Isótopos estables en ecología: herramienta clave para el estudio y gestión de poblaciones de ungulados

Abstract

El análisis de isótopos estables se ha convertido en una técnica clave en la ecología animal para estudiar interacciones tróficas, patrones de movimiento y respuestas fisiológicas. El análisis de relaciones isotópicas de isótopos estables de tejidos animales proporciona información única sobre la dieta, el uso del hábitat y el estado metabólico, aspectos fundamentales para entender los procesos ecológicos en ambientes naturales y gestionados. Este enfoque metodológico ha revolucionado el estudio de especies silvestres, al ofrecer una alternativa no invasiva que permite reconstruir eventos pasados mediante el análisis de materiales biológicos archivados. En el contexto de la gestión de la fauna cinegética, los isótopos estables permiten evaluar prácticas humanas como la suplementación alimentaria, la intensificación de la gestión y la presión de caza, proporcionando datos clave para la toma de decisiones en conservación y manejo adaptativo. Gracias a su capacidad para integrar información ecológica a múltiples escalas espaciales y temporales, este tipo de análisis son esenciales para abordar cuestiones complejas relacionadas con la sostenibilidad de las poblaciones y la conservación de la biodiversidad. Esta tesis doctoral explora su aplicación en la gestión y conservación de ungulados silvestres que se explotan como especies cinegéticas, centrándose en el jabalí (Sus scrofa) y el ciervo (Cervus elaphus hispanicus). Utilizando métodos multidisciplinares, se han abordado tres objetivos principales distribuidos en capítulos independientes. En el Capítulo I se ha utilizado el análisis de relaciones isotópicas de isótopos estables (δ¹³C y δ¹⁵N) en muestras de pelo de jabalí para identificar prácticas de manejo cinegético y su impacto en la dieta. Los resultados revelan que los valores de δ¹³C y δ¹⁵N permiten discriminar entre animales alimentados de manera natural y aquellos expuestos a suplementación artificial no declarada, como el uso de maíz. Este enfoque demuestra la utilidad del análisis isotópico para evaluar prácticas de gestión y garantizar la sostenibilidad. Además, se destaca la capacidad de esta técnica para proporcionar un registro cronológico de la dieta de los animales, mediante el análisis de fragmentos de pelo a lo largo de su crecimiento, lo que permite identificar cambios estacionales en el acceso a recursos alimenticios. El Capítulo II se centra en la relación entre la dieta y el microbioma intestinal de los jabalíes. Integrando datos de δ¹³C y δ¹⁵N con perfiles microbianos donde se evidencia que dietas monótonas basadas en alimentación suplementaria reducen la diversidad bacteriana y generan condiciones de disbiosis. Se han observado también correlaciones significativas entre ciertos grupos funcionales del microbioma y los valores isotópicos, destacando cómo las prácticas de manejo afectan la salud general de los animales. Estos hallazgos subrayan la necesidad de implementar prácticas de manejo sostenibles para preservar la integridad ecológica y la salud de las poblaciones silvestres. En el Capítulo III, se examinan las dinámicas de competencia intrasexual en ciervos mediante análisis de relaciones isotópicas de isótopos estables (δ¹³C y δ¹⁵N) de excrementos. Los machos en poblaciones con alta competencia presentan valores más bajos de δ¹⁵N, asociados con estrés nutricional y mayor demanda metabólica durante la época de celo. Además, se exploran las interacciones entre la disponibilidad de recursos, la presión competitiva y la condición corporal de los individuos, mostrando cómo estas variables afectan a los valores isotópicos. Este tipo de análisis emerge como una herramienta prometedora para evaluar el estado fisiológico y el impacto del entorno social en estas especies, contribuyendo a mejorar la comprensión de las dinámicas poblacionales en contextos de manejo cinegético. Los resultados de esta investigación destacan el potencial del análisis isotópico como un método efectivo y no invasivo para monitorear la salud, gestión y sostenibilidad de las especies cinegéticas. Su aplicación ofrece una base científica sólida para mejorar estrategias de conservación y manejo, proporcionando un enfoque integral para abordar los desafíos actuales en la gestión de fauna silvestre.

Stable isotope analysis has become a key technique in animal ecology for studying trophic interactions, movement patterns, and physiological responses. The analysis of stable isotope ratios in animal tissues provides unique insights into diet, habitat use, and metabolic status, which are fundamental aspects for understanding ecological processes in both natural and managed environments. This methodological approach has revolutionised the study of wildlife species by offering a non-invasive alternative that allows for the reconstruction of past events through the analysis of archived biological materials. In the context of game species management, stable isotopes enable the evaluation of human practices such as food supplementation, management intensification, and hunting pressure, providing key data for decision-making in conservation and adaptive management. Thanks to their capacity to integrate ecological information across multiple spatial and temporal scales, this type of analysis is essential for addressing complex questions related to population sustainability and biodiversity conservation. This doctoral thesis explores the application of stable isotope analysis in the management and conservation of wild ungulates exploited as game species, focusing on the wild boar (Sus scrofa) and the Iberian red deer (Cervus elaphus hispanicus). Using a multidisciplinary approach, three main objectives have been addressed, each presented in independent chapters. In Chapter I, stable isotope ratio analysis (δ¹³C and δ¹⁵N) was applied to wild boar hair samples to identify game management practices and their impact on diet. The results reveal that δ¹³C and δ¹⁵N values can effectively differentiate between animals feeding naturally and those exposed to undeclared artificial supplementation, such as maize. This approach demonstrates the utility of isotope analysis in assessing management practices and ensuring sustainability. Additionally, the ability of this technique to provide a chronological record of an animal’s diet is highlighted, as hair strand analysis allows for the identification of seasonal changes in access to food resources. Chapter II focuses on the relationship between diet and the gut microbiome of wild boars. By integrating δ¹³C and δ¹⁵N data with microbial profiles, it was found that monotonous diets based on supplementary feeding reduce bacterial diversity and lead to dysbiosis. Significant correlations were also observed between certain functional microbial groups and isotopic values, highlighting how management practices affect the overall health of animals. These findings underscore the need to implement sustainable management practices to preserve ecological integrity and the health of wild populations. In Chapter III, intrasexual competition dynamics in red deer were examined using stable isotope ratio analysis (δ¹³C and δ¹⁵N) of faeces. Males in highly competitive populations exhibited lower δ¹⁵N values, associated with nutritional stress and increased metabolic demands during the rutting season. Additionally, interactions between resource availability, competitive pressure, and individual body condition were explored, demonstrating how these variables influence isotopic values. This type of analysis emerges as a promising tool for assessing physiological status and the impact of social environments in these species, contributing to a better understanding of population dynamics in game management contexts. The findings of this research highlight the potential of stable isotope analysis as an effective and non-invasive method for monitoring the health, management, and sustainability of game species. Its application provides a solid scientific basis for improving conservation and management strategies, offering a comprehensive approach to tackling current challenges in wildlife management.