La carroña , o los restos de animales muertos, es algo que a la mayoría de la gente le gustaría evitar: es visualmente desagradable, emite malos olores y puede ser la fuente de numerosos patógenos. Descomposición de carroña, sin embargo, brinda una oportunidad única para que los científicos investiguen cómo los nutrientes circulan por un ecosistema. Mucha gente podría preguntar: «¿Por qué es importante este tema?» En pocas palabras, comprender la descomposición de la carroña es importante tanto desde una perspectiva básica como aplicada. Los experimentos de descomposición de carroña nos permiten comprender mejor cómo funcionan los ecosistemas para que podamos gestionar de manera más eficaz los entornos naturales. También mejora nuestra capacidad para identificar los factores que influyen en las tasas de descomposición y para resolver los misterios forenses que rodean las muertes inexplicables de animales, incluidos los humanos.

Jugadores clave en la descomposición de carroña

La descomposición de la carroña animal se logra principalmente a través de las actividades de invertebrados, como moscas y escarabajos, y grandes carroñeros , generalmente otros vertebrados como zarigüeyas, mapaches y buitres. Los microbios , como las bacterias y los hongos, también son importantes para la descomposición de la carroña.

Invertebrados

Moscas

Los primeros organismos, y posiblemente los más dominantes, que colonizan y descomponen los restos de vertebrados son las moscas carroñeras (Figura 1). Los moscardones (Diptera: Calliphoridae) y las moscas de la carne (Diptera: Sarcophagidae) tienen una distribución mundial. Las moscas tienen un ciclo de vida holometábolos ; tienen cuatro etapas de vida distintas. Por lo general, en los moscardones, la hembra adulta pone varios cientos de huevos que se convierten en larvas o gusanos. Las larvas pasan por tres estadios antes de convertirse en pupas. Después de la pupa, la mosca adulta emerge de la pupa. El desarrollo de la mosca sopladora y la mosca de la carne difiere ligeramente; la mayoría de las moscas azules ovipositan (ponen huevos) mientras que las moscas de la carne depositan larvas (ponen larvas).

Figura 1: Moscas sobre carroña porcina.Las moscas carroñeras pueden llegar y poner huevos en un animal muerto en cuestión de minutos. Tenga en cuenta que los huevos de mosca (los objetos cilíndricos amarillos) se depositan en las aberturas naturales (por ejemplo, la boca y los ojos).

Las moscas carroñeras pueden localizar un animal muerto en cuestión de minutos. Varias hembras depositan huevos o larvas en un solo animal, por lo que cientos o miles de larvas pueden colonizar un solo cadáver. Las larvas crecen y se desarrollan alimentándose de la carroña, convirtiendo el tejido animal en su propio tejido corporal (menos el utilizado para la respiración y excreción de las larvas). Después de adquirir los nutrientes necesarios del cadáver, las larvas a menudo se arrastran distancias considerables desde los restos, se entierran en el suelo, entran en una etapa de pupa y emergen como adultos. El tiempo de desarrollo desde el huevo hasta el adulto varía según la especie y depende de las condiciones ambientales, especialmente la temperatura; puede requerir un poco más de una semana o varios meses. Al emerger, los adultos monitorean el hábitat para el próximo recurso de carroña (Figura 2). Las moscas carroñeras localizan animales muertos a través de un agudo sentido del olfato; pueden detectar rastros diminutos de olor a descomposición en las corrientes de aire.

Figura 2: Fases entomológicas de la descomposición de la carroña.Los insectos pasan por una secuencia predecible de etapas cuando quedan vertebrados en descomposición.© 2012 Educación en la naturaleza Adaptado de Tomberlin et al. 2011. Todos los derechos reservados. 

