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Quantifying prey energetic quality: energy density and size-energy relationships for marine fish and cephalopods

Este estudio proporciona densidades de energía y relaciones tamaño-energía contemporáneas para 34 especies de peces del Mar del Norte y dos especies de cefalópodos mediante calorimetría de bomba, ofreciendo datos críticos para actualizar los modelos ecológicos de la dinámica depredador-presa y evaluar los impactos del cambio ambiental en las redes tróficas marinas.

Autores originales: Philippa Wright, Cormac Booth, Katherine Whyte, Laura Oller, Charlie Cooper, Thomas Régnier, Sophie Smout, Gordon Hastie

Publicado 2026-08-10

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CC BY 4.0

Autores originales: Philippa Wright, Cormac Booth, Katherine Whyte, Laura Oller, Charlie Cooper, Thomas Régnier, Sophie Smout, Gordon Hastie

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

Imagina el océano como una ciudad gigante y bulliciosa donde cada criatura está constantemente en busca de su próxima comida. En esta metrópolis submarina, la energía es la moneda de cambio. Al igual que tú necesitas calorías para correr, jugar y crecer, los animales marinos necesitan energía para sobrevivir al agua fría, nadar contra las corrientes y criar a sus familias. Pero no todas las comidas son iguales. Un sándwich hecho de mantequilla de cacahuete densa y grasa aporta un golpe mucho más fuerte que un sándwich hecho de lechuga esponjosa y acuosa, incluso si parecen del mismo tamaño. Los científicos llaman a esto "densidad energética": cuánta energía se empaqueta en un solo gramo de alimento. Para los depredadores de la cima del mar, como focas, ballenas y aves marinas, saber qué peces son la "mantequilla de cacahuete" y cuáles son la "lechuga" es una cuestión de vida o muerte. Si eligen el menú equivocado, podrían morir de hambre incluso con la barriga llena.

Aquí es donde intervino un equipo de investigadores de la Universidad de St Andrews y del Directorio Marino. Querían actualizar el "menú" del Mar del Norte, un concurrido vecindario submarino frente a la costa de Escocia. Durante mucho tiempo, los científicos tuvieron que adivinar cuánta energía proporcionaban diferentes peces, basándose a menudo en datos antiguos que podrían no ajustarse al océano cambiante de hoy. El equipo decidió dejar de adivinar y empezar a medir. Utilizaron una herramienta de alta tecnología llamada calorímetro de bomba; piensa en él como un horno superpreciso que quema un trocito de pescado para medir exactamente cuánta energía (calor) libera. Al hacer esto con docenas de especies, desde diminutos sandeel hasta grandes bacalaos, construyeron un mapa fresco y detallado de quién se come qué, y exactamente cuánto combustible proporciona cada bocado.

El pez grande, el pez pequeño y el rompecabezas de la energía

Los investigadores recolectaron cientos de especímenes de peces y calamares del Mar del Norte, principalmente entre junio y octubre. Midieron cada uno de ellos, desde el hocico hasta la cola, y luego los sometieron a la prueba del "horno". El objetivo era responder a dos grandes preguntas: ¿Cuánta energía tiene un pez por gramo (densidad energética) y cómo cambia la energía total en un pez a medida que crece más?

Los resultados fueron una sorpresa. El equipo descubrió que la densidad energética varía enormemente según la especie. La "mantequilla de cacahuete" del mar resultó ser la familia Clupeidae, que incluye arenques, espadines y caballas. Estos peces están cargados de grasa y aportan un golpe de energía masivo, con el arenque alcanzando un promedio de hasta 7,13 kJ g-1. En el otro extremo del espectante, los peces "lechuga" se encontraron en familias como Gadidae (que incluye eglefilos y merluza de la costa) y Callionymidae (dragonetas). Estos peces son mucho más magros, con densidades energéticas que oscilan entre los 3,74 kJ g-1 y los 4,40 kJ g-1.

Uno de los descubrimientos más interesantes fue sobre el tiempo. Los investigadores observaron de cerca al sandeel de Raitt, un pececito que es el snack favorito de muchas aves marinas y focas. Descubrieron que estos peces no son iguales durante todo el año. Un sandeel capturado en invierno (diciembre) era significativamente más "pesado" en energía que uno capturado en verano (junio-julio). Un sandeel de 15 cm en invierno contenía unos 136,8 kJ de energía, mientras que un sandeel del mismo tamaño en verano solo tenía 66,8 kJ. Es como si el pez de invierno se hubiera estado atracando de bocadillos antes de hibernar, mientras que el pez de verano todavía estaba a dieta. Este cambio estacional significa que los depredadores deben trabajar mucho más duro en el verano para obtener la misma cantidad de energía que obtienen fácilmente en el invierno.

