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Las islas como laboratorio de la evolución

Las islas son laboratorios naturales donde estudiar la evolución en vivo. Ya sean de origen volcánico o continental están aisladas del continente por el mar y esto provoca que muchos de los seres vivos que viven en islas presenten adaptaciones espectaculares, a veces originándose especies gigantes o enanas en comparación con sus congéneres continentales. En este artículo, describimos cuáles son los mecanismos evolutivos que explican este fenómeno y ponemos algunos ejemplos sorprendentes.

El origen de las islas puede ser volcánico, implicando la aparición de tierras vírgenes las cuales que pueden ser colonizadas por unos pocos individuos y producirse nuevas adaptaciones a las nuevas condiciones, o bien continental, implicando la separación del continente por procesos tectónicos, con lo que la fauna y flora antes conectada, queda aislada y acaba diferenciándose con el paso de las generaciones.

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Aspecto de un cono volcánico en Hawaii. Fuente: Steve Juverston, vía Flickr.

MECANISMOS EVOLUTIVOS QUE ACTÚAN EN ISLAS

La generación de nuevas especies provocada por la aparición de una barrera geográfica, como puede ser la aparición de una cordillera, cambios en el nivel del mar o la creación de nuevas islas por movimientos tectónicos, se denomina especiación alopátrica y es el principal proceso que actúa en islas. Puede ser de dos tipos:

  1. Especiación vicariante: cuando dos poblaciones de la misma especie son separadas en nuestro caso por separación de un pedazo de tierra del continente. Un ejemplo de este caso es la isla de Madagascar, que cuando se separó del continente africano dejó la biota de la isla desconectada de la del continente por el mar.
  1. Especiación peripátrica: cuando una pequeña población de una especie se separa de la población original por la aparición de una barrera geográfica. Es el caso de la colonización de una tierra virgen como son las islas oceánicas. En este caso, los individuos que colonizan el nuevo ambiente pueden no representar el acervo genético de la especie ancestral y con el paso del tiempo y el aislamiento reproductivo, originarse una especie nueva en lo que se denomina efecto fundador.

El gran naturalista británico y creador de la teoría de la evolución, Charles Darwin, se inspiró en el archipiélago de origen volcánico de las islas Galápagos para desarrollar su gran teoría, paradigma de la ciencia actual.

Las islas oceánicas se forman por explosión de volcanes submarinos o movimientos de la dorsal oceánica. Debido a la actividad volcánica, se forman conjuntos de archipiélagos, donde cada isla tiene su propia historia, con un clima, relieve y geología diferenciados. Esto crea un escenario perfecto para observar cómo funciona la evolución, ya que cada población que llega a una nueva isla se ve afectada por presiones ecológicas diferentes y quizás nunca más entrará en contacto con las poblaciones de otras islas, formándose especies únicas, endémicas de cada isla.

Muchos naturalistas y científicos han estudiado la evolución en vivo en archipiélagos de estas características, como las islas de Hawái, Seychelles, Islas Mascareñas, archipiélago de Juan Fernández o nuestras Islas Canarias. Una de las últimas islas aparecidas en el océano Atlántico es la isla de Suerty que se formó en 1963, 30 km al sur de Islandia y desde entonces la llegada de vida hay sido documentada y estudiada para comprender una poco más los mecanismos ecológicos y evolutivos que actúan.

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Isla de Suerty en erupción, en el Sud de Islándia. Fuente: Wikimedia.

ADAPTACIONES EN ISLAS: GIGANTISMO Y LEÑOSIDAD

Muchas veces, las islas oceánicas, al ser vírgenes, no tienen depredadores y esto desencadena la aparición de adaptaciones curiosas. Uno de los procesos más sorprendentes es el gigantismo, en animales o adquisición de condición leñosa, en plantas.

La adquisición de leño en islas por parte de plantas herbáceas en el continente ha sido bastante documentado en varias familias y archipiélagos de todo el mundo. La causa de este fenómeno sería la ausencia de herbívoros y competidores en islas, que permite un desarrollo mayor en altura en la búsqueda de luz.

