lunes, 18 de mayo de 2009

La demanda global de polinizadores de cultivos crece más rápido que la oferta

Muchas plantas cultivadas para la alimentación humana dependen de los polinizadores para la reproducción, representando en conjunto un 35% de la producción global de alimentos de origen vegetal. En los últimos años se ha hablado con frecuencia de una crisis global en la polinización, lo que podría por lo tanto afectar la producción de alimentos en el mundo. Es que ha habido indicios de que las poblaciones de algunas de las especies de polinizadores más importantes para la agricultura pueden estar declinando. Sin embargo, hasta el momento estas voces de alarma han surgido de estudios que muestran la disminución en la abundancia local o regional de los polinizadores de cultivos, pero no de un análisis de las tendencias poblacionales globales.

Utilizando datos de la FAO, mis colegas Marcelo Aizen y Lawrence Harder han realizado un análisis de las tendencias poblacionales globales del polinizador más importante de muchos cultivos, la abeja de la miel Apis mellifera (foto). El análisis de Aizen y Harder, publicado recientemente en Current Biology, muestra que la población global de este polinizador no ha disminuido, sino todo lo contrario: ha crecido un 45% desde 1961. Al parecer, entonces, los polinizadores no están en crisis.

¿Quiere decir este aumento en la población global de Apis mellifera que la agricultura está a salvo de la crisis de la polinización? Lamentablemente no. Aizen y Harder también analizaron las tendencias globales en la proporción mundial de cultivos que dependen de polinizadores. Esta proporción ha crecido un 300% desde 1961, es decir, seis veces más que el aumento poblacional de Apis mellifera. Por lo tanto, a pesar de no haber problemas aparentes en las poblaciones de polinizadores, que siguen creciendo sostenidamente, la dependencia de la agricultura del servicio que prestan estos insectos crece aun más rápido, lo cual podría causar problemas futuros en la polinización.

Aizen, M. A. & Harder, L. D. 2009. The global stock of domesticated honey bees is growing slower than agricultural demand for pollination. Current Biology, doi:10.1016/j.cub.2009.03.071

viernes, 15 de mayo de 2009

El exceso de nutrientes, la luz y la biodiversidad de plantas

El agregado de nutrientes (que en ecología llamamos "eutrofización") suele tener consecuencias notables para los ecosistemas. Estas consecuencias incluyen un aumento en la biomasa (cantidad de materia viva), que suele estar acompañado por una disminución en la riqueza (número) de especies. Por ejemplo, el piletón del centro científico y tecnológico donde trabajo (CCT CONICET Mendoza) recibe diariamente nutrientes (en forma de alimento para peces) para las anaranjadas carpas que lo habitan; eso le da al agua un color verdoso, resultante de la gran biomasa de unas pocas especies de algas que aprovechan ese recurso. Si se dejara de alimentar a los peces (o se hiciera con menor frecuencia), la biomasa de algas disminuiría, pero su diversidad probablemente aumentaría.

Se ha debatido por muchos años las causas de este interesante efecto de la eutrofización en las comunidades de plantas. Una hipótesis propone que la mayor biomasa resultante del exceso de nutrientes genera, paradójicamente, una competencia más intensa por los nutrientes, y que solo unas pocas especies tienen la capacidad de salir exitosas de esta competencia, eliminando al resto. La segunda hipótesis postula que es la competencia por la luz, y no por nutrientes, la que genera este efecta disminución en la diversidad de plantas.

En un artículo publicado recientemente en la revista Science, Yann Hautier et al. informan los resultados de un experimento que les permitió distinguir entre estas dos posibilidades. Hautier et al. utilizaron comunidades de plantas crecidas en invernaderos, y manipularon la disponibilidad de nutrientes (alta o baja) y la intensidad de luz (también alta o baja). Los resultados son clarísimos (ver gráfico de la izquierda): si no se agrega luz pero sí fertilizante, la biomasa aumenta y diversidad disminuye, tal como se observa en la pecera del CCT; en cambio, si se agrega luz y fertilizante, la diversidad no disminuye a pesar de un gran aumento en la biomasa; y cuando se agrega solo luz, no pasa nada... Estos resultados indican, entonces, que la competencia por la luz, y no por nutrientes, es la que determina los efectos negativos de la eutrofización sobre la diversidad de plantas.