El tamaño importa (Mucho)

El estudio también analizó cómo cambia la energía total en un pez a medida que crece. La respuesta es simple pero poderosa: los peces más grandes son comidas exponencialmente mejores. La relación no es una línea recta; es una curva que se dispara rápidamente. Por ejemplo, un eglefilo de 15 cm tiene aproximadamente cuatro veces la energía total de un eglefilo de 10 cm. Para un depredador, atrapar un pez grande es a menudo mucho más eficiente que atrapar tres pequeños.

Los investigadores intentaron ver si existía un patrón específico donde la densidad energética aumentara a medida que los peces crecían (como una curva sigmoidea), como sugerían algunos estudios antiguos. Sin embargo, para la mayoría de las especies probadas, ese patrón no apareció. Los datos eran demasiado desordenados y variados para ajustarse a esa forma matemática específica. Esto sugiere que, para muchos de estos peces, ser más grande no significa automáticamente ser más "gordo" o tener mayor densidad energética por gramo; simplemente significa que hay más pez para comer.

Por qué esto es importante para el océano

Estos nuevos datos son como una etiqueta nutricional fresca y precisa para el Mar del Norte. Ayudan a los científicos a comprender cómo se están defendiendo los depredadores, como las focas y los frailecillos, en un mundo cambiante. Si el océano se calienta y los peces "mantequilla de cacahuete" se alejan, dejando atrás solo los peces "lechuga", los depredadores podrían tener que comer el doble de peces solo para sobrevivir. El estudio también destaca que una pequeña diferencia de tamaño puede marcar una gran diferencia en la energía. Un sandeel que es solo 0,5 cm más corto que su vecino puede contener un tercio menos de energía. Esto significa que si el tamaño promedio de la población de peces disminuye, los depredadores podrían enfrentarse a una crisis energética incluso si hay muchos peces alrededor.

Al proporcionar estos números actualizados, el estudio nos ofrece una mejor herramienta para predecir cómo la vida marina podrá afrontar los impactos humanos, como la pesca o los parques eólicos marinos, y el cambio climático. Nos recuerda que en el océano, no se trata solo de cuántos peces hay en el agua, sino de cuánto combustible transporta exactamente cada uno.

Resumen Técnico: Cuantificación de la Calidad Energética de las Presas en Peces Marinos y Cefalópodos del Mar del Norte

Planteamiento del Problema
Los depredadores marinos superiores, incluidos pinnípedos y aves marinas, dependen del contenido energético de sus presas para determinar la rentabilidad del forrajeo, la supervivencia y el éxito reproductivo. Dado que la densidad de energía (kJ g⁻¹) es una métrica crítica para comprender la transferencia trófica y la resiliencia de los ecosistemas, existe una carencia significativa de datos contemporáneos respecto al contenido energético de las especies de presas en el Mar del Norte. Los estudios existentes suelen basarse en valores generalizados o históricos que no logran considerar las condiciones ambientales actuales, las variaciones regionales o las fluctuaciones estacionales. Además, la relación entre el tamaño de la presa y el contenido energético total no está bien caracterizada para muchas especies no comerciales, lo que genera incertidumbre en los modelos de dinámica depredador-presa y en las evaluaciones de los impactos antropogénicos.

Metodología
Este estudio abordó estas lagunas de datos mediante la realización de campañas de muestreo de presas en regiones costeras del Mar del Norte (Moray Firth, Firth of Forth y Firth of Tay) entre 2019 y 2024. Los especímenes se recolectaron de forma oportunista mediante redes de arrastre demersales y pelágicas, dragas de mejillones modificadas y trampas de peces con cebo utilizadas para validar estudios acústicos pesqueros independientes. No se capturaron animales específicamente para esta investigación; todos los individuos estaban muertos al momento de su recuperación.

El estudio se centró en 34 especies de peces y dos especies de cefalópodos. Para cada espécimen, se midieron la longitud total y la masa. Las muestras fueron homogeneizadas, secadas hasta alcanzar una masa constante a 60 °C para determinar el contenido de humedad, y procesadas en pellets. La densidad de energía se midió mediante calorimetría de bomba (Calorímetro Isoperibólico Parr 6200). La densidad de energía en peso húmedo se calculó ajustando la densidad de energía en peso seco según el contenido de humedad.

