Les interaccions indirectes poden tenir més pes en l'evolució de les espècies en xarxes ecològiques

Un article d'investigadors del Brasil i d'altres països, publicat a Nature, combina teories evolutives i de xarxes per calcular com les espècies poden coevolucionar en grans xarxes mutualistes.

Ocell

Des de la teoria de la selecció natural de Darwin, al segle XIX, se sap que les interaccions entre espècies poden generar respostes capaços de configurar la biodiversitat del planeta.

L'exemple clàssic de coevolució per mutualisme implica un paràsit i el seu hoste. Quan el primer desenvolupa una nova forma d'atac, el segon desenvolupa un altre tipus de defensa i s'adapta. Tanmateix, quan es tracta d'una àmplia xarxa d'interaccions amb centenars d'espècies, com ara plantes pol·linitzades per molts insectes, és més difícil determinar quins efectes van impulsar la coevolució a través d'aquesta xarxa.

En aquestes xarxes, les espècies que no interactuen entre elles encara poden influir en l'evolució de les espècies mitjançant efectes indirectes. Un exemple d'efecte indirecte seria un canvi evolutiu en una planta causat per un pol·linitzador que acaba provocant canvis evolutius en un altre pol·linitzador.

Les noves investigacions van aconseguir quantificar, per primera vegada, el pes de les interaccions indirectes en la coevolució. La conclusió és que l'impacte pot ser molt més gran del que s'esperava.

En l'estudi, publicat aquest 18 d'octubre a la revista naturalesa, un grup d'ecologistes i biòlegs de cinc institucions - Universitat de São Paulo (USP), Universitat Estatal de Campinas, Universitat de Califòrnia, Estació Ecològica de Doñana i Universitat de Zuric - van combinar la teoria de l'evolució i la teoria de xarxes per calcular com les espècies poden co-evolucionar en grans xarxes de mutualisme.

Els investigadors, amb el suport de la Fundació per al Suport a la Recerca de l'Estat de São Paulo (Fapesp), van desenvolupar un model matemàtic per analitzar les xarxes d'interacció i separar els efectes de les interaccions directes i indirectes. Les xarxes estudiades descriuen les interaccions mutualistes que es produeixen en un lloc, com les interaccions entre abelles que pol·linitzen flors recollint nèctar o ocells que consumeixen fruits de diverses espècies vegetals i dispersen llavors.

L'estudi també aporta resultats importants per a l'adaptació i vulnerabilitat de les espècies en situacions de canvi ambiental brusc.

“Els resultats que hem obtingut amb aquest enfocament suggereixen que les relacions entre espècies que no interaccionen directament entre elles poden tenir un pes més gran del que s'esperava en la coevolució de les espècies. Sorprenentment, l'impacte indirecte és més gran per a les espècies especialitzades, les que només interactuen directament amb una o unes poques espècies. A tall d'exemple, podem imaginar que aquest procés és anàleg als canvis de comportament de les persones mediats per les xarxes socials. Aquests canvis sovint són causats per persones amb qui no conviuen directament, però que coneixen a través d'amics comuns", va dir Paulo Roberto Guimarães Jr., professor de l'Institut de Biociències de la USP i autor principal de l'estudi.

Es van analitzar 75 xarxes ecològiques, que van des de xarxes molt petites, amb unes deu espècies, fins a estructures amb més de 300 espècies que interactuen entre elles. Cada xarxa té lloc en diferents llocs del planeta, en ambients terrestres i marins. Per recollir les dades, l'equip, format, a més de Guimarães, per Mathias Pires (Unicamp), Pedro Jordano (IEG), Jordi Bascompte (Universitat de Zuric) i John Thompson (UC-Santa Cruz) va comptar amb la col·laboració d'investigadors que s'han descrit anteriorment les interaccions de cada xarxa.

Amb les dades a la mà, l'equip va dividir sis tipus de mutualisme categoritzats en dues grans classes: mutualismes íntims, el cas de les interaccions entre anemones i peixos pallasso que passen pràcticament tota la vida en una sola anemona, i mutualismes de múltiples parelles, com la pol·linització. realitzada per les abelles i la dispersió de llavors pels vertebrats, que normalment estableixen moltes interaccions amb diferents espècies en un mateix lloc.

Els resultats van demostrar que les espècies que no interactuen directament poden ser tan importants com les que interactuen directament a l'hora de configurar l'evolució d'una espècie. Tanmateix, el pes de les interaccions directes i indirectes depèn del tipus de mutualisme.

“Quan la relació és molt estreta entre els socis de la mateixa xarxa –com és el cas dels peixos pallasso i les anemones o determinades espècies de formigues que viuen dins dels arbres– el que més importa són les interaccions directes. Això es deu al fet que aquestes xarxes d'interacció estan més compartimentades. Per tant, no hi ha tantes maneres de propagar els efectes directes. Quan la interacció no és tan propera, els efectes indirectes poden tenir un efecte encara més gran que els directes sobre l'evolució d'una espècie", va dir Mathias Pires, de l'Institut de Biologia de l'Unicamp, un altre autor de l'estudi.

En una simulació realitzada amb una xarxa de dispersió de llavors rica en espècies, menys del 30% dels efectes selectius sobre les espècies especialitzades van ser impulsats pels seus socis directes, mentre que els efectes de les espècies indirectes representaven al voltant del 40%.

Una qüestió de temps

Una de les conseqüències clares per a l'impacte de les relacions indirectes és la major vulnerabilitat de les espècies en situacions de canvi ambiental brusc. Això és perquè com més importants són els efectes indirectes, més lent pot ser el procés d'adaptació als canvis.

"Un canvi ambiental que afecta una espècie pot generar un efecte dominó que s'estén a altres espècies que també evolucionen com a resposta, provocant noves pressions selectives. Els efectes indirectes poden crear pressions de selecció conflictives i les espècies poden trigar molt a adaptar-se a noves situacions, cosa que pot fer que aquestes espècies siguin més vulnerables a l'extinció. Al final, els canvis ambientals poden provocar canvis més ràpids que la capacitat d'adaptació de les espècies immerses en una xarxa”, va dir Guimarães.

Quantificar els efectes indirectes en xarxes complexes és un repte no només per a l'Ecologia. Els efectes indirectes són un component fonamental dels processos que afecten l'estructura genètica de les poblacions, el mercat financer, les relacions internacionals i les pràctiques culturals.

“L'interessant d'utilitzar aquest mètode que hem desenvolupat és que es pot aplicar en diverses àrees. L'enfocament de les xarxes d'interacció és transdisciplinari i les eines desenvolupades per respondre preguntes sobre un tema concret de l'ecologia, per exemple, es poden utilitzar per estudiar preguntes sobre xarxes socials o economia, només sigueu creatius”, va dir Pires.

L'article Els efectes indirectes impulsen la coevolució en xarxes mutualistes (doi:10.1038/nature24273), de Paulo R. Guimarães Jr, Mathias M. Pires, Pedro Jordano, Jordi Bascompte i John N. Thompson, es pot llegir a naturalesa (Clica aquí).


Font: Agència FAPESP