/ lunes 21 de octubre de 2019

In Vivo/Redes de interacciones planta-colibrí

Investigadores estudian a los colibríes y las plantas de donde obtienen néctar para examinar procesos ecológicos y evolutivos por su fuerte y mutua dependencia

Los colibríes y las plantas de donde obtienen néctar han servido como modelo para examinar procesos ecológicos y evolutivos por su fuerte y mutua dependencia. Los colibríes (338–363 especies) se encuentran en varios tipos de ambientes, desde Alaska hasta Tierra de Fuego. Son aves pequeñas, de solo 2 gramos en un extremo hasta 24 el más grande, pero la mayoría de las especies son de talla mediana (4–6 gramos).

El tamaño de estas aves varía en la forma corporal y algunas con ornamentos tan bizarros que se alejan de la silueta típica de un colibrí del imaginario colectivo, y con picos de una diversidad extrema en tamaño y forma, adaptados para obtener el néctar de acuerdo a la morfología de las flores de más de 1000 especies de plantas, incluso hasta para robarlo.

El rango de su distribución también varía, desde especies con una distribución limitada hasta aquellas con una distribución continental. Por ejemplo, en México, donde viven 57 especies, Campylopterus curvipennis tiene un rango de distribución amplio, en la Sierra Madre Oriental, y otras con una distribución geográfica muy restringida, como Eupherusa cyanophrys en la Sierra de Manantlán (Oaxaca), Doricha eliza en el centro de Veracruz y costa norte de Yucatán, Campylopterus excellens en la Sierra de los Tuxtlas (Veracruz), y Lophornis brachylophus, redescubierta hace 30 años, en la Sierra de Atoyac (Guerrero).

Algunas tienen rangos de distribución aún más pequeños en otros países y en muchos casos, independientemente de su distribución, no se sabe ni de qué especies de plantas obtienen su alimento. En los alrededores de Xalapa, hemos estudiado las interacciones entre 10 especies de plantas y 12 especies de colibríes, donde las flores dependen de los colibríes para su polinización y reproducción y los colibríes de éstas para alimentarse del néctar que les ofrecen.

Generamos una matriz usando la frecuencia de sus interacciones para construir una red de interacciones planta-polinizador . El análisis de esta red indica que se trata de una red compuesta por especies generalistas interactuando con especies generalistas y especialistas, y especies especialistas con especies más generalistas con niveles de especialización intermedios.

El análisis de este tipo de redes (interacciones planta-polinizador) nos ayuda a entender qué tan especializados son los colibríes al alimentarse de ciertas especies de plantas a nivel local, y a probar escenarios sobre su resistencia a las perturbaciones de la comunidad vegetal o a la extinción local de alguna de ellas.

INVESTIGACIÓN

En 2013, formamos una red de colaboración de 30 investigadores de varios países bajo el liderazgo de investigadores del Center for Macroecology, Evolution and Climate, Natural History Museum of Denmark, University of Copenhagen (la mafia danesa), para compartir datos de interacciones entre colibríes y sus flores. Con una base de datos compuesta por 74 estudios locales y más del 47% del total de especies de colibríes, iniciamos un proyecto de largo aliento para explorar patrones continentales en redes de interacciones mutualistas.

A la fecha sabemos que, en México, (a) un conjunto de redes locales (meta-red) al combinarlas forman módulos, con colibríes y plantas interactuando preferentemente con sub-sets de especies que difieren en rasgos morfológicos y biogeográficos y donde las especies migratorias afectan la topología de la meta-red, y a nivel continentalque (b) las redes de plantas-colibríes son más especializadas que las redes entre otros grupos de aves y plantas, seguramente por la mayor especialización fenotípica y diversidad de recursos florales en el Continente Americano, (c) la riqueza de especies de las comunidades está asociada con los niveles altos de especialización y topología de las redes, donde comunidades de especies de colibríes cercanamente emparentadas visitan sets distintos de plantas, es decir, mayor competencia inter-específica por el recurso floral entre especies de colibríes cercanamente emparentados, y (d) que la diversidad funcional entre colibríes (por ejemplo, muchas formas y tamaños de picos) es más importante que la diversidad funcional de sus recursos (formas y tamaños de las flores) en la estructuración de las redes y, por lo tanto, la diversidad funcional de los consumidores es más importante que la diversidad funcional de los recursos en la estructuración de las redes. Por ello, es más probable que cambios en la diversidad funcional de los polinizadores alteren la estructura de las redes y sus funciones en los ecosistemas.

