, dando origen a dos grandes continentes que se fueron separando entre sí, Laurasia y Gondwana (Cawood y Buchan 2007). Esto significó que la biodiversidad presente en Pangea también se dividiera y, por lo tanto, se generaran historias evolutivas independientes para la biodiversidad en estos dos nuevos continentes.

Los procesos geológicos dan forma a bellos paisajes, que a su vez dan forma a bellos procesos biológicos. Valle Lunar, cerca de Chile Chico. © Montaraz.

Posteriormente, Laurasia y Gondwana se fragmentaron nuevamente en piezas terrestres más pequeñas; Laurasia dio paso a Europa, Asia y Norteamérica (desde ahora, NA), mientras que Gondwana dio paso a África, Australia, Nueva Zelanda, Antártica, Madagascar, Península Arábica, India y Sudamérica (desde ahora, SA). Todos estos nuevos continentes mantuvieron en cierta medida una identidad biológica similar a sus mega-continentes de origen, pero lentamente forjaron su propia historia. Tras la fragmentación de Gondwana, SA estuvo desconectada del resto de los continentes durante más de 50 Ma, lo que permitió la proliferación de la biodiversidad nativa (Reguero et al. 2014; Hoffmeister 2020). Por otro lado, NA no estuvo mucho tiempo aislada ya que mantuvo una conexión con Eurasia a través del Estrecho de Bering (ruta de paso de la especie humana y muchas otras).

 

Un paisaje de la Patagonia hace 20 millones de años (Antes del GABI). En la imagen, mamíferos sudamericanos, depredadores y presas. A la derecha un representante de las “Aves del terror”, también depredadores sudamericanos. Ilustrador: Jorge Blanco

Claro que el movimiento de placas no se detuvo, por lo tanto, nuevas interacciones entre bordes de placas comenzaron a levantar gradualmente la corteza terrestre que actualmente conocemos como “Centroamérica”. En específico, hace 25 Ma comenzó el choque entre la “placa Sudamericana” y la parte trasera de la “placa del Caribe”, que era un arco volcánico. Esta colisión produjo el levantamiento inicial de corteza terrestre (Jaramillo 2018). En una primera instancia se formaron una península y un archipiélago, pero más tarde, hace 3 Ma, las islas dispersas se fundieron para formar un verdadero puente de tierra, o “istmo”, uniendo NA y SA.

La gran migración entre las Américas

Todo proceso geológico está asociado a un proceso biológico, pues los componentes del sistema natural están íntimamente conectados. En este caso este gran puente de tierra que resultó ser el “istmo de Panamá” o Centro América terminó por generar grandes migraciones bidireccionales de biodiversidad entre ambas Américas. Este es uno de los mayores eventos biogeográficos registrados y ha sido llamado el “Gran Intercambio Biótico Americano” o GABI por sus siglas en inglés (Simpson 1950, 1969; Webb 2006; Woodburne 2010; Bacon et al. 2016; Jaramillo 2018; Hoffmeister 2020) y debido a su reciente ocurrencia es uno de los mejores casos de estudio para entender la respuesta de la biodiversidad a los cambios geológicos.

Todo proceso geológico está asociado a un proceso biológico, pues los componentes del sistema natural están íntimamente conectados

Las migraciones comenzaron de a poco hace 10 Ma, cuando aún no se cerraba completamente el puente. En esos tiempos las especies que podían realizar el viaje eran las más móviles, que podían desplazarse por agua o por aire. Luego, cuando ya existía un verdadero continuo de tierra entre ambas Américas es donde se inició el apogeo de este proceso.

El impacto de este intercambio es tan grande que hoy casi la mitad de las especies de mamíferos actualmente presentes en SA son descendientes de inmigrantes del hemisferio norte. Hace 10 Ma, los primeros mamíferos en arribar a SA fueron los ancestros de mapaches (no presentes en Chile) y también la familia de roedores Cricetidae, que llegó a SA y logró proliferar generando aproximadamente 400 especies repartidas en todo el continente, entre ellos nuestros conocidos ratón colilargo (Oligoryzomys longicaudatus) y ratón oliváceo (Abrothrix olivacea). Otro grupo conocido en nuestro territorio, los camélidos, arribaron hace 5 Ma, para luego dar paso a nuestros conocidos guanaco (Lama guanicoe) y vicuña (Vicuga vicugna). Ya hace 2.5 Ma, llegan muchos nuevos grupos que incluyen a los ancestros de los actuales mamíferos depredadores como zorros, felinos, osos, y nutrias, tales como nuestros endémicos zorro de Darwin (Lycalopex fulvipes) y huillín (Lontra provocax); y también ancestros de ciervos, como el huemul (Hippocamelus bisulcus). Parece increíble, pero todos estos grupos tan representativos de nuestras tierras, son solo habitantes recientes de este territorio.

Una cría de guanaco (Lama guanicoe), una de las muchas especies de ancestro norteamericano en Sudamérica. © Montaraz.

De manera inversa, los registros más antiguos de mamíferos de origen indiscutiblemente sudamericano en NA también datan de hace 10 Ma y corresponden a los grandes perezosos terrestres que habitaban SA, como el milodón. Este grupo terminaría por extinguirse tanto en SA como NA, pues hoy solo existen pequeños perezosos, los cuales habitan en bosques tropicales. Algunos grupos de animales sudamericanos que colonizaron con éxito y aún habitan el hemisferio norte comprende a zarigüeyas, armadillos, puercoespines, loros y colibríes, entre otros (Simpson 1980; Hoffmeister 2020). 

