Agricultura Cereales Estados Unidos

Los animales de pastoreo impulsaron la domesticación de los cereales


Muchos granos familiares hoy en día, como la quinua, el amaranto, el mijo, el cáñamo y el trigo sarraceno, tienen rasgos que indican que evolucionaron conjuntamente para la dispersión de los grandes mamíferos de pastoreo.

por Max Planck Society

Durante el Pleistoceno, manadas masivas dirigieron la ecología en gran parte del globo y causaron cambios evolutivos en las plantas.

Los estudios de la ecología y los hábitos de crecimiento de ciertos parientes de cultivos antiguos indican que los rebaños de megafauna eran necesarios para la dispersión de sus semillas antes de la intervención humana. Comprender este proceso es proporcionar a los científicos información sobre la domesticación temprana de estas plantas.

La domesticación de las anuales de semillas pequeñas implicó un cambio evolutivo de la dispersión a través de la ingestión de animales a la dispersión humana.

Esos son los resultados de un nuevo estudio realizado por Robert Spengler, director de los Laboratorios Paleoethnobotany en el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Historia Humana, y Natalie Mueller, miembro de la Fundación Nacional de Ciencias de la Universidad de Cornell, publicada en Nature Plants .

Spengler y Mueller demuestran, al observar la ecología de los pastizales y los patrones herbívoros de los animales de manada, que los progenitores de cultivos de semillas pequeñas evolucionaron para ser dispersados ​​por los rumiantes megafaunales.

Aunque hoy en día, las variedades silvestres de estas especies crecen en parches pequeños y aislados, los investigadores ilustran que el pastoreo intenso de estas plantas por parte de los animales de manada hace que se formen parches densos cerca de los ríos u otras áreas que frecuentan los animales.

En la antigüedad, estos parches densos de plantas podrían haber sido fácilmente cosechados, al igual que los campos de los agricultores modernos, explicando cómo y por qué las personas antiguas podrían haberse centrado en estas plantas específicas. Este estudio proporciona una respuesta para este misterio de larga data de la domesticación de plantas.

Los cultivos de semilla pequeña son productos de otra época.

Durante la mitad del Holoceno (hace 7.000 a 5.000 años), en valles y praderas ecológicamente ricas de todo el mundo, la gente comenzó a cultivar pequeñas plantas para semilla o grano.

El trigo, la cebada y el arroz son algunas de las primeras plantas en mostrar signos de domesticación, y los científicos han estudiado exhaustivamente el proceso de domesticación en estos cultivos de cereales de semillas grandes.

Los investigadores saben mucho menos sobre la domesticación de los cultivos de granos de semillas pequeñas como la quinua, el amaranto, el trigo sarraceno, el mijo y varios cultivos ahora perdidos domesticados en América del Norte. Los ancestros silvestres de estos cultivos tienen pequeñas semillas con conchas indigestas o abrigos de semillas.

Hoy en día, estas plantas silvestres existen en parches pequeños y fragmentarios dispersos en áreas enormes, el hecho de que no crecen en grupos densos, como los ancestros del trigo y el arroz, parecen haber convertido a estos ancestros en cultivos en objetivos poco atractivos para los forrajeros.

Los pequeños tamaños de semillas y las conchas de semillas duras, combinadas con la falta de densas poblaciones silvestres, llevaron a muchos investigadores a argumentar que debían haber sido un alimento para la hambruna.

Forjar suficientes semillas silvestres de estas variedades para molerlas en harina para hornear una barra de pan llevaría semanas, especialmente para los ancestros de cultivos más raros o en peligro de extinción. Entonces, ¿por qué los recolectores tempranos se enfocaron tanto en estas plantas y finalmente las adoptaron como cultivos?

Spengler y Mueller presentan un nuevo modelo, lo que sugiere que cuando los humanos se encontraron por primera vez con estas plantas, habrían crecido en rodales densos creados por la megafauna de pastoreo, lo que facilitaría su recolección.

A medida que los humanos comenzaron a cultivar estas plantas, asumieron el papel funcional de los dispersores de semillas y, finalmente, las plantas desarrollaron nuevas características para favorecer la agricultura y perdieron las características antiguas que favorecían la dispersión por los animales de la manada.

