Los investigadores han estado desconcertados por la diversidad de la selva tropical durante más de un siglo; pueden existir 650 especies de árboles diferentes en un área que cubre dos campos de fútbol, sin embargo, especies similares nunca crecen una al lado de la otra. Parece que es bueno ser diferente a sus vecinos, ¿pero por qué?
Crecer en una selva tropical es participar en una guerra constante. Las plantas luchan por los recursos, como la luz solar, el agua y los minerales. Las especies de árboles similares compiten por los recursos de la misma manera, por lo que pueden inhibir el crecimiento de las demás. Las plantas también luchancontra las plagas de herbívoros. Los árboles relacionados comparten las mismas plagas y enfermedades: si uno lo contrae, la infestación puede extenderse. Los científicos han preguntado: "¿Cuál es el principal impulsor en la diversidad de los bosques tropicales: la competencia por los recursos o las plagas de herbívoros?"
Por primera vez, los biólogos de la Universidad de Utah compararon los dos mecanismos en un solo estudio.
El equipo analizó cómo los árboles vecinos influyen en el crecimiento y la supervivencia de nueve especies coexistentes del género arbóreo Inga en la selva de Panamá. Compararon los rasgos de los árboles para la adquisición de recursos, las defensas anti-herbívoros y los herbívoros que viven en las plantas. Descubrieron que los árboles vecinos eran básicamente los mismos en términos de adquisición de recursos, pero tenían defensas y herbívoros muy diferentesDe hecho, los rasgos defensivos y las plagas compartidas afectaron el crecimiento y la supervivencia, mientras que los rasgos de adquisición de recursos no tuvieron ningún efecto en el éxito de las plantas. Estos hallazgos indican que cualquier cosa que afecte a las poblaciones de plagas, como el cambio climático o la fragmentación del hábitat, tendrá un impacto en elsalud de la selva tropical.
"Trabajar en estas selvas tropicales tropicales muy diversas deja en claro lo complejo que es realmente la red de especies que interactúan. Ninguna especie o individuo vive aisladamente. En todos los niveles dentro de la cadena alimentaria las especies compiten entre sí por recursos preciososy contribuyendo con una gran cantidad de energía para defenderse del aluvión de enemigos que enfrentan, dijo Dale Forrister, candidato a doctorado en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Utah y autor principal del estudio. "Estamos entusiasmados con este estudioporque resalta algunas de las formas importantes en que estas interacciones antagónicas pueden influir en la diversidad tropical "
Este estudio publicado el 14 de marzo de 2019 en la revista ciencia .
Es una jungla allá afuera
El equipo realizó su análisis durante cinco años dentro de una parcela forestal de 50 hectáreas en la isla de Barro Colorado, Panamá. El sitio tiene datos de crecimiento y supervivencia de más de 423,000 árboles de un estudio previo a largo plazo. Los investigadores analizaron cada árbol joven individualmentedel focal Inga especies y calcula la similitud de sus Inga rasgos de los vecinos dentro de un "vecindario" de 10 metros. Midieron cuatro rasgos de adquisición de recursos, cinco defensas anti-herbívoros y registraron qué herbívoros estaban comiendo qué plantas.
Forrister desarrolló un modelo complicado para determinar cómo los árboles vecinos influyen en el crecimiento y la supervivencia del árbol joven. Descubrieron que los rasgos de adquisición de recursos no tenían ningún efecto en la supervivencia, mientras que los rasgos defensivos y los herbívoros tenían un gran impacto.
Hay pocas maneras de adquirir recursos. Sin embargo, los rasgos defensivos son casi infinitos. Las plantas y los herbívoros están en una carrera armamentista constante para burlarse unos de otros. Las plantas desarrollan rasgos para disuadir a las mandíbulas hambrientas, y los herbívoros se adaptan para lidiar con eldefensas de la hoja. Inga el género tiene un carcaj de rasgos anti-herbívoros, que incluyen pequeños pelos, copas de néctar que atraen a los antiprotectores y, sobre todo, hojas llenas de compuestos venenosos. Cada uno Inga las especies pueden producir cientos o, a veces, miles de toxinas diferentes.
