Excremento de ballena

Una de las funciones cruciales de las heces de ballena es el ciclo de nutrientes , en particular la circulación del nitrógeno en el océano. En ciertas regiones, las ballenas transportan más nitrógeno a través de sus heces que todos los ríos juntos, enriqueciendo la productividad primaria y secundaria. Además, las heces ricas en hierro de las ballenas que se alimentan de krill favorecen el crecimiento del fitoplancton , beneficiando la cadena alimentaria marina y secuestrando dióxido de carbono durante largos periodos. El océano Austral , rico en nutrientes pero deficiente en hierro, experimenta un aumento en la proliferación de fitoplancton debido a las heces de ballena, actuando como un importante sumidero de carbono .

El fenómeno de las ballenas defecando cerca de la superficie del agua invierte el flujo típico de nutrientes en la bomba biológica oceánica , contribuyendo a la llamada "bomba de ballenas". Las ballenas se alimentan en niveles más profundos donde se encuentra el kril, y sus heces, ricas en hierro, ascienden a la superficie. Esta acción aumenta la productividad del fitoplancton y sustenta las poblaciones de peces. Las ballenas, junto con el kril, forman un ciclo de retroalimentación positiva , donde sus poblaciones contribuyen al reciclaje del hierro, impulsando aún más el crecimiento del fitoplancton.

Un estudio realizado en el Golfo de Maine extrapoló los niveles actuales de reciclaje de nitrógeno en el mar debido a los mamíferos marinos , como cetáceos y focas , antes del inicio de la caza comercial, estimando un nivel anterior tres veces mayor que el suministro de nitrógeno fijado de la atmósfera . Incluso hoy, a pesar de la reducción de las poblaciones de mamíferos marinos y el aumento de la absorción de nitrógeno de la atmósfera y la contaminación por nitrógeno, la concentración local de mamíferos marinos desempeña un papel importante en el mantenimiento de la productividad en las regiones que frecuentan. ^{[ 1 ]} El enriquecimiento no solo se da en la productividad primaria, sino también en la productividad secundaria en forma de abundancia en las poblaciones de peces. ^{[ 2 ]}

El estudio parte de la premisa de que las ballenas tienden a defecar con mayor frecuencia en la parte superior de la columna de agua, que frecuentan para respirar; además, las heces tienden a flotar. Las ballenas se alimentan en las profundidades del océano, donde se encuentra el krill. ^{[ 1 ]} La acción fecal de las ballenas invierte así el flujo habitual de nutrientes de la "bomba biológica" del océano, debido al flujo descendente de " nieve marina " y otros detritos desde la superficie hasta el fondo. Este fenómeno se ha denominado "bomba de ballenas". ^{[ 2 ]}

El estudio del Golfo de Maine también reveló que la visión de las ballenas y otros mamíferos marinos como competidores por la pesca, defendida por algunas naciones, es errónea, ya que las ballenas desempeñan un papel vital en el mantenimiento de la productividad del fitoplancton y, por consiguiente, de los peces. La eliminación de las poblaciones de mamíferos marinos amenaza el suministro de nutrientes y la productividad de los caladeros. ^{[ 2 ]}

Además, las heces de las ballenas que se alimentan de krill son ricas en hierro. ^{[ 5 ]} La liberación de hierro de las heces de ballena fomenta el crecimiento del fitoplancton en el mar, ^{[ 5 ]} lo que no solo beneficia a la cadena alimentaria marina , sino que también secuestra carbono durante largos períodos de tiempo. ^{[ 5 ]} Cuando el fitoplancton, que no es consumido durante su vida, perece, desciende a través de la zona eufótica y se asienta en las profundidades del mar. El fitoplancton secuestra aproximadamente 2 mil millones de toneladas de dióxido de carbono en el océano cada año, lo que hace que el océano se convierta en un sumidero de dióxido de carbono que contiene aproximadamente el 90% de todo el carbono secuestrado. ^{[ 8 ]} El Océano Austral se encuentra entre los rangos más grandes para el fitoplancton y tiene la característica de ser rico en nutrientes en términos de fosfato, nitrato y silicato, mientras que al mismo tiempo es deficiente en hierro. ^{[ 9 ]} El aumento del hierro, un nutriente esencial, provoca la proliferación del fitoplancton. Las heces de ballena son hasta 10 millones de veces más ricas en hierro que el agua de mar circundante y desempeñan un papel vital al proporcionar el hierro necesario para mantener la biomasa del fitoplancton en la Tierra. ^{[ 9 ]} La defecación de hierro de tan solo 12 000 cachalotes en el Océano Austral produce el secuestro de 200 000 toneladas de carbono atmosférico por año. ^{[ 9 ]}

Un estudio del Océano Austral reveló que las ballenas no solo reciclaban concentraciones de hierro vitales para el fitoplancton, sino que también formaban, junto con el krill, una importante fuente de hierro secuestrado en el océano, hasta un 24 % del hierro presente en las aguas superficiales del Océano Austral. Las ballenas formaban parte de un ciclo de retroalimentación positiva y, si se permite que las poblaciones de ballenas se recuperen en el Océano Austral, se producirá una mayor productividad del fitoplancton, ya que se reciclarán mayores cantidades de hierro a través del sistema. ^{[ 10 ]}