El tamaño de estas aves es variablel/Cortesía

En otro de estos estudios, a través de un análisis complejo de las redes, determinamos el nivel de especialización a escala continental, en 46 comunidades de colibríes desde México hasta el sur de Brasil, cuyos resultados fueron publicados en los Proceedings of the Royal Society B (Sonne et al. 2016, 283: 20152512).

Nuestro estudio permite comprender a nivel evolutivo de cómo y dónde la especialización de estas comunidades puede ocurrir. Mapeando la especialización en las comunidades de colibríes a lo largo del continente, revelamos un patrónecológico a gran escala raramente descrito: entre mayor es la especialización de las comunidades de colibríes por las plantas de donde obtienen el néctar, mayor es el número de especies de colibríes con rangos de distribución pequeños.

La explicación más apoyada a este patrón fue que la estabilidad climática por un largo periodo de tiempo es la causa de los rangos de distribución pequeños y especialización alta, y ello nos ayuda a entender la biodiversidad a gran escala. Con este estudio, demostramos que factores ambientales, tales como el clima, no solo se asocian con los rangos de distribución de las especies, sino también con la especialización local entre colibríes y sus flores, y nos da luz de cómo los procesos ecológicos y evolutivos juntos estructuran a las comunidades biológicas en el sentido amplio.

Los resultados también indican que las agregaciones de especies con rangos de distribución pequeños son más vulnerables de lo que se había pensado a los cambios ambientales. Especies con rangos de distribución geográfica pequeños son más sensibles o vulnerables de manera natural a los cambios ambientales, y si la misma comunidad de especies es altamente especializada a forrajear en pocos de los recursos alimentarios, éstos serán menos capaces o tardarán más para adaptarse a un ambiente que cambia en forma acelerada. Es decir, entre más pequeño es el rango de su distribución, más exigente será el colibrí sobre los recursos que consume, y aunado a este hallazgo, éstos serían más vulnerables por las amenazas que enfrentan por destrucción de hábitat o cambio climático y por disrupciones en su dieta especializada que especies de colibríes con preferencias más generalistas.

Los colibríes y las plantas de donde obtienen néctar han servido como modelo para examinar procesos ecológicos y evolutivos por su fuerte y mutua dependencia. Los colibríes (338–363 especies) se encuentran en varios tipos de ambientes, desde Alaska hasta Tierra de Fuego. Son aves pequeñas, de solo 2 gramos en un extremo hasta 24 el más grande, pero la mayoría de las especies son de talla mediana (4–6 gramos).

El tamaño de estas aves varía en la forma corporal y algunas con ornamentos tan bizarros que se alejan de la silueta típica de un colibrí del imaginario colectivo, y con picos de una diversidad extrema en tamaño y forma, adaptados para obtener el néctar de acuerdo a la morfología de las flores de más de 1000 especies de plantas, incluso hasta para robarlo.

El rango de su distribución también varía, desde especies con una distribución limitada hasta aquellas con una distribución continental. Por ejemplo, en México, donde viven 57 especies, Campylopterus curvipennis tiene un rango de distribución amplio, en la Sierra Madre Oriental, y otras con una distribución geográfica muy restringida, como Eupherusa cyanophrys en la Sierra de Manantlán (Oaxaca), Doricha eliza en el centro de Veracruz y costa norte de Yucatán, Campylopterus excellens en la Sierra de los Tuxtlas (Veracruz), y Lophornis brachylophus, redescubierta hace 30 años, en la Sierra de Atoyac (Guerrero).

Algunas tienen rangos de distribución aún más pequeños en otros países y en muchos casos, independientemente de su distribución, no se sabe ni de qué especies de plantas obtienen su alimento. En los alrededores de Xalapa, hemos estudiado las interacciones entre 10 especies de plantas y 12 especies de colibríes, donde las flores dependen de los colibríes para su polinización y reproducción y los colibríes de éstas para alimentarse del néctar que les ofrecen.

Generamos una matriz usando la frecuencia de sus interacciones para construir una red de interacciones planta-polinizador . El análisis de esta red indica que se trata de una red compuesta por especies generalistas interactuando con especies generalistas y especialistas, y especies especialistas con especies más generalistas con niveles de especialización intermedios.