"La gente puede pensar en una jungla como si fuera una ensaladera gigante. Debería ser un paraíso para las plagas porque están rodeadas de hojas. Pero las plantas tienen un número infinito de combinaciones de defensa: la mitad del peso de una hoja joven es veneno", dijo Phyllis Coley, profesora distinguida de biología de la Universidad de Utah, filial de investigación en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales y coautora del estudio." Como consecuencia de la diversidad de defensas, cada especie de herbívoro solo puede comer unpocas especies de plantas para las que tienen adaptaciones ".
Las plantas estrechamente relacionadas tienen rasgos defensivos similares y, por lo tanto, plagas similares. Si una planta difiere de su vecino en términos de defensas, sus herbívoros no son una amenaza, continuó Coley. "Tendrás tus propios herbívoros, pero al menosno tendrás todas las criaturas del vecindario comiéndote "
compuestos químicos confusos
Las toxinas vegetales son las armas más importantes para las plantas tropicales, pero probar la similitud de los químicos de cada especie resultó problemático. Durante cinco años, los investigadores recolectaron muestras de hojas en el campo, las secaron en una maleta desecante improvisada no es tarea fácil en100 por ciento de humedad y luego los llevó a la U para su análisis. Mediante cromatografía líquida de alto rendimiento, separaron todos los compuestos distintos dentro de las hojas. Sin embargo, solo el 4 por ciento de los Inga los compuestos eran conocidos por la ciencia. Entonces, el equipo se volvió creativo y se le ocurrió una nueva métrica. Usaron un espectrómetro de masas para determinar la estructura química de cada compuesto, y establecieron que los compuestos con estructuras similares probablemente estaban afectando a los herbívoros de manera similarcamino.
"La metabolómica, un campo relativamente nuevo de la ciencia, ofrece a los científicos una nueva y poderosa caja de herramientas para examinar la gran cantidad de diversidad química que existe. Las sustancias químicas juegan un papel muy importante en la naturaleza, desde las defensas hasta la comunicación, son el medio por el cual las especiesinteractuar. Ser capaz de cuantificar esto de una manera significativa proporciona una perspectiva verdaderamente única ", dijo Forrister.
Pero los herbívoros "se preocupan" por los rasgos que el equipo estaba midiendo y hacen Inga ¿especies con rasgos similares comparten herbívoros? Para probar esto, recolectaron orugas que estaban comiendo Inga deja y secuencia su ADN para clasificar cada una como especie A, especie B, etc. No pudieron nombrar la especie porque la mayoría de las orugas eran nuevas para la ciencia. Catalogaron qué herbívoros estaban comiendo qué plantas, correlacionaron el conjunto de compuestosen las plantas e infiere qué especies de plantas comparten comunidades herbívoras.
Tanto la investigación de campo de la vieja escuela como las técnicas modernas fueron indispensables para el éxito de este proyecto.
"A pesar de las instalaciones de laboratorio de vanguardia, no hay sustituto para pasar meses y meses en la selva", dijo Coley. "Nos tomó varios años recopilar datos y muestras de hojas y herbívoros. Hace calor,húmedo y con errores, pero intentar comprender la diversidad de especies es el sueño de un biólogo ".
El estudio revela el importante papel de los herbívoros en la conducción de la diversidad en los ecosistemas tropicales, con graves implicaciones: la pérdida de esas poblaciones podría tener consecuencias catastróficas en estos hábitats importantes.
"Si el cambio climático continúa aumentando la duración de la estación seca en las Américas, entonces la dinámica de las poblaciones de herbívoros también cambiará", dijo Coley. "Eso podría tener implicaciones en el futuro".
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Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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