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Evolución para principiantes 2: la coevolución

Después del éxito de Evolución para principiantes, seguimos con un artículo para seguir conociendo aspectos básicos de la evolución biológica. ¿Por qué hay insectos que parecen orquídeas y viceversa? ¿Por qué gacelas y guepardos son casi igual de rápidos? ¿Por qué tu perro te entiende? En otras palabras, ¿qué es la coevolución?

¿QUÉ ES LA COEVOLUCIÓN?

Ya sabemos que es inevitable que los seres vivos establezcan relaciones de simbiosis entre ellos. Unos dependen de otros para sobrevivir, y a la vez, del acceso a elementos de su entorno como agua, luz o aire. Estas presiones mutuas entre especies hacen que evolucionen conjuntamente y según evolucione una especie, obligará a su vez a la otra a evolucionar. Veamos algunos ejemplos:

POLINIZACIÓN

El proceso más conocido de coevolución lo encontramos en la polinización. Fue de hecho el primer estudio coevolutivo (1859), a cargo de Darwin, aunque él no utilizara este término.  Los primeros en acuñarlo fueron Ehrlich y Raven (1964).

Los insectos ya existían mucho antes de la aparición de plantas con flor, pero su éxito se debió al descubrimiento de que el polen es una buena reserva de energía. A su vez, las plantas encuentran en los insectos una manera más eficaz de transportar al polen hacia otra flor. La polinización gracias al viento (anemofilia) requiere más producción de polen y una buena dosis de azar para que al menos algunas flores de la misma especie sean fecundadas. Muchas plantas han desarrollado flores que atrapan a los insectos hasta que están cubiertos de polen y los dejan escapar. Estos insectos presentan pelos en su cuerpo para permitir este proceso. A su vez algunos animales han desarrollado largos apéndices (picos de los colibríes, espiritrompas de ciertas mariposas…)  para acceder al néctar.

Polilla de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock
Polilla de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock

Es famoso el caso de la polilla de Darwin (Xanthopan morganii praedicta) del que ya hemos hablado en una ocasión. Charles Darwin, estudiando la orquídea de Navidad (Angraecum sesquipedale), observó que el néctar de la flor se encontraba a 29 cm del exterior. Intuyó que debería existir un animal con una espiritrompa de ese tamaño. Once años después, el mismo Alfred Russell Wallace le informó que había esfinges de Morgan con trompas de más de 20 cm y un tiempo más tarde se encontró en la misma zona donde Darwin había estudiado esa especie de orquídea (Madagascar). En honor de ambos se añadió el “praedicta” al nombre científico.

También existen las llamadas orquídeas abejeras, que imitan a hembras de insectos para asegurarse su polinización. Si deseas saber más sobre estas orquídeas y la de Navidad, no te pierdas este artículo de Adriel.

Anoura fistulata, murcielago, bat
El murciélago Anoura fistulata y su larga lengua. Foto de Nathan Muchhala

Pero muchas plantas no sólo dependen de los insectos, también algunas aves (como los colibríes) y mamíferos (como murciélagos) son imprescindibles para su fecundación. El récord de mamífero con la lengua más larga del mundo y segundo vertebrado (por detrás del camaleón) se lo lleva un murciélago de Ecuador (Anoura fistulata); su lengua mide 8 cm (el 150% de la longitud de su cuerpo). Es el único que poliniza una planta llamada Centropogon nigricans, a pesar de la existencia de otras especies de murciélagos en el mismo hábitat de la planta. Esto plantea la pregunta si la evolución está bien definida y se da entre pares de especies o por contra es difusa y se debe a la interacción de múltiples especies.

RELACIONES DEPREDADOR-PRESA

El guepardo (Acinonyx jubatus) es el vertebrado más rápido sobre la tierra (hasta 115 km/h).  La gacela de Thomson (Eudorcas thomsonii), el segundo (hasta 80 km/h). Los guepardos tienen que ser lo suficientemente rápidos para capturar alguna gacela (pero no todas, a riesgo de desaparecer ellos mismos) y las gacelas suficientemente rápidas para escapar alguna vez y reproducirse. Sobreviven las más veloces, así que a su vez la naturaleza selecciona los guepardos más rápidos, que son los que sobreviven al poder comer. La presión de los depredadores es un factor importante que determina la supervivencia de una población y qué estrategias deberá seguir la población para sobrevivir. Así mismo, los depredadores deberán encontrar soluciones a las posibles nuevas formas de vida de sus presas para tener éxito.

Guepardo persiguiendo una gacela. Foto de Federico Veronesi
Guepardo persiguiendo una gacela de Thomson en Kenya. Foto de Federico Veronesi

Lo mismo sucede con otras relaciones depredador-presa, parásito-hospedador o herbívoros-plantas, ya sea con el desarrollo de la velocidad u otras estrategias de supervivencia como venenos, pinchos…

HUMANOS Y PERROS… Y BACTERIAS

Nuestra relación con los perros, que data de tiempos prehistóricos, también es un caso de coevolución. Esto nos permite, por ejemplo, crear lazos afectivos con sólo mirarlos. Si quieres ampliar la información, de invitamos a leer este artículo pasado donde tratamos el tema de la evolución de perros y humanos en profundidad.