En consecuencia, a las ballenas se las denomina "ingenieras de ecosistemas marinos". ^{[ 11 ]}

Un estudio realizado en el archipiélago de Fernando de Noronha, en el suroeste del océano Atlántico , reveló que las heces y el vómito de los delfines giradores ( Stenella longirostris ) formaban parte de la dieta de doce especies de peces de arrecife pertenecientes a siete familias diferentes. El consumidor más prolífico fue el pez ballesta negro o durgón negro ( Melichthys niger ), que incluso podía discernir las posturas que adoptaban los delfines antes de defecar y se posicionaban para alimentarse eficazmente. Todas estas especies de peces que se alimentan de vísceras son conocidas por consumir plancton, y se considera que este tipo de alimentación podría representar un cambio en su dieta habitual, es decir, plancton a la deriva. ^{[ 12 ]}

Las ballenas, junto con otros grandes animales, desempeñan un papel importante en el transporte de nutrientes en los ciclos ecológicos globales. La disminución de las poblaciones de ballenas y otros grandes animales ha afectado gravemente la eficacia de los mecanismos de bombeo que transportan nutrientes desde las profundidades marinas hasta las plataformas continentales. ^{[ 13 ]}

Un estudio de investigación de 2016 utilizó el análisis fecal de orcas salvajes que pasaban la temporada de verano en el mar de Salish para estimar cuantitativamente las especies de presa. El análisis coincidió con estimaciones previas basadas en restos de presas en la superficie. El estudio encontró que los salmónidos comprendían más del 98,6 % de las secuencias genéticas identificadas, siendo las especies de salmón Chinook y Coho las presas más importantes. ^{[ 14 ]}

Un estudio de investigación, publicado en 2012, sobre los impactos de la sobrepesca y el tráfico marítimo en una población silvestre de orcas residentes del sur de la costa occidental de Norteamérica, se basó en el análisis químico de muestras fecales de orcas. El estudio buscaba determinar las razones del declive de las orcas, para lo cual se plantearon tres hipótesis: la perturbación causada por barcos y buques, la escasez de alimento y la exposición prolongada a toxinas que se acumulan en la grasa de las ballenas, a saber, DDT, PBDT y PCB. ^{[ 15 ]}

Se detectaron muestras fecales de orcas con la ayuda de un perro rastreador entrenado, un labrador retriever negro llamado "Tucker", de la empresa Conservation Canines . El perro podía detectar excremento fresco de orcas mientras seguía en una embarcación a una distancia de 200 a 400 metros (660 a 1310 pies) de una manada de orcas. Las muestras fecales recolectadas se analizaron para detectar la presencia y cantidad de ADN , así como estrés, hormonas nutricionales y reproductivas , y toxinas como PBDE , PCB y congéneres de DDT . ^{[ 16 ]} 

Las muestras fecales se analizaron a lo largo del tiempo y se correlacionaron con la densidad de embarcaciones a lo largo del tiempo y la cantidad de salmón Chinook del río Fraser, el principal componente de la dieta de las orcas en esas regiones. La densidad de embarcaciones y la abundancia de salmón a lo largo del tiempo se estimaron de forma independiente. ^{[ 16 ]} Los glucocorticoides en las orcas aumentan cuando el animal enfrenta tensión psicológica o inanición. El estudio encontró que la presa es máxima en agosto, cuando las embarcaciones son más abundantes. Por el contrario, la disponibilidad de salmón fue mínima a finales de otoño, cuando el nivel de tráfico marítimo también fue el menor. Los niveles de glucocorticoides fueron más altos en otoño cuando había escasez de presas y máximos durante agosto en el punto máximo de disponibilidad de alimento. ^{[ 16 ]}

De manera similar, las hormonas tiroideas se correlacionan con el estrés nutricional, lo que permite a los animales reducir sus tasas metabólicas para conservar mejor los nutrientes que disminuyen. Las orcas residentes del sur llegan al área de estudio en primavera después de haberse alimentado de salmones del desove temprano de primavera en otros ríos, cuando sus niveles de hormonas tiroideas son más altos. Los niveles hormonales disminuyen a medida que los animales llegan al área de estudio, se estabilizan durante el tiempo en que hay disponibilidad de peces y disminuyen aún más durante el período de escasez nutricional. ^{[ 16 ]} El análisis de toxinas estaba en curso al momento de la publicación de la investigación. Hasta ahora, se ha encontrado que la presencia de congéneres de las tres toxinas en las heces de ballena es proporcional a los niveles de estos químicos medidos en muestras de carne de orca durante la biopsia. Los resultados indican que restaurar la abundancia y la calidad de las presas disponibles es una primera medida importante para restaurar las poblaciones de orcas en el área de estudio. ^{[ 16 ]}

Un análisis de las heces de dos especies de delfines y una de ballenas condujo al descubrimiento de una nueva especie de Helicobacter , denominada Helicobacter cetorum , bacteria asociada a síntomas clínicos y gastritis en los cetáceos. ^{[ 17 ]}