Durante medio siglo, los científicos que han desarrollado modelos de cómo funcionan las comunidades ecológicas han llegado a una conclusión inquietante. Las predicciones de sus modelos, vistos como principios clásicos de la ecología comunitaria, sugirieron que las interacciones mutualistas entre especies, como la relaciónentre plantas y polinizadores, conduciría a ecosistemas inestables.
"En una de estas teorías clásicas", dice Erol Akçay, profesor asistente de biología en Penn, "dice que si tienes muchas de estas interacciones mutualistas, si aumentas la abundancia de una especie, conducirá aun aumento en el otro, las cosas tienden a desequilibrarse. "
En un artículo publicado esta semana en Ecología y evolución de la naturaleza , Akçay y Jimmy Qian, un graduado de Penn de 2019 que trabajó en el laboratorio de Akçay cuando él era estudiante, desafían esos supuestos. Su trabajo muestra que el mutualismo es compatible con comunidades estables y que el equilibrio del mutualismo con otros tipos de interacciones, incluyendocompetitivo y explotador, juega un papel determinante en la composición, el tamaño y la estabilidad de esas comunidades.
"Argumentamos que los mutualismos no son inherentemente desestabilizadores", dice Qian, ahora estudiante de medicina en la Universidad de Stanford. "Se trata del equilibrio de cuánto mutualismo existe y cuán únicos son esos beneficios mutualistas".
Como estudiante, Qian trabajó con Akçay durante más de dos años en proyectos relacionados con la salud y la medicina. El proyecto actual surgió de los intentos iniciales de modelar la dinámica comunitaria de un microbioma humano.
"Cuando comenzamos a leer la literatura y a construir modelos, nos dimos cuenta de que había preguntas en la ecología del microbioma que se podían generalizar a la ecología comunitaria en su conjunto, que es donde terminó este artículo", dice Qian.
Específicamente, los investigadores comenzaron a observar más de cerca el trabajo seminal de Robert May, un reconocido ecólogo y físico que argumentó que las comunidades más grandes y complejas tienden a ser menos estables. La estabilidad en estos modelos es una medida de la probabilidad de que un sistema seavolver a un equilibrio si se aleja de él. Por ejemplo, una comunidad estable podría resistir una enfermedad reduciendo el número de una de sus especies y salir del otro lado de la infección con su misma composición de especies intacta.
En estudios anteriores, los científicos demostraron que las interacciones mutualistas tenían efectos desestabilizadores en las comunidades y, por lo tanto, solo deben desempeñar un papel pequeño en los ecosistemas, junto con interacciones que son competitivas o explotadoras, como una dinámica depredador-presa.
Sin embargo, no es necesario mirar más allá de un arrecife de coral o una selva tropical para ver que el mundo está lleno de ecosistemas complejos. Y desde las interacciones planta-polinizador hasta las relaciones humano-microbioma, también abundan las interacciones mutualistas. Por eso, Akçay y Qian decidieron excavarmás profundo para ver lo que estos modelos anteriores pueden haber pasado por alto en lo que respecta al mutualismo y la estabilidad del ecosistema.
Algo que notaron fue que estudios anteriores habían asumido que las interacciones mutualistas beneficiaban a las especies involucradas de manera lineal, sin ningún punto de saturación. Pero en realidad, los beneficios del mutualismo tienen un límite. Por ejemplo, dice Akçay, si tienes másabejas en un ecosistema, las plantas pueden polinizarse más y producir más frutos. "Pero en algún momento", dice, "si el área está llena de abejas y todas las plantas están polinizadas, las plantas estarán limitadas por algo más."
Además de incluir este punto de saturación, Akçay y Qian intentaron hacer que su nuevo modelo imitara más de cerca el mundo natural al permitir que el ecosistema se ensamblara gradualmente, agregando especies de manera secuencial. Los modelos clásicos, por el contrario, asumían que todoslas especies se juntaron de una sola vez y luego alcanzaron el equilibrio.
"Por supuesto, las comunidades reales no se ensamblan de esa manera", dice Akçay.
Su técnica de ensamblaje secuencial también les permitió medir un tipo diferente de estabilidad de la estabilidad interna que normalmente se mide en estos modelos, que ellos llaman estabilidad externa, o la capacidad de una comunidad para resistir la invasión de una nueva especie.
En su modelo, cada vez que agregaban una especie, le asignaban al azar un tipo de interacción mutualista, explotadora o competitiva con todas las demás especies de la comunidad.
Sus hallazgos apoyan la noción intuitiva de que las interacciones mutualistas tienen un lugar en una sociedad estable.
"Es realmente el equilibrio de los diferentes tipos de interacción entre las especies lo que gobierna la dinámica y estabilidad de la comunidad", dice Qian.
En su modelo, más mutualismos no significaron menos estabilidad interna, en contraste con lo que predijeron los modelos clásicos. Y los mutualismos mejoraron la estabilidad externa en su análisis.
"Por lo tanto, en realidad son más estables en un sentido externo porque son más resistentes a las invasiones externas", dice Akçay. "Y la razón es deslumbrantemente obvia en retrospectiva. Si tienes una comunidad donde la mayoría de las especies están ayudandoentre sí, cada especie será abundante. Si tiene este tamaño de población tan pequeño y está tratando de invadir esta comunidad, será difícil porque sus competidores están prosperando ".
Si bien el nuevo modelo es relativamente simple y tiene espacio para ser refinado, Akçay y Qian dicen que los resultados parecen ser parte de un cambio en el campo de la ecología comunitaria hacia la comprensión de que las interacciones positivas en las comunidades no necesariamente inquietan a las comunidades.
"Estas viejas y clásicas preguntas sobre ecología todavía tienen patas", dice Akçay.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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