Otro ejemplo es la relación que hemos establecido con las bacterias de nuestro sistema digestivo, indispensables para nuestra supervivencia. O también con las patógenas: han coevolucionado con nuestros antibióticos, por lo que al usarlos indiscriminadamente, se ha favorecido la resistencia de estas especies de bacterias a los antibióticos.

IMPORTANCIA DE LA COEVOLUCIÓN

La coevolución es uno de los principales procesos responsables de la gran biodiversidad de la Tierra. Segun Thompson, es la responsable que existan millones de especies en lugar de miles.

Las interacciones que se han desarrollado con la coevolución son importantes para la conservación de las especies. En los casos donde la evolución ha sido muy estrecha entre dos especies, la extinción de una llevará a la otra casi con seguridad también a la extinción. Los humanos alteramos constantemente los ecosistemas y por lo tanto, la biodiversidad y evolución de las especies. Con sólo la disminución de una especie, afectamos muchas más. Es el caso de la nutria marina, que se alimenta de erizos.

Nutria marina (Enhydra lutris) comiendo erizos. Foto de Vancouver Aquarium
Nutria marina (Enhydra lutris) comiendo erizos. Foto de Vancouver Aquarium

Al ser cazada por su piel, el siglo pasado los erizos aumentaron de número, arrasaron poblaciones enteras de algas (consumidoras de CO2, uno de los responsables del calentamiento global), las focas que encontraban refugio en las algas ahora inexistentes, eran más cazadas por las orcas… la nutria es pues una especie clave para el equilibrio de ese ecosistema y del planeta, ya que ha evolucionado conjuntamente con los erizos y algas.

De las relaciones coevolutivas entre flores y animales depende la polinización de miles de especies, entre ellas muchas de interés agrícola, por lo que no hay que perder de vista la gravedad del asunto de la desaparición de un gran número de abejas y otros insectos en los últimos años. Un complejo caso de coevolución que nos afectaría directamente es la reproducción de la higuera.

EN RESUMEN

Como hemos visto, la coevolución es el cambio evolutivo entre dos o más especies que interactúan, de manera recíproca y gracias a la selección natural.

Para que haya coevolución se debe cumplir:

  • Especificidad: la evolución de cada carácter de una especie se debe a presiones selectivas del carácter de la otra especie.
  • Reciprocidad: los caracteres evolucionan de manera conjunta.
  • Simultaneidad: los caracteres evolucionan al mismo tiempo.

REFERENCIAS

Mireia Querol Rovira

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¿Cómo afectan la temperatura y el calentamiento global al sexo de los reptiles?

En la mayoría de animales el sexo de un individuo queda determinado en el momento de la fecundación; cuando el óvulo y el espermatozoide se fusionan queda fijado si ése animal será un macho o una hembra. Aún así, en muchos grupos de reptiles la determinación sexual viene determinada posteriormente durante la incubación, y el factor que la determina es la temperatura a la que se incuban los huevos. En los reptiles esto hace que, el ambiente juegue un papel crucial en determinar la proporción de machos y hembras que saldrán de una puesta y que por lo tanto, estos animales sean muy susceptibles a alteraciones en la temperatura causadas por ejemplo, por el calentamiento global.

DETERMINACIÓN SEXUAL: DSG VS DST

En la mayoría de especies animales la diferenciación sexual (el desarrollo de ovarios o testículos) viene determinada genéticamente (DSG). En estos casos, el sexo de un individuo viene determinado por un cromosoma, un gen o un alelo concreto que provocará la diferenciación hacia un sexo u otro. Entre los vertebrados, existen dos tipos principales de DSG, el sistema XX/XY en mamíferos (en el que XX es una hembra y XY es un macho) y el ZW/ZZ en aves y algunos peces (ZW corresponde a una hembra y ZZ a un macho).

Types_of_sex_determinationEjemplos de diferentes tipos de determinación sexual genética en vertebrados e invertebrados, por CFCF.

En el caso de los reptiles, existe una gran variedad de mecanismos de determinación sexual. Algunos presentan modelos de DSG; muchas serpientes siguen el sistema ZW/ZZ y algunos lagartos el XX/XY. Igualmente, en muchos grupos el sexo de la descendencia viene determinado principalmente por la temperatura de incubación del huevo (DST), haciendo que el ambiente juegue un papel muy importante en la proporción de machos y hembras que encontramos en una población.

Eastern_Bearded_Dragon_defenceEl dragón barbudo del Este (Pogona barbata) es un ejemplo de reptil con DSG, pero al cual también le afecta la temperatura de incubación. Foto de Trent Townsend.

Aún así, los mecanismos de determinación sexual genética y de temperatura no son excluyentes. Los reptiles con DST tienen una base genética para la diferenciación ovárica o testicular que viene regulada por la temperatura. Igualmente, se ha observado que en reptiles con DSG, como el dragón barbudo australiano (Pogona barbata), las altas temperaturas durante la incubación provocan que individuos que genéticamente son machos (cromosomas ZZ) se desarrollen funcionalmente como hembras. Esto demuestra que en reptiles, no existe una división estricta entre la DSG y la DST.