Por ejemplo, en Hawái encontramos la alianza de las espadas plateadas. Comprende 28 especies en tres géneros (Argyroxiphium, Dubautia y Wilkesia), todos miembros leñosos de la familia de los girasoles o Asteraceae. Sus parientes más cercanos son hierbas perennes de Norte América.

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Aspecto de una espada plateada del género Argyroxiphium (izquierda) y sus parientes más cercanos en el continente (derecha), del género Raillardella. Fuente: Wikimedia.

En las Islas Canarias encontramos muchos ejemplos de este fenómeno. El género Echium de la familia de las borrajas o Boraginaceae, contiene unas 60 especies, de las cuales 27 se encuentran en diferentes archipiélagos de origen volcánico de la Macaronesia (Canarias, Madeira y Cabo Verde). Casi todos los miembros de este género que encontramos en la Macaronesia son arbustos, que forman una inflorescencia que puede llegar hasta los 3 m de altura y son el símbolo del Parque Natural del Teide (los conocidos tajinastes), mientras que sus parientes más cercanos, euroasiáticos, son hierbas, como por ejemplo la lengua de vaca (Echium vulgare).

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Aspecto de un tajinaste rojo (izquierda) en Tenerife y su pariente continental (Echium vulgare) a la derecha. Fuente: Wikimedia.

También en la Macaronesia, encontramos otro ejemplo dentro de la familia de las Euphorbiaceae o lechetreznas. Es el caso de las especies Euphorbia mellifera, endémica de Canarias y Madeira y E. stygiana, endémica de Azores. Se trata de árboles en peligro de extinción o críticamente amenazados, según la IUCN, que pueden llegar a medir hasta 15 m de altura y que forman parte de la vegetación de laurisilva, el bosque subtropical húmedo típico macaronésico. Sus ancestros más cercanos son plantas herbáceas del Mediterráneo.

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Euphorbia mellifera en Maderia y uno de sus parientes más cercano herbáceo del Mediterráneo (derecha, E. palustris). Fuente: izquierda Laia Barres González y derecha Wikimedia.

Dentro del reino de los animales, también encontramos adaptaciones peculiares en islas. Los animales herbívoros que habitan islas no suelen tener grandes depredadores ni competidores y esto facilita que aparezcan especies de mayor tamaño que en el continente, donde la presencia de grandes carnívoros evitaría la aparición de este tipo de características por la incompatibilidad con esconderse o huir de la presa.

Uno de los ejemplos más famosos de gigantismo insular es el caso de las tortugas gigantes de las Galápagos (complejo Chelonoidis nigra), que engloba 10 especies diferentes, muchas endémicas de una única isla del archipiélago. Son las tortugas más grandes y longevas del mundo. Pueden llegar a los 2 m de largo y los 450 kg de peso y pueden vivir más de 100 años.

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Tortuga gigante de las Galápagos. Fuente: Wikipedia.

Entre los reptiles, está el caso de los lagartos gigantes del género Gallotia de las Islas Canarias. Son varias especies endémicas de cada una de las islas: G. auaritae de La Palma, que se creía extinta hasta el descubrimiento de varios individuos en 2007, G. bravoana de La Gomera, G. intermedia de Tenerife, G. simonyi de El Hierro y G. stehlini de Gran Canaria, entre otros. Entre los lagartos gigantes de Canarias está el extinto Gallotia goliath, que podía llegar hasta 1 m de largo y del que actualmente se piensa que se incluye dentro de la circunscripción de G. simony.

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Gallotia stehlini de Gran Canaria. Fuente: El coleccionista de instantes Fotografía & Vídeo vía Flickr.