Escarabajos

De manera secuencial y predecible, los escarabajos son generalmente el segundo grupo de invertebrados en llegar a un cadáver (Figura 3). Los escarabajos carroñeros (Coleoptera: Silphidae), los escarabajos rove (Coleoptera: Staphylinidae), los escarabajos hister (Coleoptera: Histeridae) y los escarabajos dermestidos (Coleoptera: Dermestidae) son las familias clave que colonizan los cadáveres. Los escarabajos, como las moscas, también son insectos holometábolos. Sin embargo, a diferencia de las moscas, las larvas de escarabajos se llaman larvas.

Figura 3: Escarabajos en carroña porcina.Canthon sp. escarabajos que se congregan en una canal de cerdo en descomposición. Tenga en cuenta que también se pueden observar moscas carroñeras en el cadáver.

Dependiendo de la especie, los escarabajos tienen diferentes roles en la red trófica carroñera. Muchos escarabajos se alimentan de los restos, algunos son depredadores que se alimentan de huevos de mosca y larvas que han colonizado el cadáver, y otros se alimentan de ambos. Los escarabajos que se alimentan de los restos se denominan descomponedores, mientras que las especies que se alimentan a través de múltiples niveles tróficos (es decir, de los restos y de otros invertebrados) se denominan omnívoros .

Vertebrados

Varios vertebrados grandes recolectarán animales muertos con fines nutricionales. Se ha informado comúnmente que perros, gatos, roedores (ratones y ratas), coyotes, zarigüeyas, mapaches, zorrillos y pájaros (cuervos, cuervos y buitres) se alimentan de carroña (Figura 4). A diferencia de otros descomponedores, los carroñeros de vertebrados tienden a eliminar grandes cantidades de tejido, digerirlo y luego reciclar los nutrientes al medio ambiente a través de sus heces, después de la respiración y asimilación. Junto con grandes cantidades de carne, los vertebrados también pueden comer y / o esparcir otros tejidos (por ejemplo, cartílago, hueso, dientes y cabello) que son difíciles de descomponer por los invertebrados o microbios. El daño extenso por alimentación de un cadáver, causado por la búsqueda de vertebrados, también da como resultado oportunidades adicionales (es decir, heridas abiertas) para que los invertebrados y microbios colonicen los restos.

Figura 4: Buitre de Turquía alimentándose de una cría de foca muerta.Los grandes carroñeros vertebrados se alimentan con frecuencia de animales muertos, lo que ayuda a la descomposición.

Microbios

Los microbios, como las bacterias y los hongos, influyen en gran medida en el flujo de energía y materia a través de un ecosistema. Las bacterias del cadáver y del entorno circundante, como las bacterias del suelo, son esenciales para la descomposición de los restos animales en materia orgánica y nutrientes. Sin embargo, ha sido difícil determinar qué microbios están presentes, su contribución general al proceso de descomposición y cómo influyen en la atracción y colonización de los invertebrados hacia un cadáver. Las bacterias son microscópicas, por lo que deben identificarse por fenotipo.(microscopía y cultivo), técnicas funcionales (bioquímicas) y genéticas (secuenciación). Usando estas técnicas, ahora estamos comenzando a comprender la diversidad de especies microbianas presentes y sus interacciones con otros organismos durante la descomposición de la carroña.

Tras la muerte, las enzimas digestivas y otros compuestos producidos por el cuerpo comienzan a alterar químicamente y degradar los restos ( autólisis ). Las comunidades microbianas, de la superficie externa y del tracto gastrointestinal, que se mantienen bajo control mientras el animal está vivo, también son libres de iniciar y participar en la descomposición del animal. Putrefacciónes la proliferación de bacterias, desde el interior del cuerpo, después de la muerte. Las bacterias usan las macromoléculas (p. Ej., Proteínas y carbohidratos) presentes en el tejido animal para crecer y multiplicarse y, al hacerlo, producen subproductos químicos como amoníaco, cadaverina, sulfuro de hidrógeno y putrescina. Este proceso es evidente por el olor pútrido de estos químicos y por la decoloración del cuerpo (azul, negro, amarillo, verde y rojo) a medida que se degrada el tejido. A medida que se consume la canal, las bacterias también producen grandes cantidades de gases a través de la fermentación. La fermentación produce sustancias químicas volátiles que atraen a muchos de los invertebrados y vertebrados que ayudan a descomponer los restos.