TEMPERATURA Y SEXO

El periodo de incubación durante el cual se determina el sexo de un individuo se llama periodo de incubación crítico y normalmente corresponde al segundo tercio del periodo de incubación, durante el cual la temperatura se ha de mantener constante. Este periodo de incubación crítico suele durar entre 7 y 15 días, según la especie. Después de este periodo el sexo del individuo normalmente no se puede revertir (mecanismo de todo o nada).

Audobon Zoo, New Orleans, LouisianaCría de dragón de komodo (Varanus komodoensis) eclosionando. Foto de Frank Peters.

La temperatura durante el periodo de incubación crítico altera la función de la aromatasa, hormona que convierte los andrógenos (hormonas masculinizadoras) en estrógenos (hormonas feminizadoras). A temperaturas que dan lugar a machos, la actividad de la aromatasa se inhibe, mientras que a temperaturas que dan lugar a hembras la actividad de la aromatasa se mantiene.

AromatassssssaGráficos de la actividad de la aromatasa respecto las hormonas gonadales en embriones de galápago europeo (Emys orbicularis) a 25oC (machos) y a 30oC (hembras) durante el periodo de incubación crítico, sacado de Pieau et al. 1999.

La DST la encontramos en todos los grupos de reptiles excepto en las serpientes (que siguen el sistema ZW/ZZ). En lagartos y tortugas encontramos tanto determinación sexual genético como por temperatura, mientras que en las tuataras y los cocodrilianos el sexo se determina exclusivamente por la temperatura. Actualmente, se conocen distintos modelos de determinación sexual por temperatura.

MODELO I

Este modelo es el más sencillo, en el que temperaturas de incubación más altas dan lugar a un sexo y temperaturas de incubación más bajas dan lugar al otro sexo. Temperaturas intermedias suelen dar individuos de ambos sexos y, muy raramente, individuos intersexuales. Este modelo está dividido en:

  • Modelo Ia DST: en el que los huevos incubados a temperaturas altas dan altos porcentajes de hembras y huevos a temperaturas bajas dan altos porcentajes de machos. Éste se encuentra en muchas especies de tortugas.
Emys_orbicularis_portraitFoto de galápago europeo (Emys orbicularis), especie que sigue el modelo Ia DST; a 25oC o menos de incubación sólo nacen machos, mientras que a 30oC o más sólo nacen hembras. Foto de Francesco Canu.
  • Modelo Ib DST: en el que pasa lo contrario; las altas temperaturas dan machos y las bajas temperaturas dan hembras. Éste se da en algunos lagartos con DST y los tuataras.
TuataraEl tuatara (Sphenodon punctatus) es uno de los reptiles que siguen el modelo Ib DST; la temperatura límite se encuentra entre 21-22oC, por encima de la cual nacerán machos y por debajo de la cual nacerán hembras.

MODELO II

Este modelo es un poco más complejo que el anterior. En éste, los embriones incubados a temperaturas extremas (muy altas o muy bajas) se diferenciarán hacia un sexo, mientras que los que sean incubados a temperaturas intermedias, se diferenciaran hacia el sexo contrario.

CrocnestFoto de aligátores del Mississippi (Alligator mississippiensis) de diferentes edades. Estos reptiles siguen el modelo II DST; a unos 34oC nacen machos, y a temperaturas por encima y por debajo, nacen hembras.

Este modelo se da en los cocodrilianos, en algunas tortugas y en muchos lagartos. Estudios filogenéticos recientes, indican que éste es el modelo de DST ancestral de los reptiles. Hay quien argumenta, que todos los casos de DST son del modelo II, pero que en la naturaleza nunca se llega a los dos extremos de temperatura, aunque esto aún está por demostrar.

SEXO DETERMINADO POR TEMPERATURA: VENTAJAS E INCONVENIENTES

Hoy en día aún no se entiende del todo las ventajas evolutivas de la determinación sexual por temperatura. El caso de los reptiles es muy curioso, ya que aves, mamíferos y anfibios determinan su sexo genéticamente en la mayoría de casos, mientras que en los reptiles encontramos un poco de todo.

Actualmente, se están realizando estudios para comprobar si algunas temperaturas favorecen la salud de los machos y algunas otras la de las hembras. En uno de estos estudios, se observó que las tortugas mordedoras incubadas a temperaturas intermedias (que producían tanto machos como hembras) eran más activas que las incubadas a temperaturas que daban un único sexo, haciendo que fuesen más vulnerables al ataque de depredadores que se guían visualmente. Aún así, en la actualidad no hay pruebas suficientes que indiquen hasta donde se podrían aplicar estos descubrimientos. Es posible que los reptiles con DST sean capaces de manipular el sexo de su descendencia, alterando la proporción de hormonas sexuales en base a la temperatura del lugar de nidificación.

Snapping_turtle_eggs_mdPuesta de tortuga mordedora (Chelydra serpentina), un quelonio americano de agua dulce. Foto de Moondigger.

