El polizón lagarto modifica principios ecológicos

De Quanta (encuentre la historia original aquí).

Cuando Matthew Helmus tenía ocho años y necesitaba desesperadamente una mascota, ahorró suficiente dinero para encargar un lagarto a través de un anuncio en la contraportada de la revista Mad. Unas semanas más tarde, llegó a su buzón el anole verde, al que llamó Ali el Camaleón y que había sido su compañero más cercano durante años. «Son muy buenas mascotas porque son muy fuertes», dijo Helmuth, ahora investigador de ecología en la Vrije Universiteit Amsterdam.

Esta resistencia le permite al lagarto arrastrarse por las islas del Caribe en balsas y restos flotantes inesperados. Hace unos 50 años, los científicos desarrollaron una teoría para predecir cuántos anolis individuales y, en términos más generales, el número de especies que podrían encontrarse en una isla determinada. La teoría, conocida como teoría de la biogeografía insular, afirma que las islas menos aisladas tienen más probabilidades de recibir a esos turistas. La teoría se convirtió en una herramienta fundamental en ecología, y los investigadores la utilizaron para estudiar no sólo islas sino también otros entornos semiaislados, como bosques rodeados de desarrollo comercial.

Helms dio un vuelco a la teoría de la biogeografía insular con el robusto lagarto anthroat. En un estudio publicado el mes pasado en la revista Nature, Helms y sus coautores rastrearon la reciente propagación de especies de antropópodos en todo el Caribe y descubrieron que es necesario revisar la biogeografía de las islas. La distancia física entre masas continentales ya no importa. Hay rutas.

Los hallazgos del estudio marcan un cambio importante en la ecología. Hasta hace poco, el campo se centraba principalmente en el mundo natural. La mayoría de los ecologistas ven a los humanos como una influencia antropogénica que interfiere con sus experimentos más que como una fuerza impulsora que da forma a la composición del medio ambiente y sus habitantes. Pero en los últimos años, esa visión ha comenzado a cambiar, a medida que los científicos se dan cuenta de que la cultura y los negocios no pueden aislarse ni revertirse. Incluso los modelos ecológicos más básicos deben tener en cuenta la acción humana. El nuevo estudio es el primero en actualizar formalmente una de las teorías matemáticas más importantes de la ecología, redefiniéndola para incluir los factores humanos.

«No creo que nos hayamos dado cuenta del todo de cómo van a cambiar los principales patrones geográficos de la Tierra. [by human activity]»Es sorprendente ver pruebas tan claras de que factores completamente nuevos introducidos por los humanos están cambiando los patrones subyacentes», afirma Dolph Schluter, ecólogo evolutivo de la Universidad de Columbia Británica que no participó en el estudio. «

Muchos otros estudios han examinado cómo la actividad humana afecta el lugar donde viven los organismos. «Pero nadie ha ido más allá y nos ha obligado a repensar viejas teorías», afirmó Nathan Sanders, biólogo evolutivo de la Universidad de Copenhague que no participó en el estudio. El primo de Ari el Anole, y el hombre que una vez le envió un lagarto por correo electrónico, está ayudando a los investigadores a reescribir las leyes de la ecología para la era humana.

invasores de islas

En 1969, los biólogos EO Wilson, entonces en la Universidad de Harvard, y Daniel Simberloff, ahora en la Universidad de Tennessee, Knoxville, publicaron lo que se convertiría en uno de los experimentos más famosos en ecología. Fumigaron una serie de pequeñas islas de manglares en los Cayos de Florida para matar los insectos y arañas que vivían allí y luego monitorearon el regreso de las especies.

El experimento fue diseñado para probar la teoría de la biogeografía insular descrita por primera vez por Wilson y su colaborador Robert MacArthur en la década de 1960. Predice que la riqueza de la flora y la fauna de la isla puede estar determinada por dos factores principales: la ubicación y el tamaño de la isla. Las islas aisladas tienen menos probabilidades de recibir inmigrantes de zonas vecinas. Las islas grandes proporcionan diversos hábitats para las especies que llegan a través de la migración, así como para las especies que se encuentran en las islas. En conjunto, estos dos factores predicen que las islas grandes cercanas a la costa albergarán muchas especies, mientras que las islas pequeñas y distantes albergarán unas pocas especies.

Como predecía la teoría, las islas más cercanas a la Florida continental recuperaron su fauna más rápido. La investigación ha quedado inmortalizada en los libros de texto de ecología y la teoría de la biogeografía de islas se ha convertido en uno de los métodos más comunes para predecir el número de especies en un área determinada.

Sin embargo, a pesar de la importancia de esta teoría, es difícil probarla a mayor escala: en islas de cientos o miles de kilómetros cuadrados y a decenas de kilómetros de distancia. Helms se dio cuenta de que la propagación de especies de anturios exóticas (no nativas) podría proporcionar esa prueba.

La forma clásica de evaluar un modelo es manipular al menos una variable (en este caso, las tasas de colonización, especiación y extinción) y ver si los cambios observados en la naturaleza corresponden a las predicciones del modelo. En las últimas décadas, el comercio internacional ha alterado cada vez más (aunque sin querer) las tasas de colonización. Antes de la llegada de los barcos, la principal forma en que los lagartos migraban a nuevas islas en el Caribe era viajando en troncos flotantes, lo que hacían sólo una vez cada 100.000 años o más. Pero los lagartos exóticos ahora están colonizando nuevas islas a un ritmo de uno por año, escondiéndose en plantas y alimentos transportados. Según la biogeografía de las islas, el aumento de la inmigración debería provocar los mayores aumentos de especies de lagartos en islas que de otro modo tendrían la menor variedad.