Investigación básica: carroña y función del ecosistema

Los depredadores consumen muchos animales, sin embargo, cantidades sustanciales que no se consumen a través de la depredación se descomponen después de morir por lesiones o causas naturales. Estos pulsos de recursos, o oasis biológicos, son muy variables en el espacio y el tiempo, y en tamaño y duración. Por ejemplo, el animal muerto puede ser pequeño, como una rata o un cerdo, y estar ubicado en un entorno terrestre densamente habitado que dura solo unos pocos días en el verano, o tan grande como una ballena en el frío y desolado fondo del océano que requiere más de 16 años para convertirse en esqueleto.

Los científicos ahora están comenzando a identificar características y mecanismos comunes de la liberación de nutrientes por pulsos de recursos en los ecosistemas. La descomposición de la carroña de vertebrados, directa e indirectamente, afecta la química del suelo y el bentónico , así como la flora y fauna local. Los nutrientes se difunden de la carroña al suelo, lo que produce cambios en el pH, la conductividad y las concentraciones de nutrientes (por ejemplo, nitrógeno y fósforo). Estos nutrientes se incorporan al hábitat circundante provocando cambios en las comunidades de plantas y artrópodos, tanto en la composición de las especies (estructura) como en sus actividades (función).

Como los restos de vertebrados son efímeros , por lo general duran solo unos pocos días a unas pocas semanas, y numerosas especies necrófagas se alimentan del mismo recurso, los organismos deben desarrollar una estrategia para explotar los restos antes de que los competidores los consuman por completo. Algunos organismos se desarrollan más rápidamente cuando se enfrentan a nutrientes limitados, a costa de reducir el tamaño del cuerpo adulto (y el potencial reproductivo). Otros tardan mucho más en desarrollarse, y corren el riesgo de morir de hambre si la fuente de alimento se consume por completo antes de que se complete el desarrollo, pero sin sacrificar el tamaño corporal general. Dado que los organismos deben optimizar sus comportamientos (es decir, no pueden maximizar simultáneamente el tiempo de desarrollo y el tamaño corporal), la competencia crea una compensación para los organismos que se alimentan de carroña.Los rasgos del ciclo de vida, como el tiempo de desarrollo y el tamaño del cuerpo, están controlados por factores genéticos y ambientales (es decir, naturaleza versus crianza). Algunos genotipos tienen fenotipos relativamente «fijos» en todos los entornos (por ejemplo, los individuos de algunas especies pueden crecer más rápido que otros). Dado que las compensaciones son comunes en la naturaleza, muchas especies también han desarrollado cierto grado de plasticidad fenotípica para maximizar su aptitud.. La plasticidad es cuando los organismos alteran su apariencia o comportamiento (fenotipo) en respuesta a diferentes condiciones ambientales. Por ejemplo, las moscas pueden completar el desarrollo en un tamaño pequeño cuando se crían en carroña con altos niveles de competencia, pero pueden ser mucho más grandes si se crían en un ambiente con bajos niveles de competencia. Además, los distintos genotipos a menudo expresan diferentes fenotipos en el mismo entorno. Esta respuesta específica de genotipo se conoce como interacción «genotipo por entorno» (GxE). Las interacciones genotipo por medio ambiente pueden indicar la adaptación a los ambientes locales cuando se encuentran en una comparación de poblaciones donde el fenotipo involucrado aumenta la aptitud. Por ejemplo, las hembras con un tamaño corporal más grande pueden poner más huevos en comparación con las hembras más pequeñas, lo que resultará en una mayor aptitud para las hembras más grandes. Las interacciones GxE para el tamaño del cuerpo femenino indicarían una adaptación específica del entorno a esas condiciones ambientales particulares. Los efectos de interacción genética, ambiental y GxE sobre los fenotipos se pueden evaluar en diferentes poblaciones mediante la evaluación denormas de reacción .