Lo que resulta más fácil de predecir son los inconvenientes que comporta la DST. Cualquier cambio que se produzca en la temperatura de las áreas de nidificación puede afectar negativamente a la población de una especie determinada. Si se tala un bosque donde antes había sombra o se construyen edificios en una zona previamente soleada, cambiarán los microclimas de las puestas de huevos de cualquier reptil que nidifique allí.

El cambio global, o cambio climático, representa una amenaza adicional para los reptiles con DST. El aumento de la temperatura media del planeta y las fluctuaciones de temperatura de un año al otro, afectan al número de machos y hembras que nacen de algunas especies de reptiles. Este fenómeno se ha observado, por ejemplo, en las tortugas pintadas (Chrysemys picta), en las cuales se ha predicho que un aumento de 4oC en la temperatura de su hábitat provocaría la extinción de la especie, ya que sólo nacerían hembras.

baby-painted-turtle-chrysemys-pictaCría de tortuga pintada (Chrysemys picta), especie en la que temperaturas de incubación de entre 23-27oC dan machos y temperaturas por encima o por debajo dan hembras (modelo II). Foto de Cava Zachary.

REFERENCIAS

Durante la elaboración de esta entrada se han utilizado las siguientes fuentes:

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¡Migración en peligro! La mariposa monarca desaparece

Por lo general, tendemos a asociar los fenómenos migratorios a organismos complejos (grandes mamíferos y aves). Pero, como en todo, siempre hay excepciones a la regla: las poblaciones norteamericanas de la mariposa monarca (Danaus plexippus) emprenden cada año un viaje de casi 5000km (¡más que algunos grandes animales!) con el fin de alcanzar sus zonas de hibernación, en las que se aglomeran miles de ejemplares. Desgraciadamente, los fenómenos migratorios dependen de muchos factores que se encuentran vulnerados en la actualidad debido a la presión antrópica, por lo que el futuro de estas poblaciones y de sus migraciones se encuentra en peligro.

En este artículo, veremos algunos de los aspectos más curiosos de la biología de estos organismos, las causas que podrían estar comprometiendo a sus poblaciones y las consecuencias que esto acarrearía.

INTRODUCCIÓN

La mariposa monarca (Danaus plexippus) es un lepidóptero de la familia Nymphalidae. Es, posiblemente, una de las mariposas más conocidas de Norte América, ya que sus poblaciones realizan cada otoño una migración de casi 5000km desde el Norte de EEUU y Canadá hacia la costa de California y México, donde pasan el invierno. Es, con diferencia, el insecto que lleva a cabo la migración más extensa y numerosa de todos.

Ejemplar de mariposa monarca (Danaus plexippus) con su patrón de coloración típico: blanco, negro y naranja (Foto de Peter Miller en Flickr, Creative Commons).

Aunque las más conocidas de todas son las poblaciones norteamericanas debido a sus migraciones, existen poblaciones en varias islas del Atlántico (Islas Canarias, Azores y Madeira) y, ocasionalmente, también como migrantes transoceánicos que alcanzan Europa Occidental (Islas británicas y España). Además, también fueron introducidas en Nueva Zelanda y Australia durante el siglo XIX.

CICLO DE VIDA

El ciclo vital de esta especie es muy singular. Para empezar, se trata de una mariposa especialista: realiza las puestas exclusivamente en plantas del género Asclepias o algodoncillos, y las orugas que nacen de ellas (de rayas blancas, negras y amarillas) se alimentan únicamente de esta planta. Esto es especialmente importante debido a que dichas plantas contienen glicósidos cardíacos que la oruga va asimilando, adquiriendo así un sabor desagradable para los depredadores que se conservará en la etapa adulta.

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Oruga de mariposa monarca (Foto de Lisa Brown en Flickr, Creative Commons).

Una vez completada la fase de oruga, tiene lugar la metamorfosis, tras las cual surgen los adultos con su característico patrón de colores. Los colores llamativos tanto de las orugas como de los adultos esconden una función comunicativa: se trata de un mecanismo para alertar de su toxicidad, lo que en términos científicos se conoce como aposematismo o mimetismo aposemático, hecho bastante frecuente en muchos otros grupos de animales (incluso en los mamíferos).

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Fases de la metamorfosis de la mariposa monarca (Foto de Steve Greer Photography).

La fase adulta también destaca por sus peculiaridades: durante la época reproductiva (abril-agosto), se producen varias generaciones de adultos, los cuales tienen una esperanza de vida de unas pocas semanas. Entonces ocurre algo sorprendente: la generación nacida a finales de agosto, momento en que las temperaturas empiezan a descender y los días se hacen más cortos, pausa su capacidad reproductiva dejando sus órganos sexuales sin desarrollar (fenómeno conocido como diapausa reproductiva) y destina todos sus recursos a alargar su esperanza de vida hasta los 9 meses de edad. Esta generación es conocida como “generación Matusalén” debido a su longevidad.

Este aumento de la longevidad esconde un significado vital, pues serán éstas mariposas las que realizarán la migración para alcanzar las zonas de hibernación (costa de California y México) y, una vez finalizado el invierno, volverán de nuevo al norte de EEUU y Canadá.

