Durante 400 millones de años, peces parecidos a los tiburones han merodeado los océanos como depredadores, pero ahora los humanos matan 100 millones de tiburones por año, alterando radicalmente las cadenas alimentarias del océano. Con base en escamas microscópicas de tiburón encontradas en arrecifes de coral fósiles y modernos en el Caribe de Panamá, los científicos del Smithsonian revelan los roles cambiantes de los tiburones durante los últimos 7,000 años, tanto antes como después de la caza de tiburones en esta región. Esperan que este nuevo uso de los dentículos dérmicos proporcione un contexto para estrategias innovadoras de conservación de arrecifes.

Las escamas microscópicas que cubren el cuerpo de un tiburón (dentículos dérmicos) reducen el arrastre cuando los tiburones nadan y los protegen de la abrasión con sustratos duros y de ectoparásitos.

"Si alguna vez ha acariciado a un tiburón en un tanque táctil de acuario", comentó Erin Dillon, quien inició este estudio como pasante en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) y ahora está terminando su trabajo de doctorado en la Universidad de California, Santa Barbara, “los dentículos son la razón por la que la piel de los tiburones es áspera como el papel de lija si se frota en una dirección y es suave en otra. Los tiburones están esencialmente cubiertos por millones de diminutos dientes".

Así como los humanos mudan la piel seca y la caspa, los tiburones pierden sus dentículos, que luego se acumulan en los sedimentos marinos. Los dentículos más antiguos encontrados hasta ahora, en Harding Sandstone en Colorado, tienen unos 455 millones de años.

El paleobiólogo de STRI, Aaron O’Dea, reúne pistas de los arrecifes de coral fósiles y modernos para reconstruir las condiciones de referencia antes de la colonización humana y para comprender cómo cambian los procesos ecológicos y evolutivos a lo largo del tiempo.

"Los placodermos en el Paleozoico, y luego los reptiles marinos en el Mesozoico, eran más grandes y comían tiburones". O'Dea explicó. “Los placodermos reinaron los océanos durante unos 70 millones de años y los reptiles marinos del Mesozoico reinaron durante más de 100 millones de años. Los tiburones son solo los principales depredadores ahora porque los eventos de extinción eliminaron preferentemente a otros grupos, pero permitieron que los tiburones sobrevivieran. Los tiburones parecen tener una resistencia evolutiva notable y me fascinó trabajar en una técnica que nos ayudaría a explorar cómo les ha ido más recientemente cuando los humanos entran en escena".

Su equipo tomó muestras de material de un arrecife fosilizado de 7,000 años en Bocas del Toro, Panamá y de arrecifes caribeños modernos cercanos. O'Dea le pidió a Erin Dillon si podía encontrar dentículos de tiburón en las muestras.

“Lo que comenzó como una pasantía de tres meses se convirtió en una estadía de dos años en Panamá y luego se expandió a parte de mi tesis doctoral”, comentó Dillon. "He crecido con este proyecto a medida que mi función pasó de explorar y procesar las muestras como pasante a dirigir el proyecto, analizar e interpretar los datos y encabezar la redacción".

Por cada semana de recolección de muestras de arrecifes fósiles y escombros de coral modernos, tomó aproximadamente un año de trabajo de laboratorio recuperar e identificar los dentículos. En total, Dillon y sus colegas tuvieron que tamizar alrededor de 300 kilogramos de sedimentos de arrecifes, suficientes para llenar dos bañeras, para encontrar los dentículos que necesitaban, y así saber cuántos y qué tipo de tiburones había en Bocas del Toro en el pasado. Primero, usaron ácido acético para disolver los sedimentos calcáreos y luego clasificaron el residuo bajo un microscopio usando un pincel para aislar los dentículos.

“Encontrar los primeros dentículos fue emocionante”, exclamó Dillon. “Estaban bellamente conservados y eran suficientemente abundantes como para proporcionar información sobre comunidades milenarias de tiburones”.

