Una nueva investigación explora por qué zonas aparentemente similares presentan distintos niveles de biodiversidad.
Sugiere que la alta biodiversidad de especies podría estar relacionada con la dinámica de la evolución de los continentes a lo largo del tiempo.
Las selvas tropicales de Sudamérica, África Central y el sudeste asiático presentan, por ejemplo, niveles de biodiversidad muy diferentes.
Mediante un nuevo modelo mecanicista de la evolución en la Tierra, investigadores de ETH Zúrich pueden ahora explicar mejor por qué las selvas tropicales de África albergan menos especies que los bosques tropicales de Sudamérica y el sudeste asiático. La clave de la alta diversidad de especies radica en la dinámica de la evolución de los continentes a lo largo del tiempo.
Las selvas tropicales son los hábitats más biodiversos de la Tierra. Albergan una enorme cantidad de plantas, animales, hongos y otros organismos diferentes. Estos bosques se extienden principalmente por tres continentes, concentrados en la cuenca del Amazonas en Sudamérica, la cuenca del Congo en África Central y el vasto archipiélago del sudeste asiático.
Cabría suponer que todas las selvas tropicales son aproximadamente igual de diversas debido a su clima cálido y húmedo estable y a su ubicación geográfica alrededor del ecuador, pero no es así. En comparación con Sudamérica y el sudeste asiático, el número de especies de las selvas tropicales húmedas de África es significativamente menor en muchos grupos de organismos.
Palmeras con pocas especies
Una buena ilustración de esta distribución desigual, lo que los investigadores denominan disparidad de diversidad pantropical (PDD), son las palmeras: de las 2.500 especies existentes en todo el mundo, 1.200 se encuentran en la región del sudeste asiático y 800 en las selvas tropicales de Sudamérica, pero solo 66 en las selvas africanas.
Por qué debería ser así es objeto de debate entre los investigadores de la biodiversidad. Existen algunos indicios de que el clima actual es la causa de la menor diversidad de especies en las selvas tropicales de África. El clima del cinturón tropical de África es más seco y frío que el del sudeste asiático y Sudamérica.
Otras pruebas sugieren que las diferentes historias ambientales y tectónicas de las tres regiones de selvas tropicales a lo largo de decenas de millones de años influyeron en los distintos niveles de biodiversidad. Entre dichos cambios ambientales se incluyen, por ejemplo, la formación de montañas, islas o zonas áridas y desérticas.
Sin embargo, es difícil distinguir entre los dos factores: el clima actual y la historia ambiental.
La formación de montañas aumenta la diversidad
Dirigidos por Loïc Pellissier, profesor de Ecología del Paisaje, investigadores de ETH Zúrich han estudiado ahora esta cuestión con ayuda de un nuevo modelo informático que permite simular la diversificación de especies a lo largo de millones de años de evolución. Concluyen que el clima actual no es la razón principal de la menor biodiversidad en las selvas tropicales de África. Más bien, la biodiversidad ha surgido de la dinámica de la formación de montañas y del cambio climático. Los resultados de las simulaciones históricas coinciden en gran medida con los patrones de distribución de la biodiversidad observables en la actualidad.
«Nuestro modelo confirma que las diferencias en la dinámica paleoambiental produjeron la distribución desigual de la biodiversidad, más que los factores climáticos actuales», afirma Pellissier. «Los procesos geológicos, así como las fluctuaciones de la temperatura global, determinan dónde y cuándo las especies aparecen o se extinguen».
Un factor en particular es crucial para la alta biodiversidad de un continente: la dinámica geológica. La tectónica de placas activa favorece tanto la formación de montañas, como los Andes en Sudamérica, como la aparición de archipiélagos, como en el sudeste asiático. Estos dos procesos dan lugar a numerosos nichos ecológicos nuevos, que a su vez originan multitud de especies nuevas. El cinturón de selvas de África, en cambio, ha experimentado menos actividad tectónica en los últimos 110 millones de años. Además, es relativamente pequeño, ya que está limitado por zonas áridas al norte y al sur, lo que restringe su expansión. «Las especies de regiones húmedas apenas pueden adaptarse a las condiciones secas de las zonas áridas circundantes», señala Pellissier.
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Continentes geológicamente dinámicos producen mayor biodiversidad
El modelo «gen3sis», desarrollado por investigadores de ETH, se presentó hace poco en la revista PLoS Biology. Se trata de un modelo mecanicista en el que se representan conjuntamente las principales restricciones, como la geología y el clima, junto con los mecanismos biológicos, y a partir del cual pueden surgir patrones de biodiversidad. Para simular el surgimiento de la biodiversidad, los procesos más importantes que deben integrarse en el modelo son la ecología (es decir, cada especie tiene su propio nicho ecológico limitado), la evolución, la especiación y la dispersión.
«Con estas cuatro reglas básicas podemos simular la dinámica poblacional de los organismos ante condiciones ambientales cambiantes y ofrecer una explicación muy buena de cómo surgieron los organismos», afirma Pellissier.
Al construir su modelo sobre estos mecanismos evolutivos básicos, los investigadores pueden simular la diversidad de especies sin tener que introducir datos (de distribución) para cada especie individual. Sin embargo, el modelo requiere datos sobre la dinámica geológica de los continentes considerados, así como sobre la humedad y las temperaturas procedentes de reconstrucciones climáticas.
Los investigadores están ahora perfeccionando el modelo y realizando simulaciones para comprender el surgimiento de la biodiversidad en otras regiones ricas en especies, como las montañas del oeste de China. El código del modelo y las reconstrucciones paleoambientales son de código abierto. Todos los investigadores interesados en la evolución y la biodiversidad pueden utilizarlo para estudiar la formación de la biodiversidad en distintas regiones del mundo.
Referencias
Hagen O, Skeels A, Onstein R, Jetz W, Pellissier L. Earth history events shaped the evolution of uneven biodiversity across tropical moist forests. PNAS, fecha de publicación: 1 de octubre de 2021.
Hagen O, Flück B, Fopp F, Cabral JS, Hartig F, Pontarp M, et al. (2021) gen3sis: A general engine for eco-evolutionary simulations of the processes that shape Earth’s biodiversity. PLoS Biol 19(7): e3001340. doi: 10.1371/journal.pbio.3001340call_made