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Cientos de mariposas monarca volando en el Santuario el Rosario (México) (Foto de Luna sin estrellas en Flickr, Creative Commons).

UNA ODISEA DE IDA Y VUELTA: LA GRAN MIGRACIÓN

La mariposa monarca no se encuentra exclusivamente en Norteamérica, mas no se ha registrado un fenómeno migratorio tan espectacular de esta especie en ninguno de los otros lugares donde reside. Esto se cree que es debido a la enorme expansión que sufrieron los algodoncillos (planta de la cual se alimentan) por todo el territorio, lo que permitió a las mariposas expandirse hacia el sur.

¿QUÉ LUGARES VISITA?

Las migraciones siempre esconden matices. En el caso de la mariposa monarca, la migración hacia el sur está dividida en dos grandes migraciones simultáneas:

  • La migración del este, formada por aquellas mariposas que viajan desde el este de las Montañas Rocosas, sur de Canadá y gran parte de EEUU hacia el centro de México (hasta un 90% del total de mariposas monarca norteamericanas).
  • La migración del oeste, que incluye aquellas mariposas que viajan desde el oeste de las Montañas Rocosas, sur de Canadá y una pequeña parte de EEUU hacia distintos lugares de hibernación a lo largo de la costa de California (constituyen el 10% restante de la población).
Rutas migratorias de la mariposa monarca en Norteamérica (ida y vuelta) (Fuentes: Monarchwatch.org y Monarch Alert).

Una vez en las zonas de hibernación, las mariposas no se reproducen, sino que entran en un estado letárgico hasta la primavera siguiente, momento en el que se vuelven activas sexualmente, copulan y emprenden el viaje de regreso al norte. Así, es muy habitual encontrarlas formando grandes aglomeraciones sobre árboles durante el invierno.

Miles de mariposas monarca aglomeradas sobre la vegetación de los bosques en sus zonas de hibernación (Foto de Carlos Adampol Galindo en Flickr, Creative Commons).

FIGURAS DE PROTECCIÓN

Allí por donde pasa, la mariposa monarca se encuentra amparada por numerosas figuras de protección.

Una de las más importantes es la Reserva de la Biosfera de la Mariposa Monarca (Estado de México), la cual fue declarada Patrimonio de la Humanidad por la Unesco en 2008.

Reserva de la Biosfera de la Mariposa Monarca (Foto de Michelle Tribe en Flickr, Creative Commons).

Y no es de extrañar que se encuentre tan protegida: a parte de ser un espectáculo impresionante, se trata de organismos con un papel polinizador muy relevante debido a su amplio rango de dispersión, hecho que es vital tanto para mantener la riqueza floral salvaje como para el buen desarrollo de los cultivos de Norte América.

¡LA “REINA” ESTÁ EN PELIGRO!

A pesar de los esfuerzos por protegerla, el fenómeno migratorio de la mariposa monarca norteamericana podría verse comprometido por la presión antrópica, lo que podría poner en peligro el futuro de estas poblaciones.

Según datos recientes proporcionados por la WWF, la superficie ocupada por las mariposas en las zonas de hibernación ha disminuido un 94% en 10 años, pasando de 27,48 acres ocupadas en 2003 a tan sólo 1,65 acres en 2013, la cifra más pequeña desde hace 20 años.

Reducción de la superficie ocupada por las mariposas monarca en las zonas de hibernación (Datos de la WWF).

Si bien es cierto que, de forma natural, la superficie ocupada por las mariposas en las zonas de hibernación siempre ha fluctuado año tras año, hasta ahora no se había registrado un descenso tan acusado y sin recuperación de estos valores. Por lo tanto, las mariposas están dejando de viajar tan al sur.

Área total ocupada por las mariposas en las zonas de hibernación desde 1993 hasta 2013 (WWF-Telcel-CONANP).

Estos fenómenos de recesión se han registrado también en otras especies de mariposas alrededor del mundo, por lo que debe existir algún factor en común que esté afectando a sus poblaciones.

¿QUÉ PODRÍA ESTAR CAUSANDO ESTA RECESIÓN?

Según la WWF, las causas que podrían estar comprometiendo la migración de las monarcas son:

  • La reducción del área de dispersión de los algodoncillos (Asclepias spp.): las orugas se alimentan exclusivamente de estas plantas, de las cuales adquieren su toxicidad. Sin embargo, el uso de ciertos herbicidas y los cambios en los regímenes de lluvias podrían estar limitando su rango en buena parte de Norteamérica, limitando así su fuente de alimentación.
  • La deforestación: la tala masiva de árboles y la desertización estarían reduciendo sus hábitats de hibernación.
  • Clima extremo: los efectos del cambio global, como la acentuación de las diferencias de temperatura norte-sud y los cambios en los regímenes de lluvias dificultarían las supervivencia de los adultos más allá de unas pocas semanas, impidiendo las migraciones.

¿QUÉ SE HACE ACTUALMENTE POR AYUDARLA?

Danaus plexippus es una especie con un papel polinizador muy importante, por lo que existe (o debería existir) un enorme interés por conservarla en todo su rango de dispersión.