Como hemos visto, el estudio del GABI se basa principalmente en el registro fósil animal, pero también existen registros del proceso en plantas. En un influyente artículo, Gentry (1982) señaló que los bosques tropicales de Centroamérica están dominados por especies arbóreas muy extendidas que tienen un probable origen en SA (particularmente del Amazonas).  De todas formas, aún no hay claridad de si estos procesos son dependientes de la presencia del puente, pues los métodos de dispersión de plantas muchas veces les permiten moverse distancias de forma mucho más efectiva que animales a través de semillas que pueden permanecer viables durante muchos años.

Los ancestros de los carnívoros sudamericanos actuales, como de este zorro chilla, atravesaron el gran puente que es Centroamérica. © Montaraz.

El impacto

El movimiento geográfico de la biodiversidad tiene dos caras. Por un lado, muchas especies migrantes desarrollan nuevos nichos aprovechando la oportunidad ecológica que significa el colonizar nuevos espacios y ambientes. Por otro lado, especies pueden ser desplazadas por estos nuevos habitantes, para los cuales muchas veces no tienen respuestas competitivas, pues evolucionaron de forma aislada. Es por eso que coordinadamente junto a la expansión de la biodiversidad se producen eventos de extinción.

Con respecto al GABI, históricamente se ha propuesto que la llegada de los mamíferos carnívoros a SA implicó un desplazamiento competitivo y por lo tanto la extinción de los depredadores endémicos sudamericanos como los mamíferos Sparassodonta y las “aves del terror” (familia Phorusrhacidae). Otras propuestas más recientes muestran que estos depredadores endémicos se extinguieron varios años antes de la llegada de estos poderosos migrantes norteamericanos debido al cambio climático en SA. Cualquiera haya sido la razón de la extinción de los depredadores sudamericanos previos (competencia o cambio ambiental), significó la proliferación y éxito de los mamíferos depredadores migrantes que conocemos en la actualidad.

Históricamente, estos procesos de especiación y extinción asociados al desplazamiento de las especies ocurren todo el tiempo de manera acoplada o a veces no tanto, pero con una dinámica que permite que los lugares geográficos tengan una biodiversidad que contemple todos los elementos de la red trófica (depredadores, consumidores primarios, productores, etc.). En cambio, hoy en día, el ser humano es un puente tan importante como el GABI, permitiendo el traslado de biodiversidad a través del planeta con facilidad, con nuestros constantes viajes y descuidos. Esto ha sido uno de los grandes problemas del Antropoceno, pues la introducción de especies exóticas ha generado cambios devastadores en la biodiversidad de ciertas zonas aisladas.

Por lo mismo, se hace importante estudiar las dinámicas de desplazamiento y evolución del pasado, lo que nos puede dar luces sobre cómo se compartan los sistemas naturales antes procesos de rápido cambio en la composición de la flora, fauna y funga, preparándonos tal vez para poder responder a la fuerte presión que la acción humana ejerce en nuestros ecosistemas.

Referencias:

Bacon, C. D., Molnar, P., Antonelli, A., Crawford, A. J., Montes, C., & Vallejo-Pareja, M. C. (2016). Quaternary glaciation and the Great American biotic interchange. Geology, 44(5), 375-378.

Cawood P, Buchan C (2007) Linking accretionary orogenesis with supercontinent assembly. EarthSci Rev 82:217–256.

Cody S, Richardson JE, Rull V, Ellis C, Pennington RT. 2010. The Great American Biotic Interchange revisited. Ecography 33:326–32.

Gentry A. 1982. Neotropical floristic diversity: phytogeographical connections between Central and South America. Pleistocene climatic fluctuations or an accident of Andean orogeny? Ann.Mo. Bot. Gard. 69:557– 93.

Hoffmeister, M. F. C. (2020). From Gondwana to the Great American Biotic Interchange: The Birth of South American Fauna. In Pilauco: A Late Pleistocene Archaeo-paleontological Site (pp. 13-32). Springer, Cham.

Jaramillo, C. (2018). Evolution of the Isthmus of Panama: biological, paleoceanographic and paleoclimatological implications. Mountains, climate and biodiversity, 323-338.

Reguero MA, Gelfo JN, López GM, Bond M, Abello A, Santillana SN, Marenssi SA (2014) Final Gondwana breakup: the paleogene South American native ungulates and the demise of the South America-Antarctica land connection. Glob Planet Change 123B:400–413.

Sedio BE, Paul JR, Taylor CM, Dick CW. 2013. Fine-scale niche structure of Neotropical forests reflects a legacy of the Great American Biotic Interchange. Nat. Commun. 4:2317.

Simpson, G. G. (1950). History of the fauna of Latin America. American Scientist, 38(3), 361-389.

Simpson, G.G. (1969). South American mammals. En: E.J. Fitkau, J. Illies, H. Klinge, G.H. Schwabe y H. Sioli (eds.), Biogeography and Ecology in South America, Dr. W. Junk, N. V. Publishers, The Hague, Netherlands, pp. 876-909.

Webb, S. D. (2006). The great american biotic interchange: patterns and processes1. Annals of the Missouri Botanical Garden, 93(2), 245-257.

Woodburne, M. O. (2010). The Great American Biotic Interchange: dispersals, tectonics, climate, sea level and holding pens. Journal of mammalian evolution, 17(4), 245-264.

Wegener, A. (1915): Die Entstehung der Kontinente und Ozeane.

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Autores:

Paulo Vallejos Garrido es comunicador científico-naturalista, Dr(c) en Sistemática y Biodiversidad, e investigador y consultor ambiental en «Vida Silvestre Investigadores». Además es un curioso de la ecología, biogeografía y evolución de mamíferos.
Bastián Gygli es estudioso de la naturaleza que a través de la fotografía, los libros y el turismo busca compartir sus regalos.
Imagen de Portada: © Montaraz.
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