Cronosecuencias de suelos, filtros ambientales y biodiversidad vegetal
Dunas de la Bahía de Jurien Australia. Fuente: Fiseshire
Algún día debatiremos la extraña idea por la cual los ecólogos se empeñan en considerar razonable que, cuando los organismos vivos disponen de más nutrientes, su biodiversidad debería ser mayor que si se ubican en hábitats pobres en tales nutrimentos. Una cuestión podría ser la abundancia (número de individuos) y biomasa, pero si hablamos de diversidad no alcanzo a entrever tal empecinamiento, que ha sido debatido ad nauseam a lo largo de muchas décadas. La disponibilidad de recursos podría, o no podría, influir en la variedad de la vida. Ahora bien, personalmente pienso, aunque también existe una considerable literatura, que existen diversas evidencias que refutan tal conjetura, no siendo meras excepciones, sino bastante numerosas. Cuando hay cantidades de alimento generosas, es normal que crezcan más organismos o por decirlo con guasa, que se encuentren más “gorditos” (biomasa). Pero, ¿Qué tiene que ver esto con la biodiversidad?. Se me antoja un razonamiento subliminalmente agronómico, que hoy trataremos un estudio basado en análisis de suelos y vegetación en sistemas dunares que camina en la mentada dirección. Ahora bien, se han publicado miles sin obtener una respuesta clara y precisa, sino todo lo contrario. Se trata de uno de esos debates interminables en el que casi nadie parece pensar con claridad. Confundir cantidad con calidad es algo así como emular los exabruptos de aquellos colegas cenutrios que braman que a más papers publicados mayor es la excelencia de un investigador. ¡Pura, puritita basura!.
Hasta ahora, los ecólogos estaban desconcertados acerca del porqué las dunas antiguas, ácidas y pobres en nutrientes del oeste de Australia atesoran una mayor biodiversidad vegetal que las más jóvenes y con mayor fertilidad. En un reciente estudio, dicen haber resuelto el problema con la imprescindible ayuda de los científicos del suelo. Los autores de esta investigación examinaron las comunidades vegetales y el desarrollo del suelo a través de una secuencia de dunas de edades comprendidas entre unas pocas décadas y más de 2 millones de años. Las dunas se forman como apilamientos de arena a lo largo de la costa de Australia Occidental, durante los períodos cálidos en los cuales el nivel del mar era más alto que hoy en día. Las dunas más jóvenes contienen abundantes nutrientes en el suelo, sin embargo resultan ser relativamente pobres en especies, mientras que las dunas más antiguas a pesar de tener unos suelos considerados entre los más infértiles del mundo albergan muchas más especies de plantas. Se trata, de hecho, de un punto caliente de biodiversidad a escala mundial. De acuerdo a estos autores, la conjetura del filtro ambiental parece que, al menos en este caso, refuta otras hipótesis rivales. Pero aclaremos un poco los términos del debate. No obstante los autores reconocen que en otros lares las causas podrán ser distintas. Este trabajo no pretende esclarecer como se mantiene la diversidad en un mismo ecosistema, sino las casusas de su variación entre varios distintos, aunque relacionados. En este sentido, reiteramos como sus resultados “parecen corroborar” la denominada hipótesis del filtrado ambiental (“environmental filtering”), la cual sostiene que cuando se compara la diversidad de comunidades vegetales diferentes, algunas de ellas tienden a excluir las especies de la flora regional que se adaptan mal a sus idiosincrásicas condiciones locales, que en este caso serían las dunas jóvenes, y no por la competición interespecifica por los recursos disponibles, en este caso edáficos. Eso sí, la nota de prensa no nos informa acerca de la sucesión ecológica de este tipo de sistemas en el área estudiada, conforme se estabilizan (dunas blancas, grises y pardas). Debemos suponer que se trata de dunas jóvenes que ya son pardas (¿en pocos años?), ya que si fueran blancas… mejor no hablar, por no soltar carcajadas.
Pero veamos de que va todo este asunto, no sin antes señalar que cuando ya había acabado de redactar este post me he encontrado que se encontraba parcialmente reproducido (y bastante mal por cierto) al español castellano por la Agencia Iberoamericana para la Difusión de le Ciencia y la Tecnología. Bueno, vamos allá………
Juan José Ibáñez
The Encyclopedia of the Earth nos informa que la ecofilogenetica (ecophylogenetics) es un campo de estudio que utiliza la información sobre las relaciones evolutivas entre especies (filogenia) con vistas a poner a prueba hipótesis sobre cómo las comunidades ecológicas se ensamblan, así como las posibles consecuencias de las interacciones entre las especies que la conforman. Un problema central en la ecología de comunidades deviene en determinar cuáles y cuántas especies cohabitan juntas en una comunidad. La coexistencia de las especies en las comunidades a menudo se fundamenta en una de las dos conjeturas siguientes e incompatibles: (i) El filtrado ambiental según el cual lo que las especies coexisten en las comunidades en base a las tolerancias compartidas y (ii) la diferenciación de nicho, por la que las especies coexistirían ya que cada una ocupa realmente diferentes nichos ecológicos, reduciéndose así la competencia entre las mismas. El primer mecanismo (filtrado ambiental) predice que especies similares deben coexistir en el mismo hábitat, mientras que la segunda (diferenciación de nicho) postula el patrón por el cual las especies que cohabitan deben hacerlo en nichos ambientales distintos. Conforme al filtrado ambiental, tienden a excluirse las especies de la flora regional que se adaptan mal a las condiciones locales y no por la competición interespecifica por los recursos disponibles. Pero sigamos con el contenido de la noticia que analizamos hoy.