Actualmente, la mayoría de figuras de protección de Norteamérica están poniendo todos sus esfuerzos para mejorar las condiciones de sus hábitats. Entre ellas, la Reserva de la Biosfera de la Mariposa Monarca de México junto a la WWF trata de restaurar los bosques de las zonas de hibernación y de promover un turismo sostenible (para saber más sobre las acciones que se están llevando a cabo, entra en este link).

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El caso de la mariposa monarca no es un hecho aislado: a día de hoy muchas especies con un rango amplio de dispersión ven comprometidas sus poblaciones y sus fenómenos de migración debido al impacto de distintos fenómenos, los cuales, por más que nos pese, suelen estar causados por el ser humano. Aún hay mucho trabajo por hacer, y depende de todos.

REFERENCIAS

Imagen de portada por Carlos Adampol Galindo en Flickr.

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Las plantas y el cambio climático

Desde hace unos cuantos años hemos oído hablar del cambio climático. Hoy en día ya es una evidencia y también una preocupación. No solo nos afecta a nosotros, a los humanos, sino también a toda la vida. Se ha hablado bastante del calentamiento global, pero quizá no se haya hecho tanta transmisión de lo que sucede con la vegetación. Son muchas cosas las que se ven afectadas por el cambio climático y la vegetación también es una de ellas. Además, los cambios producidos en esta también nos afectan a nosotros. Pero, ¿cuáles son estos cambios?, ¿cómo los puede regular la vegetación? Y, ¿cómo podemos ayudar a mitigarlos a través de esta?

CAMBIOS EN LA VEGETACIÓN

Distribución de los biomas

En general, debido al cambio climático se espera un incremento de las precipitaciones en algunas partes del planeta, mientras que en otras se espera un descenso. También se denota un incremento global de la temperatura. Esto conlleva a un desplazamiento en la localización de los biomas, las grandes unidades de vegetación (por ejemplo: selvas, bosques tropicales, tundras, etc.).

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Triangulo de los biomas según altitud, latitud y humedad (Imagen de Peter Halasaz).

Por otro lado, existe una tendencia al aumento de la distribución de especies en los rangos septentrionales (altas latitudes) y un detrimento en regiones meridionales (baja latitud). Esto conlleva graves problemas asociados; el cambio en la distribución de las especies afecta a su conservación y a su diversidad genética. En consecuencia, las poblaciones situadas en los márgenes meridionales, que han estado consideradas muy importantes para la conservación a largo plazo de la diversidad genética y por su potencial evolutivo, se ven en peligro por esta perdida. Y, en cambio, los rangos septentrionales se verían afectados por la llegada de otras especies competidoras que podrían desplazar a las ya presentes, siendo pues invasoras.

Distribución de las especies

Dentro del escenario del cambio climático, las especies tienen una cierta capacidad para reajustar su distribución y para adaptarse a este.

Pero, ¿qué tipo de especies podrían estar respondiendo más rápidamente a este cambio? Se deduce que aquellas con un ciclo de vida más rápido y una capacidad de dispersión mayor serán las que muestren mayor adaptación y respondan mejor. Esto podría conllevar a una pérdida de las plantas con ritmos más lentos.

Galactites tomentosa
La cardota (Galactites tomentosa) una planta de ciclo rápido y con gran dispersión (Imagen de Ghislain118).

Un factor que facilita el reajuste en la distribución es la presencia de corredores naturales: estos son partes del territorio geográfico que permiten la conectividad y desplazamiento de especies de un lado a otro. Son importantes para evitar que estas queden aisladas y puedan desplazarse hacia nuevas regiones.

Otro factor es el gradiente altitudinal, el cual proporciona muchos refugios para las especies, facilita la presencia de corredores y permite la redistribución de las especies en altitud. Por lo tanto, en aquellos territorios dónde haya mayor rango altitudinal se verá favorecida la conservación.

En resumen, la capacidad de las especies para hacer frente al cambio climático depende de las características propias de la especie y de las del territorio. Y, por el contrario, la vulnerabilidad de las especies al cambio climático se produce cuando la velocidad que estas presentan para poder desplazar su distribución o adaptarse es menor a la velocidad del cambio climático.

A nivel interno

El cambio climático también afecta a la planta como organismo, ya que le produce cambios en su metabolismo y en su fenología (ritmos periódicos o estacionales de la planta).

Uno de los efectos que empujan a este cambio climático es el incremento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmosfera. Esto podría producir un fenómeno de fertilización de la vegetación. Con el aumento de CO2 en la atmosfera se incrementa también la captación de este por las plantas, aumentando así la fotosíntesis y permitiendo una mayor asimilación. Esto, pero, no son todo ventajas, porque para ello se produce una pérdida de agua importante, debido a que los estomas (estructuras que permiten el intercambio de gases y la transpiración) permanecen largo tiempo abiertos para incorporar este CO2. Por lo tanto, hay efectos contrapuestos y la fertilización dependerá de la planta en sí, como también del clima de ese lugar. Muchos estudios han demostrado que diversas plantas reaccionan diferente a este incremento del CO2, ya que el compuesto afecta a varios procesos fisiológicos y por lo tanto las respuestas no son únicas. Por lo tanto, nos encontramos con un factor que altera el metabolismo de las plantas y que no se puede predecir cómo serán sus efectos sobre ellas. Además, este efecto fertilizante está limitado por la cantidad de nutrientes presentes y sin ellos la producción se frena.