El análisis de este tipo de redes (interacciones planta-polinizador) nos ayuda a entender qué tan especializados son los colibríes al alimentarse de ciertas especies de plantas a nivel local, y a probar escenarios sobre su resistencia a las perturbaciones de la comunidad vegetal o a la extinción local de alguna de ellas.

INVESTIGACIÓN

En 2013, formamos una red de colaboración de 30 investigadores de varios países bajo el liderazgo de investigadores del Center for Macroecology, Evolution and Climate, Natural History Museum of Denmark, University of Copenhagen (la mafia danesa), para compartir datos de interacciones entre colibríes y sus flores. Con una base de datos compuesta por 74 estudios locales y más del 47% del total de especies de colibríes, iniciamos un proyecto de largo aliento para explorar patrones continentales en redes de interacciones mutualistas.

A la fecha sabemos que, en México, (a) un conjunto de redes locales (meta-red) al combinarlas forman módulos, con colibríes y plantas interactuando preferentemente con sub-sets de especies que difieren en rasgos morfológicos y biogeográficos y donde las especies migratorias afectan la topología de la meta-red, y a nivel continentalque (b) las redes de plantas-colibríes son más especializadas que las redes entre otros grupos de aves y plantas, seguramente por la mayor especialización fenotípica y diversidad de recursos florales en el Continente Americano, (c) la riqueza de especies de las comunidades está asociada con los niveles altos de especialización y topología de las redes, donde comunidades de especies de colibríes cercanamente emparentadas visitan sets distintos de plantas, es decir, mayor competencia inter-específica por el recurso floral entre especies de colibríes cercanamente emparentados, y (d) que la diversidad funcional entre colibríes (por ejemplo, muchas formas y tamaños de picos) es más importante que la diversidad funcional de sus recursos (formas y tamaños de las flores) en la estructuración de las redes y, por lo tanto, la diversidad funcional de los consumidores es más importante que la diversidad funcional de los recursos en la estructuración de las redes. Por ello, es más probable que cambios en la diversidad funcional de los polinizadores alteren la estructura de las redes y sus funciones en los ecosistemas.

El tamaño de estas aves es variablel/Cortesía

En otro de estos estudios, a través de un análisis complejo de las redes, determinamos el nivel de especialización a escala continental, en 46 comunidades de colibríes desde México hasta el sur de Brasil, cuyos resultados fueron publicados en los Proceedings of the Royal Society B (Sonne et al. 2016, 283: 20152512).

Nuestro estudio permite comprender a nivel evolutivo de cómo y dónde la especialización de estas comunidades puede ocurrir. Mapeando la especialización en las comunidades de colibríes a lo largo del continente, revelamos un patrónecológico a gran escala raramente descrito: entre mayor es la especialización de las comunidades de colibríes por las plantas de donde obtienen el néctar, mayor es el número de especies de colibríes con rangos de distribución pequeños.

La explicación más apoyada a este patrón fue que la estabilidad climática por un largo periodo de tiempo es la causa de los rangos de distribución pequeños y especialización alta, y ello nos ayuda a entender la biodiversidad a gran escala. Con este estudio, demostramos que factores ambientales, tales como el clima, no solo se asocian con los rangos de distribución de las especies, sino también con la especialización local entre colibríes y sus flores, y nos da luz de cómo los procesos ecológicos y evolutivos juntos estructuran a las comunidades biológicas en el sentido amplio.

Los resultados también indican que las agregaciones de especies con rangos de distribución pequeños son más vulnerables de lo que se había pensado a los cambios ambientales. Especies con rangos de distribución geográfica pequeños son más sensibles o vulnerables de manera natural a los cambios ambientales, y si la misma comunidad de especies es altamente especializada a forrajear en pocos de los recursos alimentarios, éstos serán menos capaces o tardarán más para adaptarse a un ambiente que cambia en forma acelerada. Es decir, entre más pequeño es el rango de su distribución, más exigente será el colibrí sobre los recursos que consume, y aunado a este hallazgo, éstos serían más vulnerables por las amenazas que enfrentan por destrucción de hábitat o cambio climático y por disrupciones en su dieta especializada que especies de colibríes con preferencias más generalistas.

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