Los primeros rasgos de domesticación, adelgazamiento o pérdida de protecciones de semillas no digeribles, pérdida de latencia y aumento del tamaño de las semillas, pueden explicarse por la pérdida del proceso de dispersión de rumiantes y el manejo humano concomitante de rodales silvestres.

Un modelo novedoso para la domesticación de cultivos de grano de semilla pequeña.

Spengler y Mueller han estado interesados ​​en la domesticación de plantas desde la escuela de posgrado, cuando estudiaron con la Dra. Gayle Fritz, una de las primeras académicas en reconocer la importancia de la región central de EE. UU. Como centro de la domesticación de cultivos.

A pesar de décadas de investigación sobre la naturaleza de la domesticación de plantas en América del Norte, nadie reconoció que la verdadera clave eran las manadas masivas de bisontes.

Las plantas que fueron domesticadas, lo que Mueller llama «Cultivos Perdidos», habrían sido dispersadas por bisontes en grandes franjas, facilitando su recolección por parte de los antiguos, y tal vez alentando a estas comunidades a plantarlas activamente.

Cuando los europeos exterminaron los rebaños, las plantas que dependían de estos animales para dispersar sus semillas también comenzaron a disminuir.

Debido a que los antepasados ​​silvestres de estos cultivos perdidos son raros hoy en día y los rebaños de bisontes se han extinguido efectivamente, los investigadores han pasado por alto esta importante característica coevolutiva en el proceso de domesticación.

Sin embargo, este proceso no es exclusivo del Medio Oeste de los Estados Unidos, y los investigadores sugieren que puede haber vínculos entre la domesticación del alforfón y el pastoreo de yak en el Himalaya y la domesticación de amaranto y el pastoreo de llamas en los Andes.

Un rastro de bisontes a través de un denso campo salvaje de cebada pequeña. Esta planta es uno de los progenitores de una cosecha perdida en América del Norte. La actividad de pastoreo de bisontes pesados parece dar lugar a densos campos de esta planta en la naturaleza, lo que habría sido fácil para los recolectores de semillas de los primeros recolectores. Crédito: Natalie Mueller

Los autores han identificado patrones paralelos en los estudios de ecología de los pastizales, señalando que la herbivoría de animales de manada pesada puede homogeneizar las comunidades de vegetación.

Por ejemplo, el pastoreo pesado en las montañas de Asia Central causa la muerte de muchas plantas, pero ciertas plantas con adaptaciones para la dispersión por parte de los animales prosperan.

El depósito de semillas de plantas en excremento rico en nutrientes conduce a parches ecológicos, a menudo llamados puntos calientes, que los forrajeros pueden atacar fácilmente para la recolección de semillas .

Durante más de un siglo, los académicos han debatido por qué los recolectores anticipados se enfocaron en las plantas anuales de semillas pequeñas como una fuente importante de alimentos (lo que finalmente resultó en su domesticación).

Hoy en día, los progenitores de muchos de estos cultivos tienen poblaciones altamente fragmentadas y varios están en peligro de extinción.

Del mismo modo, sin las grandes y densas masas homogéneas de estas plantas en la naturaleza, como las que existen en la naturaleza para los progenitores de los cultivos de cereales de semillas grandes, habría sido imposible cosechar sus semillas.

Las conclusiones que sacan Spengler y Mueller explican por qué las personas atacaron estas plantas y pudieron domesticarlas. «Las plantas anuales de semillas pequeñas se domesticaron en la mayoría de las áreas del mundo», explica Spengler.

«Por lo tanto, las ramificaciones de este estudio son a escala global. Los académicos de todo el mundo tendrán que lidiar con estas ideas si quieren buscar cuestiones de domesticación».

Spengler y Mueller continúan su investigación sobre el papel que desempeñan los animales de pastoreo en la domesticación de las plantas.

«Actualmente, estamos estudiando la ecología de los campos donde pastan los animales de manada moderna como proxies a lo que la ecología se habría visto durante la última Edad de Hielo, cuando grandes manadas de bisontes, mamuts y caballos lanudos dictaron qué tipos de plantas podrían crecer. en el medio oeste de Estados Unidos y Europa «, explica Spengler.

«Esperamos que estas observaciones proporcionen una visión aún mayor del proceso de domesticación en todo el mundo».


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