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Proceso de fotosíntesis (Imagen de At09kg).

Por otro lado, no debemos olvidar que el cambio climático también altera el régimen estacional (las estaciones del año) y que esto afecta al ritmo de la vegetación, a su fenología. Esto puede tener repercusiones incluso a escala global; por ejemplo, podría producir un desajuste en la producción de plantas cultivadas para la alimentación.

PLANTAS COMO REGULADORAS DEL CLIMA

Aunque no se puede hablar de las plantas como reguladoras del clima global, está claro que hay una relación entre el clima y la vegetación. Sin embargo, esta relación es un tanto complicada porque la vegetación tiene tanto efectos de enfriamiento como de calentamiento del clima.

La vegetación disminuye el albedo; los colores oscuros absorben más la radiación solar y por lo tanto se refleja menos luz solar hacía el exterior. Además, al ser organismos de superficie rugosa se aumenta la absorción. En consecuencia, cuanta más vegetación, la temperatura local (calor transferido) aumenta más.

Pero, por otro lado, al aumentar la vegetación hay más evapotranspiración (conjunto de la evaporación de agua de una superficie y la transpiración a través de la plantas). De manera que el calor se gasta en pasar el agua líquida a gaseosa, lo que conlleva a un enfriamiento. Además, la evapotranspiración también ayuda aumentar las precipitaciones locales.

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Efectos biofísicos de diferentes usos del suelo y su acción sobre el clima local. (Imagen de Jackson et al. 2008. Environmental Research Letters.3: article 0440066).

Por lo tanto es un efecto ambiguo y en determinados ambientes pesa más el efecto de enfriamiento, mientras que en otros tiene más relevancia el de calentamiento.

MITIGACIÓN

Hoy en día hay varias propuestas para reducir el cambio climático, pero ¿cómo pueden ayudar las plantas?

Las comunidades vegetales pueden actuar como sumideros, reservas de carbono, ya que a través de la asimilación de COayudan a compensar las emisiones. Un manejo adecuado de los ecosistemas agrarios y los bosques puede ayudar a la captación y almacenamiento del carbono. Por otro lado, si se lograra reducir la deforestación y aumentar la protección de hábitats naturales y bosques, se reducirían las emisiones y se estimularía este efecto sumidero. Aun así, existe el riesgo de que estos sumideros puedan convertirse en fuentes de emisión; por ejemplo, debido a incendios.

Finalmente, presentar los biocombustibles: estos, a diferencia de los combustibles fósiles (como el petróleo), son recursos renovables, ya que se trata de cultivos de plantas destinados al uso como combustibles. Aunque no logran retirar CO2 de la atmosfera ni reducen emisiones de carbono, evitan el incremento de este en la atmosfera. Por este motivo no llegaría a ser una medida del todo mitigadora, pero mantienen el balance de emisión y captación neutro. El problema es que pueden generar efectos colaterales a nivel social y ambiental, como el incremento de precios de otros cultivos o la deforestación para instaurar estos cultivos, cosa que no debería suceder.

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Cultivo de caña de azucar (Saccharum officinarum) en Brasil para producir biocombustible (Imagen de Mariordo).

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REFERENCIAS

 

La migración de las ballenas está cambiando por el cambio global

Resultados de una investigación que ha tenido lugar de 1984 a 2010 en el Golfo de St. Lawrence (Canadá, Océano Atlántico Norte) sobre los cambios en los patrones de migración debido al cambio global ha sido publicado este Marzo en Plos One. En este artículo, vas a encontrar un resumen de dicho artículo.

INTRODUCCIÓN

El cambio global (mal llamado cambio climático) es un cambio a escala planetaria del sistema climático terrestre. A pesar de ser un proceso natural, en las últimas décadas la causa de los cambios somos los humanos ya que hemos producido un incremento de la liberación de dióxido de carbono debido a la quema de combustibles fósiles.

MIGRACIÓN DE LAS BALLENAS

El cambio global supone un desafío para las especies migratorias ya que la temporalidad de las migraciones estacionales es importante para maximizar la explotación de los picos de abundancia de las presas en las áreas de alimentación, que, a la vez, se están adaptando al calentamiento de la Tierra. Otras causes promotoras de las migraciones son el uso de recursos como el apareamiento y el resguardo. Este es el caso del rorcual común (Balaenoptera physalus) y la yubarta (Megaptera novaeangliae), que se alimentan de una gran variedad de zooplancton y crías de peces. Este zooplancton crece debido al incremento del fitoplancton, el cual crece por el incremento de la luz y los nutrientes en verano. Recuerda que en este post puedes leer sobre el comportamiento alimenticio de las yubartas. Este no es el primer artículo que indica cambios en el rango de las migraciones de las especies tanto en verano como en invierno y sus alteraciones en la temporalidad.