«Los ecólogos llevan mucho tiempo tratando de entender que mecanismos pueden explicar la variación en la diversidad de especies entre diferentes enclaves». «Los resultados obtenidos por los autores de esta investigación afirman que tal variación de la diversidad de especies de plantas, entre dunas de diferentes edades, y por tanto que crecen sobre diferentes tipos de suelos, sería principalmente el resultado de la cantidad de la reserva (pool) de especies adaptadas a tales diferencias edáficas.» Factores biogeográficos e históricos, como la superficie total de la región bajo condiciones similares a las que acaecen en la actualidad y/o en el pasado, son esenciales frente a aquellos que como la competencia por los recursos edáficos serían de menor importancia con vistas a explicar el dilema expuesto.
Al contrario que en otras noticas, debemos agradecer que los autores reconozcan que: “El reto ahora sería examinar/corroborar si este proceso a lo largo también se constataría en otras cronosecuencias con ecosistemas ricos en especies (…) Desafortunadamente, desconocemos hasta ahora si existen otras cronosecuencias de suelos no perturbadas durante el tiempo suficiente mantengan una vegetación virgen como la aquí estudiada.
Benjamin Turner, uno de los autores del estudio, teme que las conclusiones obtenidas pueden provocar una oleada de debates. Sin embargo hace hincapié en que la investigación no trata de explicar el mantenimiento de la biodiversidad dentro de las comunidades individuales, sino la forma en que el número de especies entre fitocenosis distintas. Teorías como la dependencia de la densidad negativa – que los enemigos naturales mantienen la diversidad en las comunidades de plantas ricas en especies – no son desafiadas por este trabajo, dijo.
«Es importante reconocer que la competencia por los recursos o de otros mecanismos todavía pueden mantener la diversidad«, dijo Turner. «Pero en términos de explicar cómo la diversidad vegetal varía de lugar a lugar, nuestros resultados indican que la filtración del medio ambiente (“environmental filtering”) se antoja la explicación primordial.»
Sand dunes reveal biodiversity secrets in Australia
Date: September 25, 2014: Source: Smithsonian Tropical Research Institute
Summary: Ancient, acidic and nutrient-depleted dunes in Western Australia are not an obvious place to answer a question that has vexed tropical biologists for decades. But the Jurien Bay dunes proved to be the perfect site to unravel why plant diversity varies from place to place. Scientists show that environmental filtering — but not a host of other theories — determines local plant diversity in one of Earth’s biodiversity hotspots.
Ancient, acidic and nutrient-depleted dunes in Western Australia are not an obvious place to answer a question that has vexed tropical biologists for decades. But the Jurien Bay dunes proved to be the perfect site to unravel why plant diversity varies from place to place. Smithsonian Tropical Research Institute scientist Benjamin Turner and colleagues from the University of Western Australia published findings in the Sept. 26 edition of Science showing that environmental filtering — but not a host of other theories — determines local plant diversity in one of Earth’s biodiversity hotspots.
Turner and colleagues examined plant communities and soil development across a sequence of dunes ranging in age from a few decades to more than 2 million years. The dunes form as sand piles up along the coastline of Western Australia during periods of high sea level. The youngest dunes contain abundant soil nutrients but are home to relatively few plant species, whereas the oldest dunes have some of the most infertile soils in the world yet support many species of plants.
The differences in diversity of plants on the dunes are much better explained by environmental filtering — the exclusion of species from the regional flora that are poorly adapted to local conditions — than by alternative ideas related to competition for resources.
«Ecologists have long sought to understand what explains variation in species diversity among sites,» said Helene Muller-Landau, STRI staff scientist. «This elegant study shows that variation in plant species diversity among dunes of different ages, and thus different soils, is explained mainly by variation in the size of the pool of species adapted to these differing conditions.» Biogeographical and historical factors, like the total area in the region with similar conditions today and in the past, are primary, while factors such as competition for soil resources are much less important in explaining variation in species diversity.
«A number of mechanisms have been proposed to explain plant diversity along resource gradients, but they have not previously been tested simultaneously,» Turner said. «The Jurien Bay chronosequence allowed us to do this, and gave a clear result — that local plant diversity is explained primarily by environmental filtering from the regional flora.»