Otro ejemplo lo encontramos en la isla de Flores, en Indonesia, donde existe una especie de rata gigante (Papagomys armandvillei) que llega a doblar en tamaño a la rata común. Curiosamente, en esta isla se encontraron también fósiles de un homínido que experimentó el proceso contrario, ya que se trataba de primates enanos en comparación con las medidas actuales del ser humano. Se trata del Homo floresiensis, que sólo hacía 1 m de altura y pesaba 25 kg. Se extinguió hace unos 50000 años y convivió con el Homo sapiens.

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Rata gigante (Papagomys armandvillei) de la isla de Flores. Fuente: Wikimedia.

El enanismo es otro de los procesos evolutivos que se pueden dar en islas. Provocado por la ausencia de recursos en algunas islas, en comparación al continente de donde provienen las poblaciones originales.

Desgraciadamente, las islas, por albergar una biota tan peculiar y exclusiva, son también testigos de muchos casos de sobreexplotación y extinción de especies. La biología de la conservación en islas nos ayuda a entender y conservar este patrimonio natural tan rico y único.

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REFERENCIAS

Barahona, F.; Evans, S. E.; Mateo, J.A.; García-Márquez, M. & López-Jurado, L.F. 2000. Endemism, gigantism and extinction in island lizards: the genus Gallotia on the Canary Islands. Journal of Zoology 250: 373-388.

Böhle, U.R., Hilger, H.H. & Martin, W.F. 2001. Island colonization and evolution of the insular woody habit in Echium L. (Boraginaceae). Proceedings of the National Academy of Sciences 93: 11740-11745.

Carlquist, S.J. 1974. Island biology. New York: Columbia University Press.

 Foster, J.B. 1964. The evolution of mammals on islands. Nature 202: 234–235.

Whittaker, R.J. & Fernández-Palacios, J.M. 2007. Island biogeography: ecology, evolution, and conservation, 2nd edn. Oxford University Press, Oxford.

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El espacio vital de los seres vivos

Todos tenemos nuestro propio espacio vital, aquel lugar en el que nos sentimos a gusto, como si estuviéramos en casa. También tenemos nuestras rutinas, costumbres y todo ese elenco de preferencias que nos hacen únicos. Cada uno de nosotros tenemos, en definitiva, nuestro propio nicho ecológico, un concepto extensivo a cada una de las especies que comparten la Tierra con nosotros. De él derivan procesos ecológicos como la competencia o la especiación, fenómenos clave para entender el ensamblaje y la dinámica de los ecosistemas naturales.

INTRODUCCIÓN

Cuando a uno le preguntan cómo describiría a una persona cercana, lo primero que nos viene en mente es su manera de ser cuando estás con ella y aquello que adora hacer. Sabemos qué es lo primero que siempre pide en un restaurante, aquello que le saca de quicio, qué sitios le gusta frecuentar, qué le gusta hacer cuando tiene tiempo libre y hasta cómo se comporta cuando le gusta alguien. Si además hemos convivido con ellos, podríamos acertar casi con precisión suiza su rutina diaria, desde que se levanta hasta que se acuesta. Aunque evidentemente no nos comportamos siempre igual, hay multitud de rasgos, manías y rutinas que nos caracterizan y diferencian. Cada uno de nosotros tenemos nuestra zona de confort, nuestros hobbies, preferencias alimenticias y personas con las que adoramos pasar nuestro tiempo libre.

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Las preferencias alimenticias de cada uno, así como sus rutinas y hobbies, sirven de comparación para ejemplificar la diversidad de nichos ecológicos en el reino natural. Fuente: Flickr, George Redgrave.