Fin whale (Balaenoptera physalus) (Picture from Circe).
Rorcual común (Balaenoptera physalus) (Foto de Circe).
Humpback whale (Megaptera novaengliae) (Picture from Underwater Photography Guide).
Yubarta (Megaptera novaeangliae) (Foto de Underwater Photography Guide).

Se observa un patrón general en las especies migratorias: utilizan regiones de latitudes altas en verano para aprovechar la alta productividad y abundancia de sus presas y algunas se reproducen durante este periodo. Generalmente, las especies migratorias de larga distancia se adaptan peor al cambio climático que los de corta distancia.

humpback whale migration
El caso de la migración de la yubarta (Megaptera novaeangliae) (Foto de NOAA).

Muchos misticetos empiezan las migraciones estacionales desde zonas alejadas más de centenares o miles de kilómetros, alternando entre las zonas de crianza en invierno de las latitudes bajas a las de alimentación en latitudes altas. La respuesta de los mamíferos marinos al cambio global se ha predicho:

  • Distribución más próxima al polo y llegada temprana en las áreas de alimentación para seguir el cambio de distribución de sus presas.
  • Tiempos de residencia más largos en latitudes altas como respuesta a la mejora de productividad.

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Castellà ¿CÓMO AFECTA EL CAMBIO GLOBAL A LA MIGRACIÓN DE LAS BALLENAS?

Los resultados del artículo muestran que el rorcual común y la yubarta llegan antes en el área de estudio durante los 27 años que ha durado la investigación. De todas formas, la tasa de cambio de más de 1 día por año no se ha documentado nunca. Ambas especies también se van antes, como se ha observado en otras especies. La salida de las yubartas cambió con la misma tasa que la llegada, de manera que el tiempo de residencia se mantiene constante. Por otro lado, los rorcuales han aumentado su tiempo de residencia de 4 días a 20 días. De todos modos, este incremento está sujeto a un sesgo debido a las pocas muestras en los dos primeros años y hay una evidencia débil que los rorcuales hayan incrementado este tiempo.

migración, rorcual común, yubarta
Fecha media del primer y último avistamiento en rorcual común (Balaenoptera physalus) y yubarta (Megaptera novaeangliae) (Datos de Ramp C. et al. 2015).

Además, los resultados sugieren que la región representa sólo una fracción del potencial rango de verano de ambas especies y que las dos pasan sólo una parte del verano ahí. Lo que está claro es que ambas especies muestran las mismas adaptaciones del comportamiento y han avanzado su presencia temporal en el área un mes.

Otros estudios muestran que las ballenas grises (Eschrichtius robustus) probablemente han aturado las migraciones anuales en Alaska (Stafford K et al. 2007).

¿POR QUÉ LAS BALLENAS CAMBIAN SUS PATRONES DE MIGRACIÓN?

Parece ser que la llegada de los rorcuales en el Golfo sigue el cambio en la fecha de ruptura del hielo y la temperatura superficial del mar les indica a las ballenas que ya ha llegado el momento de regresar en el Golfo. Hay un decalaje de 13-15 semanas entre cuando el área está totalmente libre de hielo y su llegada. Ésto también se ha visto en las Azores, donde los rorcuales y yubartas llegan 15 semanas después del inicio del bloom de primavera para alimentarse mientras están de paso por la zona para ir dirección a las latitudes más altas para alimentarse en verano.

La influencia de la temperatura superficial del mar en enero en el Golfo puede haber desencadenado la salida temprana de las yubartas de las áreas de cría y así su llegada temprana en el Golfo.

Estas dos especies de ballena son consumidores generalistas y su llegada en el Golfo está relacionado con la llegada de sus presas. La mejora de la temperatura y las condiciones de luz y la rotura temprana del hielo (junto con una temperatura superficial el mar más alta) permite un bloom de fitoplancton temprano seguido del crecimiento del zooplancton. Así, la llegada temprana de los rorcuales y las yubartas les permite comer sobre sus presas. De todas formas, hay un decalaje de dos semanas entre la llegada de los rorcuales y las yubartas, lo que permite a las segundas comer sobre niveles tróficos superiores, lo que reduce la competencia.

CONCLUSIÓN

El cambio global ha cambiado la fecha de llegada de los rorcuales y yubartas en el Golfo de St. Lawrence (Canadá) a una tasa nunca documentada antes de más de 1 día por año, manteniéndose una diferencia de 2 semanas entre la llegada de las dos especies y permitiendo la separación temporal del nicho ecológico. De todas formas, la fecha de salida de ambas especies también es más temprana pero a diferentes tasas, resultando en un incremento de la superposición temporal, indicando que la separación puede estar desapareciendo. La tendencia en la llegada está relacionada con la rotura más temprana del hielo y el incremento de la temperatura superficial del mar.

REFERENCIAS

Este post se basa en el siguiente artículo:

  • Ramp C, Delarue J, Palsboll PJ, Sears R, Hammond PS (2015). Adapting to a Warmer Ocean – Seasonal Shift of Baleen Whale Movements over Three Decades. PLoS ONE 10(3): e0121374. doi: 10.1371/journal.pone.0121374

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