Las análisis estadísticos se realizaron en R para modelar:

Relaciones Longitud-Peso: Ajustadas mediante un modelo alométrico ( $W = a_{LW}L^{b_{LW}}$ ) vía Mínimos Cuadrados No Lineales (NLS).
Relaciones Longitud-Densidad de Energía: Evaluadas frente a un modelo logístico (sigmoideo) propuesto previamente en la literatura para detectar aumentos no lineales de la densidad de energía con el tamaño.
Relaciones Longitud-Energía Total: Ajustadas mediante un modelo alométrico ( $E_T = a_{LE}L^{b_{LE}}$ ) donde la energía total es una función de la longitud.

Las especies con menos de cuatro puntos de datos o rangos de longitud restringidos fueron excluidas del modelado, pero incluidas en los cálculos de la densidad de energía media. Se realizaron comparaciones estacionales específicamente para el lanzón de Raitt (Ammodytes marinus), que fue muestreado tanto en verano como en invierno.

Resultados Clave

Generación de Conjunto de Datos: El estudio produjo 601 nuevas estimaciones de energía para 36 especies. Las densidades de energía medias oscilaron entre 3.59 kJ g⁻¹ (Callionymidae) y 7.30 kJ g⁻¹ (Clupeidae).
Variación de Especies: Se observó una alta densidad de energía en especies pelágicas ricas en lípidos, como la caballa, la arenque y la sardina. Se encontraron densidades de energía más bajas en familias como Gadidae, Cottidae y Pleuronectidae.
Relación Longitud-Densidad de Energía: Contrariamente a estudios previos que sugerían un aumento sigmoideo de la densidad de energía con la longitud (a menudo vinculado a la madurez reproductiva), los modelos NLS logísticos no convergieron para todas las especies en este conjunto de datos. Los autores atribuyen esto a la ventana de muestreo (verano/otoño, post-desove) y a los rangos de tamaño restringidos, que probablemente carecieron de los estados fisiológicos específicos (ej. acumulación de lípidos pre-desove) necesarios para impulsar la tendencia no lineal. La arenque fue una excepción que mostró una tendencia positiva, aunque el modelo no convergió, debido probablemente a las limitaciones del tamaño de la muestra.
Relación Longitud-Energía Total: Se estableció una clara relación exponencial positiva entre la longitud del pez y el contenido de energía total para 21 especies. La tasa de aumento de energía varió significativamente por especie, impulsada por las relaciones específicas de longitud-peso y densidad de energía.
Dinámicas Estacionales: El lanzón de Raitt exhibió una variación estacional significativa. Los especímenes de invierno mostraron una mayor densidad de energía (6.54 kJ g⁻¹) y un coeficiente de crecimiento longitud-peso más pronunciado en comparación con los de verano (6.01 kJ g⁻¹). En consecuencia, un lanzón de 15 cm en invierno contenía aproximadamente el doble de la energía total que un espécimen del mismo tamaño en verano.
Niveles Tróficos: Los peces de forraje demostraron una densidad de energía media significativamente mayor (5.44 kJ g⁻¹) en comparación con los peces depredadores (4.90 kJ g⁻¹).

Significancia y Reivindicaciones
Los autores posicionan este trabajo como una actualización crítica de los datos históricos, proporcionando un recurso contemporáneo para estudios ecológicos en el Mar del Norte. La principal significancia radica en:

Llenar Lagunas de Datos: Proporcionar las primeras estimaciones de energía publicadas para varias especies no comerciales (ej. gobio común, blenio de serpiente) que sirven como presas potenciales para mamíferos marinos y aves.
Refinar Modelos Depredador-Presa: Las relaciones longitud-energía total generadas permiten una parametrización más precisa de los modelos de presupuesto de energía dinámica utilizados para predecir las respuestas de los depredadores ante cambios en la disponibilidad de presas y en las distribuciones de tamaño.
Destacar el Contexto Temporal: El estudio demuestra que el contexto estacional es vital; para especies como el lanzón de Raitt, las reservas de energía invernales son significativamente más altas, lo que impacta el balance energético de los depredadores durante diferentes épocas del año.
Aplicación a Impactos Antropogénicos: El conjunto de datos está destinado a apoyar las evaluaciones de cómo el cambio climático y los desarrollos industriales (como los parques eólicos marinos) pueden alterar las comunidades de peces y, consecuentemente, el flujo de energía a través de las redes tróficas costeras.

El artículo concluye que, si bien la densidad de energía varía ampliamente, el contenido de energía total es el factor más determinante para la ingesta de los depredadores, y que pequeños cambios en el tamaño de la presa pueden resultar en cambios sustanciales en el número de presas necesarias para satisfacer las demandas energéticas. Estos hallazgos contribuyen a una mejor comprensión del flujo de energía en los ecosistemas marinos costeros y la resiliencia de los depredadores superiores ante el cambio ambiental.

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