EL NICHO ECOLOGICO DE UNA ESPECIE

Este “espacio vital” que cada uno tenemos y con el que nos sentimos identificado, es igualmente equiparable al nicho ecológico de los seres vivos. El  nicho ecológico de una especie es un concepto que siempre se nos ha sido presentado como la “ocupación”, “profesión” o “trabajo” que realiza un ser vivo en el sitio donde vive ( Wikipedia o Conicet), pero que va mucho más allá de eso. Hutchinson (1957) lo definió como: “El  hipervolumen de n dimensiones dentro del cual la especie puede mantener una población viable”. A pesar de lo confuso de la definición, es interesarte quedarse con el término de “n dimensiones”, pues es la idea en la que se fundamenta el nicho ecológico. Un nicho ecológico no es nada más ni nada menos que todos aquellos requerimientos multidimensionales de una especie Dicho de otro modo, el nicho ecológico de una especie vendría a ser todo aquello que envuelve a la especie y que le hace prosperar y sobrevivir allí donde se encuentra. Hace referencia, en definitiva, a todas aquellas variables que le afectan en su día a día, ya sean biológicas –contacto con otros seres vivos- o físicas y químicas –el clima en todas sus expresiones, el hábitat físico en el que vive-. Un nicho ecológico de una especie sería el espectro de alimentos que consume o puede llegar a consumir, el momento del día en el que está activa para realizar sus funciones, el momento del año y la forma en la que lleva a cabo la reproducción, las especies que la depredan y aquellas a las que depreda, el hábitat que tolera y todos aquellos factores físicos y químicos que permiten que esta especie siga siendo viable.

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Estas 5 especies de gorjeadores de norteamérica parecen ocupar el mismo hábitat (el abeto) pero no es así. En realidad cada uno ocupa una posición distinta dentro del árbol. Fuente: Fisicanet

Por poner un ejemplo bastante ilustrativo, situémonos en la sabana africana. Los principales ungulados que pastan y realizan las migraciones masivas están compuestos por zebras, ñus y gacelas de Thomson. A simple vista, podríamos pensar que su nicho ecológico es muy parecido: mismo hábitat, misma rutina, mismos depredadores y misma comida. ¿Misma comida? En absoluto. Durante la migración, las zebras van delante, devorando la hierba alta, que es la de peor calidad. Les siguen los ñus, que comen lo que aún queda en pie, y a estos les siguen las gazelas de Thomson, que se alimentan de los nuevos brotes, de gran calidad, que empiezan a germinar.

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Aunque a primera vista pueda parecer que se alimentan de lo mismo, cada especie se centra en una parte distinta de la planta. Fuente: Abierto por vacaciones.

¿PUEDEN CONVIVIR DOS ESPECIES CON EL MISMO NICHO EN UN MISMO LUGAR?

El principio de exclusión competitiva, propuesto por Gause (1934), declara que dos especies ocupando el mismo nicho no pueden coexistir a largo plazo puesto que entrarían en competencia por los recursos. Así pues, en un proceso de competencia por el mismo nicho ecológico, siempre hay un ganador y un perdedor. Al final, uno de los competidores se impone al otro, y entonces pueden ocurrir dos cosas: que el perdedor se extinga (imagen A) o que haya un desplazamiento de sus características con ta de ocupar otro nicho (imagen B). De hecho, el principio de exclusión competitiva está detrás de la problemática actual con las especies invasoras. Las especies invasoras no son más que especies con unos nichos ecológicos muy parecidos a las especies nativas que, cuando convergen en un mismo hábitat, acaban desplazando a las especies autóctonas, ya que son mejores competidoras. También suele pasar, por supuesto, lo contrario: la especie exótica en cuestión es peor competidora que su homóloga y no llega a prosperar en el nuevo ambiente.

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Imagen A | Se llevó a cabo este estudio para observar el efecto de la exclusión competitiva en dos especies de protistas. Ambas especies ocupan nichos ecológicos casi idénticos, pero aislados en la naturaleza. La densidad de una de ellas cae en picado cuando se las obliga a compartir el mismo espacio, hasta que acaba desapareciendo. Este mismo proceso ocurre con las especies invasoras. Fuente: Jocie Broth.
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Imagen B | Cuando las 3 especies de pinzones de las Galápagos (los diferentes colores) conviven en la misma isla, se da un desplazamiento de caracteres por exclusión competitiva. Los individuos de los extremos tienden a tener valores de profundidad de pico muy parecidos a los de las otras especies, lo que provoca un solapamiento de nicho y su posterior competencia. Así se acaban estableciendo los límites finales. Fuente: Nature.

