Biodiversidad, plantas vasculares, selvas tropicales: El papel de los hongos del suelo

Reserva Forestal de Chiquibul (Belice). Colaje Google images

Los hongos que se esconden en el suelo son esenciales para el mantenimiento de la diversidad de los bosques tropicales y sus pautas de distribución en el paisaje.  

Este post complementa, amplia y  matiza los contenidos de otra entrega previa publicada en septiembre de 2013 y que llevaba por título «El Secreto de la Biodiversidad de los Bosques Tropicales: La Ecología del Suelo«. Se trataba de corroborar la hipótesis de Janzen–Connell que pretendía postular las razones de la gran diversidad de especies vasculares que cohabitan en las selvas en espacios reducidos. Hablamos de una controvertida hipótesis,  aún bajo debate, y que los autores del estudio que analizamos hoy dicen haber corroborado. Eso sí, debemos recordar que una corroboración, a falta de más evidencias, no implica que tal propuesta teórica deba ser aceptada. Para tal fin resulta imperativo que existan numerosas evidencias a favor y muy pocas en contra, hablando en términos estadísticos.

Como ya sabéis los  bosques tropicales son enormemente diversos en plantas vasculares, mientras que la distribución espacial de las mismas resulta ser muy dispersa. En otros tipos de biomas, que atesoran ecosistemas menos heterogéneos, como regla, las especies vegetales tienden a aparecer agrupadas en manchas ajustándose al patrón denominado de  distribuciones contagiosas. Por esta razón los ecólogos, siguen intrigados, buscando ofrecer una explicación de esta dispersión que no se ajusta al último patrón aludido, que es muy “contagioso”.  Conforme a la hipótesis de Janzen–Connell una posible causa podría residir en que los patógenos y depredadores especializados en atacar a ciertos taxones, incrementa su abundancia en mayor medida que la tasa a la que lo hace la especie vegetal afectada, dejando así espacio para que germinen allí otras especies.  En otras palabras, serían las plagas y depredadores las fuerzas motoras de que los hábitats de los bosques tropicales sean tan diversos en especies y no emerjan los patrones de distribuciones “contagiosas” representativas de la mayor parte de los ecosistemas terrestres. Digámoslo de otro modo adicional, las plagas y depredadores podrían ser los responsables de persista una la alta diversidad por unidad de área de las selvas tropicales húmedas. Entre los candidatos a realizar este filtro de la biodiversidad se encontrarían los insectos, bacterias, virus, etc.

Según la hipótesis de Janzen–Connell, conforme la población de determinadas especies de plantas aumenta, las plagas especializadas que los atacan aumentan a un mayor ritmo. Esto hace que las plagas mantengan a las plantas dominantes controladas y así se da una oportunidad a  la germinación de otras especies. Cuanto más común es una planta más agresivamente parece ser atacada, lo que constituye un mecanismo que mantiene la diversidad.  Así pues, las plagas que atacan a plantas individuales benefician paradójicamente al bosque en su conjunto.

Los autores del estudio rociaron las semillas y plántulas en diversas parcelas de una reserva forestal de Belice, ya con fungicidas, ya con insecticidas, repetidamente a lo largo del tiempo, dejando  otras como control. Tras un plazo temporal concreto (en mi opinión demasiado breve) detectaron que en las áreas fumigadas con fungicidas la diversidad de plántulas disminuyó, mientras que las que lo fueron con insecticidas, no ocurrió lo mismo, aunque sí se produjo un cambio en la distribución de abundancia de las especies. De tal experiencia los autores infirieron que efectivamente los insectos, pero en especial los hongos del suelo parecen ser los responsables de la alta diversidad y dispersión espacial de los árboles de los bosques tropicales lluviosos.

¿Qué opino yo?. Desde luego tan solo mediante una experiencia no puede dilucidarse, es decir, corroborar o refutar una hipótesis, pero es un comienzo. Sin embargo mantengo varias dudas: ¿Por qué los hongos de los suelos tropicales controlan en tal medida la diversidad de las plantas vasculares, mientras que en la mayor parte de los restantes ecosistemas del mundo no ocurre lo mismo?.  Los investigadores que llevaron a cabo el estudio apelan a que se trata de patógenos muy especializados que tan solo infectan una o un grupo reducido de especies. Ahora bien, tal especialización patogénica aparece en otros ambientes, mientras que la composición y dispersión de las especies no parece alterarse de esta forma. Obviamente nos encontramos ante ecosistemas (quizás y solo quizás como veremos en otros post) enormemente antiguos en los que la coevolución puede haber disfrutado del suficiente tiempo como para generar tales estructuras y dinámicas.  Por el contrario, largos periodos de estabilidad no acaecen en la mayoría de los ecosistemas. Por tanto, de acuerdo con la hipótesis de Janzen-Connell, las plántulas que están más alejadas de sus “padres/madres” atesoran una ventaja competitiva, ya que no sufren el ataque de los depredadores y/o de especies patogénicas específicas que se encuentran con mayor frecuencia y densidad alrededor de “papa/mama”. Pero un momento (…) Si consultamos Wikipedia podemos leer:

“Este mecanismo ha sido propuesto con vistas a dar cuenta de la diversidad de los bosques, ya que promueve la supervivencia de un número de diferentes especies de plantas dentro de una región localizada. Mientras anteriormente se postulaba tan solo a la hora de explicar la gran diversidad de los bosques tropicales, al menos investigación posterior ha demostrado que también podría extenderse (la hipótesis de Janzen-Connell) en biomas templados (…) ¡Ahhh!. ¿Quizás tal proceso sea más infrecuente en los bosques de otros biomas, como los templados, debido a que el ser humano a arrasado todo vestigio de ecosistemas pristiños?. Pero todo esto no dejan de ser más que especulaciones. El título el resumen de la noticia en ScienceDaily se puede leer:

Los hongos regulan la diversidad de las selvas húmedas tropicales  haciendo que les especies dominantes sean víctimas de su propio éxito.  ¿Especies dominantes?. ¿Entonces las hay?.

¿Y si pensamos en términos agronómicos?. No tendremos razón los que defendemos los policultivos frente a los monocultivos?. ¿Y la rotación de cultivos destinada a disminuir la carga patogénica de los suelos?. Pero ya estoy desbarrando. ¡Me callo! (…) Pues no (…) Esto es lo que se llama «morir de éxito«.

Os dejo pues con la noticia………

Juan José Ibáñez

Ver: Neofronteras: Confirman hipótesis Janzen–Connellhttp://neofronteras.com/?p=4322

 Meet the rainforest ‘diversity police’

Date: January 22, 2014; Source: University of Oxford

Summary: A new study has revealed that fungi, often seen as pests, play a crucial role policing biodiversity in rainforests. The research found that fungi regulate diversity in rainforests by making dominant species victims of their own success. Fungi spread quickly between closely-packed plants of the same species, preventing them from dominating and enabling a wider range of species to flourish. https://www.google.es/#q=terradaily+soil+types

A netted stinkhorn fungus (Dictyophora sp.) in the Belize rainforest. Researchers found that fungi like this help to police diversity in tropical rainforests.

A new study has revealed that fungi, often seen as pests, play a crucial role policing biodiversity in rainforests.

The Oxford University-led research found that fungi regulate diversity in rainforests by making dominant species victims of their own success. Fungi spread quickly between closely-packed plants of the same species, preventing them from dominating and enabling a wider range of species to flourish.

‘In the plant world, close relatives make bad neighbours,’ said Dr Owen Lewis of Oxford University’s Department of Zoology, who led the study. ‘Seedlings growing near plants of the same species are more likely to die and we now know why. It has long been suspected that something in the soil is responsible, and we’ve now shown that fungi play a crucial role. It’s astonishing to see microscopic fungi having such a profound effect on entire rainforests.

‘Fungi prevent any single species from dominating rainforests as they spread more easily between plants and seedlings of the same species. If lots of plants from one species grow in the same place, fungi quickly cut their population down to size, levelling the playing field to give rarer species a fighting chance. Plots sprayed with fungicide soon become dominated by a few species at the expense of many others, leading to a marked drop in diversity.’

The study, published in Nature, looked at seedling plots across 36 sampling stations in the Chiquibul Forest Reserve, Belize. It was carried out by scientists at Oxford University and Sheffield University and funded by the Natural Environment Research Council (NERC).

Researchers sprayed plots with water, insecticide or fungicide every week for 17 months. They found that the fungicide Amistar® dealt a significant blow to diversity, reducing the effective number of species by 16%. While the insecticide did change the composition of surviving species, it did not have an overall impact on diversity.

‘We expected that removal of both fungi and insects would have an effect on the tree species,’ said Professor Rob Freckleton of Sheffield University, who co-led the study. ‘However what was unexpected was that removal of the fungi affected diversity, but eliminating insects didn’t. Ours is the first study to unpick the effects of the different natural enemies.’

Scientists had suspected that fungus-like microorganisms called oomycetes might also play a part in policing rainforest diversity, but this now seems unlikely.

‘Oomycetes are potent pathogens that can cause seeds and seedlings to rot, and were responsible for the 1840s potato famine,’ said Professor Sarah Gurr, formerly of Oxford University and now at the University of Exeter. ‘To see if they play a role in promoting rainforest biodiversity, we sprayed plots with Ridomil Gold®, which protects plants against oomycetes. Ridomil Gold® had no significant effect on the number of surviving species, suggesting that true fungi and not oomycetes are driving rainforest diversity.’