Jurien Bay is a rare example of a long-term chronosequence of soils in a species-rich ecosystem, making it an ideal location to test biodiversity theory.
«A challenge now is to examine this process along chronosequences in other species-rich ecosystems,» Turner said. «Unfortunately, there are as yet no long-term soil chronosequences with intact vegetation known under diverse lowland tropical forest.»
Turner expects the findings to spark a flurry of debate, but emphasizes that the research does not seek to explain the maintenance of biodiversity within individual communities, only how it varies among communities. Theories such as negative density dependence — that natural enemies maintain diversity in species-rich plant communities — are not challenged by this work, he said.
«It’s important to recognize that resource competition or other mechanisms can still maintain diversity,» Turner said. «But in terms of explaining why plant diversity varies from place to place, our results indicate that environmental filtering is the overriding explanation. «
«I suspect that the answers will be different for different ecosystems in different places,» Muller-Landau said. «Here in Panama, and throughout the tropics, wet forests tend to have much higher species diversity than dry forests. This pattern is generally explained in terms of differences in ecological conditions, especially wet forests being more conducive to pathogen attack. But we’re not sure if this is the correct explanation. A study like this would help us to sort that out.»
Story Source: The above story is based on materials provided by Smithsonian Tropical Research Institute. Note: Materials may be edited for content and length.
Journal Reference: E. Laliberte, G. Zemunik, B. L. Turner. Environmental filtering explains variation in plant diversity along resource gradients. Science, 2014; 345 (6204): 1602 DOI: 10.1126/science.1256330
Cite This Page: MLA, APA, Chicago
Smithsonian Tropical Research Institute. «Sand dunes reveal biodiversity secrets in Australia.» ScienceDaily. ScienceDaily, 25 September 2014. <www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140925182749.htm>.
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Turner y sus colegas examinaron las comunidades de plantas y el desarrollo del suelo a través de una sucesión de dunas de edades comprendidas entre unas pocas décadas a más de 2 millones de años
STRI/DICYT Las antiguas dunas de Australia Occidental, ácidas y agotadas de nutrientes, no son el lugar obvio para responder a una interrogante que ha desconcertado a biólogos tropicales durante décadas. Pero las dunas de la Bahía de Jurien resultaron ser el lugar perfecto para desentrañar por qué la diversidad de plantas varía de un lugar a otro. El científico del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales Benjamin Turner y sus colegas de la Universidad de Australia Occidental, publicaron sus hallazgos en Science donde demuestran que la filtración del medio ambiente – no una variedad de otras teorías – determina la diversidad vegetal local en uno de los focos de biodiversidad de la Tierra.
Turner y sus colegas examinaron las comunidades de plantas y el desarrollo del suelo a través de una sucesión de dunas de edades comprendidas entre unas pocas décadas a más de 2 millones de años. Las dunas se forman como montones de arena a lo largo de la costa de Australia Occidental durante los períodos de alto nivel del mar. Las dunas más jóvenes contienen abundantes nutrientes del suelo, pero son el hogar de relativamente pocas especies de plantas, sin embargo, mientras que las dunas más antiguas tienen algunos de los suelos más infértiles del mundo pueden sostener a muchas especies de plantas.
Las diferencias en la diversidad de plantas en las dunas están mucho mejor explicadas por la filtración del medio ambiente – la exclusión de especies de la flora regional que están mal adaptadas a las condiciones locales – que por ideas alternativas relacionadas con la competencia por recursos.
“Los ecologistas llevan mucho tiempo tratando de entender lo que explica la variación en la diversidad de especies entre los sitios”, comentó Helene Muller-Landau, científica del Smithsonian. “Este elegante estudio muestra que la variación en la diversidad de especies de plantas entre las dunas de diferentes edades, y por lo tanto diferentes suelos, se explica principalmente por la variación en el tamaño de la piscina de especies adaptadas a estas condiciones distintas.” Los factores biogeográficos e históricos, como el total del área en la región con condiciones similares en la actualidad y en el pasado, son primarios, mientras que los factores tales como la competencia por los recursos del suelo son mucho menos importantes al explicar la variación en la diversidad de especies dentro de comunidades de plantas.
Turner espera que las conclusiones enciendan una oleada de debates aunque teorías como la dependencia de la densidad negativa – que la rareza y los patógenos mantienen la diversidad en las comunidades de plantas ricas en especies – no son desafiadas por este trabajo.
“Sospecho que las respuestas serán distintas para diferentes ecosistemas en distintos lugares”, comentó Muller-Landau. “Aquí en Panamá y en las zonas tropicales, los bosques húmedos tienden a tener mucha mayor diversidad de especies que los bosques secos. Este patrón general se explica en términos de diferencias en las condiciones ecológicas, especialmente porque los bosques húmedos son más propicios a ser atacados por patógenos. Pero no estamos seguros de si ésta es la explicación correcta. Un estudio como éste nos ayudaría a resolverlo”.