LA EQUIVALENCIA FUNCIONAL

Hemos visto que compartir nicho ecológico es sinónimo de conflicto entre especies. Sin embargo, hay una situación en la que no es así. La hipótesis de la equivalencia funcional de Hubbell proclama que si los nichos son idénticos y los parámetros de vida (fecundidad, mortalidad, dispersión) de las especies implicadas también lo son, ninguna de ellas tiene una ventaja competitiva sobre la otra, y la batalla acaba en tablas. Este hecho parece haberse demostrado, de momento, tan sólo en un ecosistema muy estable como es el bosque tropical en una isla de Panamá (Barro Colorado). Las diferentes especies de árboles de dicho bosque, al tener parámetros de vida casi idénticos, no compiten y se distribuyen al azar, como si de individuos de la misma especie se trataran. Además, parece ser que la especiación en este tipo de bosques tropicales también podría darse por azar, lo que habría provocado la alta densidad de especies que albergan estos bosques.

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Los bosques tropicales presentan una densidad de especies arboreas única en el mundo. Una hectárea de bosque tropical puede contener hasta 650 especies arboreas, más  que todo Canadá y EEUU juntos. ¿Será la equivalencia funcional de Hubbell la explicación a este curioso fenómeno? Fuente: Flickr, Jo.

NICHOS NUEVOS, ESPECIES NUEVAS

La especiación, o formación de nuevas especies,  suele ocurrir cuando se crean nuevos nichos ecológicos o alguno queda desocupado. En ambos casos, ocupar un nuevo nicho ecológico implica diferenciarse paulatinamente de la población inicial hasta devenir en una especie genéticamente distinta. Como ejemplo de formación de nuevos nichos ecológicos tenemos el caso de la aparición de las angioespermas. Su auge abrió multitud de nuevas posibilidades, gracias tanto al aumento de diversidad de semillas y frutos (aumentando de esta forma el número de especies especializadas en cada una de ellas) como a la aparición de las flores complejas, que permitió la explosión de multitud de insectos que empezaron a polinizarlas (facilitando la aparición de nuevos insectívoros). Como ejemplo de nicho desocupado, está el famoso caso de la extinción de los dinosaurios no avianos. Los dinosaurios dominaban gran cantidad de nichos ecológicos, tanto terrestres como aéreos, e incluso acuáticos. Ese vacío fue aprovechado por multitud de mamíferos que fueron ocupando esos nichos, gracias a su elevada fecundidad y plasticidad (flexibilidad a la hora de ocupar diferentes hábitats). Eso acabó provocando grandes ratios de especiación en poco tiempo, lo que es conocido como radiación adaptativa.

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Éste es Eomaia Scansoria,  una especie extinta de mamíferos que vivió en la misma época que los dinosaurios. La extinción de los dinosaurios abrió un gran abanico de posibilidades a los mamíferos, que, aunque estaban en expansión, permanecían en un segundo plano. Su gran plasticidad hizo que colonizaran multitud de hábitats, ocupando los nichos ecológicos libres dejados por los dinosaurios. Fuente: Wikipedia.

EL ENSAMBLAJE DE LAS COMUNIDADES

Como hemos visto, el nicho ecológico está detrás de procesos ecológicos y evolutivos fundamentales. Todas las comunidades vivas de hoy en día se han ido formando gracias a los nichos de las diferentes especies que, mediante competencia por solapamiento de nichos, han ido montándose como si de un puzzle se tratara. Cuando una pieza desaparece, otra ocupa su lugar, desempeñando la función que la otra tenía en la comunidad. No obstante, conocer la totalidad del nicho ecológico de una especie es tarea ardua y, en la mayoría de casos, imposible. Como en las relaciones humanas, un conocimiento exhaustivo de todo aquello que influye en la vida de una especie (o del espacio vital de una persona) es de suma importancia a la hora de asegurar su conservación a largo plazo.

REFERENCIAS

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