Helmus se asoció con el biólogo evolutivo de la Universidad de Harvard, Jonathan Losos, para mapear la distribución reciente. Jonathan Losos ha estado estudiando lagartos antracnosis desde la década de 1980. Desde su base en Ámsterdam, Helms se convirtió en detective de lagartos y compiló una base de datos de especies exóticas de lagartos. Combinó datos de campo existentes con información recopilada de herpetólogos y entusiastas de los lagartos locales. En un caso, un sacerdote de St. Thomas viajó específicamente para confirmar la existencia de un lagarto no nativo específico. «Una de las cosas interesantes de este enfoque es que se basa en datos de campo obtenidos con esfuerzo y recopilados durante muchos años», dijo Sanders. «Esto es más que un simple experimento».

Helmus descubrió que sus nuevos datos coincidían con las predicciones del modelo: las islas con menos nativos recibían las especies más exóticas. Pero los resultados sugieren que el volumen del comercio económico a través del transporte marítimo es ahora un mejor predictor de la diversidad de especies que la ubicación geográfica. Concluyó que la teoría más amplia de la biogeografía insular sólo era válida si los investigadores reemplazaban el aislamiento geográfico con una medida de aislamiento económico.

Losos le da crédito a Helms por haber ideado la idea y quedó sorprendido con los resultados. «Eliminar completamente las tendencias e introducir otras tendencias no creo que eso suceda», afirmó. «Nunca pensé que el comercio económico sería un predictor tan bueno».

Por ejemplo, la isla de Trinidad está ubicada en el extremo sur del Mar Caribe, y la región estuvo históricamente aislada de Cuba y las otras Antillas Mayores, fuente ancestral de muchas especies caribeñas de Anole. Tiene una sola especie de camaleón nativo. «Pero hoy tiene fuertes vínculos económicos con países del Caribe y tiene cuatro especies de anolis exóticas, las más exóticas de las islas del Caribe», dijo Helms.

En comparación, Cuba tiene 64 especies de lagartos, ninguna de las cuales es exótica. Probablemente esto se deba al embargo comercial de Estados Unidos, lo que significa que Cuba comercia mucho menos de lo esperado para una isla de su tamaño. Si se levanta el embargo, una o dos nuevas especies podrían colonizar la isla en unos pocos años, afirmó Helms.

«El aislamiento sigue siendo importante, pero tenemos que considerar lo que significa en un mundo moderno dominado por los humanos», dijo Losos. En otras palabras, si bien los fundamentos de la biogeografía de las islas siguen siendo válidos, es necesario reescribir la teoría.

curva de cambio

Las primeras versiones de la teoría biogeográfica de las islas se centraron principalmente en la colonización como fuente de nuevas especies; los famosos experimentos de Wilson y Simberloff fueron diseñados para probar este factor. Pero versiones posteriores comenzaron a incluir la especiación, que dependía del tamaño de la isla más que de su aislamiento. En islas más grandes con nichos ecológicos más diversos, el desarrollo de nuevas especies contribuye más a la diversidad de especies que la llegada de inmigrantes. En las islas más pequeñas, que no pueden sustentar el desarrollo de muchas especies nuevas, los recién llegados son el factor dominante.

Esta relación se puede formalizar matemáticamente. Si traza los datos históricos de los lagartos Anolis en un gráfico, con el tamaño de la isla en el eje horizontal y la riqueza de especies en el eje vertical, verá una curva de dos partes. En el lado izquierdo del gráfico (el área de las islas más pequeñas) la pendiente es poco profunda. En estas islas más pequeñas, el aislamiento, no el tamaño, es la fuerza impulsora para determinar el número de especies. El lado derecho del gráfico, que representa las islas más grandes, muestra una pendiente más pronunciada porque la especiación es el factor dominante aquí. Históricamente, la especiación ha aumentado el número de especies más rápidamente que la migración, por lo que la pendiente es más pronunciada.

El comercio cambia fundamentalmente esta relación. La curva de dos partes ahora es aproximadamente lineal. Esto se debe a que la colonización a través del comercio es ahora el factor dominante para determinar el número de especies en una isla, independientemente de su tamaño. Las islas más pequeñas y menos diversas ganaron muchas especies nuevas a través del comercio, mientras que las islas más grandes, que ya estaban repletas de especies, ganaron menos especies, enderezando las dos vertientes en una línea. «Una fuerza completamente nueva está dando forma a la relación entre especies y lugares: la trata de personas», afirmó Schrute.

El estudio también muestra que es posible incorporar factores humanos en modelos ecológicos. «Los ecologistas tienen una visión clásica de que los humanos son una perturbación desordenada e intratable que no quieren incluir en sus modelos», dice el ecologista Erle Ellis de la Universidad de Maryland, Baltimore. «Estos chicos han demostrado que pueden hacerlo.» Quizás lo más importante para este campo en su conjunto es que estos hallazgos reflejan cómo la ecología debe madurar en la era del Antropoceno, tal como algunos científicos describen ahora el período actual de influencia humana. «Tenemos que considerar todas esas creencias y teorías arraigadas desde hace mucho tiempo y los datos detrás de ellas», dijo Sanders.

Ellis y otros están presionando para que el Antropoceno sea designado época geológica oficial, un paso que formalizaría aún más nuestro impacto en la ecología. «Los humanos han remodelado el mundo y, para muchas especies, los factores que influyen en la abundancia ya no son factores naturales», dijo Losos. «A medida que los humanos mueven cosas, tenemos que repensar lo que significa el aislamiento».

Reimpreso con autorización de Quanta Magazine, una rama editorial independiente de SimonsFoundation.org cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia al informar sobre avances y tendencias de investigación en matemáticas, física y ciencias de la vida.