Pero antes de usar estos fósiles para descubrir comunidades de tiburones del pasado, Dillon quería comprender mejor la relación entre el número de tiburones y la abundancia de dentículos, cómo los dentículos se fosilizan en los sedimentos de los arrecifes y qué tiburones poseen qué tipos de dentículos. Después de publicar estos estudios, finalmente pudo volver al registro fósil.

Descubrió que las tasas de acumulación de dentículos y, por lo tanto, la abundancia de tiburones, eran más de tres veces más altas antes de que los humanos comenzaran a utilizar los recursos marinos de la región. Todos los tipos de dentículos disminuyeron con el tiempo, pero los que se encuentran en especies pescadas de valor comercial fueron los que más disminuyeron. Las muestras más antiguas contenían una mayor proporción de dentículos de tiburones pelágicos que nadan rápidamente, como los tiburones martillo y los carcarrínidos (cazones, tintoreras, etc). Por el contrario, Dillon descubrió que los dentículos de los tiburones nodriza son relativamente más comunes hoy que en el pasado.

Para complementar esta evidencia del registro fósil, Dillon revisó estudios arqueológicos y narraciones históricas para comprender mejor las fuerzas que podrían haber causado estos declives. Encontró que la disminución más pronunciada en la abundancia de tiburones ocurrió a fines del siglo XX según estos registros históricos. Este momento coincidió con el desarrollo de una pesquería de tiburones en Panamá, que se dirigió selectivamente a los tiburones pelágicos. Sin embargo, la disminución de los dentículos pertenecientes a los tiburones nodriza, que se capturan con poca frecuencia tanto hoy como históricamente, sugirió que factores indirectos como la pérdida del hábitat de los arrecifes de coral o las presas también eran los culpables.

“Cuando los españoles llegaron a América, escribieron relatos fantásticos de mares plagados de tiburones”, comentó Dillon. “Pero en estos días vemos muy pocos tiburones: tenemos la suerte de ver uno que otro tiburón nodriza. Nuestros datos muestran que los tiburones en Bocas del Toro se han agotado tanto por la captura a largo plazo, que se aceleró en la segunda mitad del siglo XX, como por la degradación del hábitat, que comenzó incluso antes con la expansión del cultivo de banano y el desarrollo costero. Hoy en día hay tanta escorrentía terrestre procedente de la costa que, en algunos lugares, es como nadar a través de lama".

"En conjunto, el trabajo de Erin muestra que la recopilación de dentículos se puede usar con cuidado para ayudar a reconstruir comunidades de tiburones del pasado a través del tiempo", comentó O'Dea. “Los tiburones son una parte integral de la salud de los océanos y juegan un papel importante en la gran diversidad y funcionamiento de los arrecifes de coral. Tener estimaciones empíricas de la abundancia de tiburones en el pasado y la composición de la comunidad nos ayuda a enmarcar nuestra comprensión de lo que es natural en los mares".

"Esperamos extender este método a otros lugares para examinar patrones geográficos más amplios de cambio en las comunidades de tiburones de arrecife en escalas de tiempo ecológicas prolongadas", comentó Dillon. “Por ejemplo, actualmente estamos reconstruyendo las tendencias en la acumulación de dentículos a lo largo de la costa del Pacífico de Panamá durante los últimos miles de años utilizando núcleos de sedimentos. Estos datos de referencia nos ayudarán a explorar las causas y consecuencias de los cambios en la abundancia y diversidad funcional de los tiburones. Nuestro trabajo también puede ayudar a adaptar los objetivos de gestión de tiburones a esta región".

Este estudio fue posible gracias al generoso apoyo de la Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología de Panamá (SENACYT), SNI, STRI, la Asociación de Laboratorios Marinos del Caribe, la Fundación Save Our Seas, la Sociedad Internacional de Arrecifes de Coral, la Fundación de la Familia Schmidt, la Fundación Alfred P. Sloan, M. Selin, J. Bilyk, V. y B. Anders y J. y M. Bytnar.

Reference:  Erin M. Dillon el al., "Fossil dermal denticles reveal the preexploitation baseline of a Caribbean coral reef shark community," PNAS (2021). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2017735118