Investigación aplicada: uso de la descomposición como herramienta forense

Los restos en descomposición pueden verse como paquetes de nutrientes (es decir, pulsos de recursos) que, si se dejan en el medio ambiente, se reciclarán en el ecosistema. En la mayoría de los casos, los organismos que colonizan y descomponen la canal en sus respectivos nutrientes lo hacen de manera predecible y secuencial (Figura 2). Una comprensión completa de este patrón de sucesión permite a los científicos determinar aproximadamente cuánto tiempo ha estado muerto un organismo. Los datos de desarrollo de los colonizadores primarios también son útiles para este propósito.

La entomología forense es un campo importante y aplicado de la ecología de la descomposición, ya que los organismos iniciales y más frecuentes que son atraídos, colonizan y descomponen los restos son los invertebrados. Al comparar la presencia de insectos, su desarrollo y abundancia en los restos con patrones de desarrollo conocidos a diferentes temperaturas de cría, es posible estimar el intervalo post-colonización y proporcionar un intervalo post mórtem mínimo (m-PMI) o tiempo desde la muerte. El m-PMI estimado se puede utilizar como prueba en procedimientos legales.

Los entomólogos forenses quizás estén mejor asociados con la estimación de m-PMI para humanos, cuando se desconoce el tiempo transcurrido desde la muerte. Estos eventos ocurren con mayor frecuencia cuando las personas mueren inesperadamente (p. Ej., Asesinato). Determinar con precisión los patrones de atracción de insectos y colonización de restos humanos es importante para estimar con precisión los m-PMI, particularmente cuando hay otra evidencia contradictoria o inexistente. Sin embargo, no se debe olvidar que muchos vertebrados no humanos también se encuentran con una muerte prematura. Muchos vertebrados grandes (por ejemplo, osos, tigres, rinocerontes) son sacrificados ilegalmente de forma rutinaria por las partes de su cuerpo (por ejemplo, patas, vesículas biliares, cuernos) (Figura 5). La evidencia analizada por entomólogos forenses puede ayudar a garantizar que los individuos responsables del delito sean condenados, proporcionando un m-PMI basado en evidencia entomológica.
Figura 5: Un rinoceronte asesinado por su cuerno.Los cazadores furtivos mataron a este rinoceronte negro, Diceros bicornis, para poder extraer su cuerno y venderlo con fines medicinales y / o culturales.

Se necesitan más investigaciones sobre los factores ambientales que influyen en la descomposición de la carroña de vertebrados. Las estimaciones del intervalo post mórtem mínimo se basan en una serie de supuestos; si estas suposiciones no son ciertas, o si cambian en el espacio y / o el tiempo, las estimaciones pueden no ser precisas. Los entomólogos forenses se basan en gran medida en datos de modelos animales, más comúnmente la descomposición de carroña porcina (Figura 6), aunque es posible experimentar con restos humanos donados en algunos sitios de campo, como los Centros de Antropología Forense de la Universidad de Tennessee en Knoxville. Tennessee, Western Carolina University en Carolina del Norte o Texas State University y Sam Houston University en Texas. En última instancia, esta investigación aumentará nuestra comprensión de cómo el medio ambiente influye en el proceso de descomposición,
Figura 6: Descomposición de carroña porcina.Seis canales de cerdo en descomposición. Tenga en cuenta las diferencias en la descomposición entre los individuos y las grandes masas de gusanos alrededor de las cabezas (paneles byc).

Resumen

Una comprensión profunda de cómo progresa la descomposición natural de la carroña y cómo las comunidades biológicas interactúan para reciclar este recurso en el ecosistema es importante tanto desde una perspectiva básica como aplicada. Comprender la ecología de la descomposición de la carroña avanza enormemente en diferentes campos de estudio, como la biogeoquímica, la ecología, la evolución y la ciencia forense.