The findings show that fungi play a vital role in maintaining the biodiversity of rainforests, preventing a few highly competitive species from dominating. It helps to explain why tropical rainforests are so much more diverse than forests in temperate countries.

‘We suspect that the effect of fungi will be strongest in wetter, hotter areas because this is where they thrive,’ said lead author Dr Robert Bagchi, who began the study at Oxford University and completed it at ETH Zurich. ‘This has important implications for how rainforests will respond to climate change, which is often predicted to reduce overall rainfall making it harder for fungi to spread. Without fungi to keep species in check, we could see a significant knock-on effect and lose a lot of the diversity that makes rainforests so special.‘

Story Source: The above story is based on materials provided by University of Oxford. Note: Materials may be edited for content and length.

Cite This Page:MLA, APA, Chicago

University of Oxford. «Meet the rainforest ‘diversity police’.» ScienceDaily. ScienceDaily, 22 January 2014. <www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140122133827.htm>.

Related Articles: Sac fungi, Biodiversity, Fungus, Mushroom, Unified neutral theory of biodiversity, Mold

Resumen Artículo Original.

Pathogens and insect herbivores drive rainforest plant diversity and compositionRobert Bagchi, et alJournal name: . Nature. Volume:

506, Pages:85–88 Date published: (06 February 2014); DOI: doi:10.1038/nature12911

Tropical forests are important reservoirs of biodiversity, but the processes that maintain this diversity remain poorly understood. The Janzen–Connell hypothesis  suggests that specialized natural enemies such as insect herbivores and fungal pathogens maintain high diversity by elevating mortality when plant species occur at high density (negative density dependence; NDD). NDD has been detected widely in tropical forests, but the prediction that NDD caused by insects and pathogens has a community-wide role in maintaining tropical plant diversity remains untested. We show experimentally that changes in plant diversity and species composition are caused by fungal pathogens and insect herbivores. Effective plant species richness increased across the seed-to-seedling transition, corresponding to large changes in species composition. Treating seeds and young seedlings with fungicides significantly reduced the diversity of the seedling assemblage, consistent with the Janzen–Connell hypothesis. Although suppressing insect herbivores using insecticides did not alter species diversity, it greatly increased seedling recruitment and caused a marked shift in seedling species composition. Overall, seedling recruitment was significantly reduced at high conspecific seed densities and this NDD was greatest for the species that were most abundant as seeds. Suppressing fungi reduced the negative effects of density on recruitment, confirming that the diversity-enhancing effect of fungi is mediated by NDD. Our study provides an overall test of the Janzen–Connell hypothesis and demonstrates the crucial role that insects and pathogens have both in structuring tropical plant communities and in maintaining their remarkable diversity.

Resumen de la Nota de prensa de ScienceDaily traducida en Neofronteras: Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4322

 Nada es comparable en diversidad ecológica a la selva húmeda tropical (…) En esos bosques hay una gran cantidad de especies distintas de plantas (…). Pero, ¿qué impide que, por ejemplo, una especie de árbol monopolice todo el ecosistema?
Un estudio realizado en la selva de Belice proporciona apoyo a la teoría tradicional que explica ese fenómeno. Según la hipótesis de Janzen–Connell, conforme la población de determinadas especies de plantas aumenta, las plagas especializadas que los atacan aumentan a un mayor ritmo. Esto hace que las plagas mantengan a las plantas dominantes controladas y así se da una oportunidad al resto de las especies. Cuanto más común es una planta más agresivamente es atacada, lo que constituye un mecanismo que mantiene la diversidad.  Así pues, las plagas que atacan a plantas individuales benefician paradójicamente al bosque en su conjunto. En este caso se ha encontrado que un hongo conserva la diversidad del ecosistema de la selva de Belice.
Desde que la hipótesis de Janzen–Connell fue propuesta hace más de 40 años,(…). Pero en pocos casos se logró demostrar que esto facilitaba la diversidad.
Owen Lewis (University of Oxford) y sus colaboradores decidieron poner a prueba esta hipótesis experimentalmente. Así que marcaron una serie de territorios de la Reserva Chiquibul del sur de Belice (..) el equipo encontró que la riqueza en especies se reducía en un 16% en los lugares tratados con fungicidas. Además comprobaron que, aunque no hubo un declive en especies en los lugares tratados con insecticidas, se alteraba la abundancia relativa de especies presentes.
Estos investigadores han empezado ya a identificar especies de hongos clave que están presentes en el suelo de esa selva y que serían las responsables de este fenómeno. (…). Este equipo de investigadores planea realizar este mismo experimento en otras localizaciones.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4322

Fuentes y referencias:
Nota en Nature.Artículo original.
Los hongos de la selva de Belice mantienen la diversidad vegetal al atacar a las especies dominantes.