Ahora lo sabemos: las grandes cantidades de nutrientes que volcamos a los ecosistemas (principalmente por el uso de combustibles fósiles y de fertilizantes para la agricultura) pueden afectar fuertemente la diversidad de plantas, desfavoreciendo a aquellas especies que salen perdiendo en la competencia por la luz.

Hautier, Y.; Niklaus, P. A. & Hector, A. 2009. Competition for light causes plant biodiversity loss after eutrophication. Science 324: 636-638

jueves, 14 de mayo de 2009

Cuando las poblaciones se volvieron caóticas

Muchas poblaciones biológicas (incluyendo las humanas) crecen en forma casi continua, con generaciones que se superponen. Otras, como las de muchas plantas e insectos anuales, se reproducen en eventos discretos y sus generaciones no se superponen. Mientras que la dinámica del primer tipo de poblaciones suele estudiarse con modelos de ecuaciones diferenciales (que nos muestran cómo varía la tasa instantánea de crecimiento poblacional, dN/dt, en función del tamaño de la población), el segundo tipo suele estudiarse con ecuaciones de diferencias, en las que el tamaño de la población en un tiempo t, N(t), determina el tamaño poblacional una generación más tarde, N(t+1). Y como las poblaciones no pueden crecer infinitamente, en ambos casos suele utilizarse un tipo de modelo llamado, por esas cosas de la vida, "logístico". (Por qué cosas de la vida el modelo logístico se llama así queda para otra nota; solo diré aquí que el nombre lo debemos a un entonces estudiante doctoral belga llamado Pierre-François Verhulst, quien describió la ecuación logística por primera vez en 1838, llamándola "équation logistique".)

Para entender el modelo logístico primero tenemos que definir lo que en ecología llamamos "capacidad de carga", o simplemente K: el tamaño poblacional máximo que puede soportar un ambiente (o ecosistema, como quiera) determinado. Por ejemplo, si en un colectivo (o bus, si usted no está acostumbrada a los argentinismos) tiene capacidad para 25 personas, decimos que ese colectivo tiene un K = 25. Quizás, en una distracción del conductor, puedan colarse algunos pasajeros más, pero en cuanto se dé cuenta... abajo los que sobran. Ahora volvamos al modelo logístico; en pocas palabras, el modelo logístico para poblaciones con generaciones que no se superponen es algo así: N(t+1) = N(t) + R(t), donde R(t) es una función que decrece con el tamaño poblacional, de modo tal que cuando la población se acerca a su capacidad de carga K, R(t) se vuelve cero y el crecimiento poblacional se frena. Y ya: eso alcanza para entender la famosa équation logistique del amigo Pierre-François.

¿Y a qué viene todo esto? Resulta que, por mucho tiempo (precisamente, desde los tiempos de Pierre-François hasta 1974), los ecólogos pensaban que el modelo logístico para poblaciones con generaciones discretas llevaba ya sea a un comportamiento estable (convirgiendo eventualmente en la capacidad de carga K) u oscilatorio, con ciclos que se repetían en el tiempo. Esto permitía, en principio, una predicción de la dinámica poblacional, siempre y cuando el ambiente fuera estable y no perturbara demasiado la abundancia poblacional. Y entonces (1974) entra en escena Robert May (foto).

Ex-físico australiano devenido ecólogo, May era en ese momento profesor en el Departamento de Biología de la Universidad Princeton, y había venido a ocupar el lugar vacante dejado por el reciente y prematuramente fallecido Robert MacArthur (quizás el más influyente ecólogo teórico de todos los tiempos). Como lo haría muchas otras veces en su carrera, en un artículo publicado en 1974 en la revista Science May muestra lo que hasta ese momento nadie había podido ver: que a medida que aumenta la velocidad máxima a la que puede crecer la población (es decir, cuando la población está muy lejos de K) la dinámica poblacional pasa del comportamiento estable a los ciclos y... ¡al caos! Sí, esa ecuación tan simple y tan utilizada por los ecólogos podía describir un comportamiento caótico, es decir, la ausencia total de "orden" en los ciclos poblacionales y una dependencia total en las condiciones iniciales.

Además de la curiosidad matemática (que no es menor), el descubrimiento de May es importante porque demuestra que no hacen falta factores externos para que las poblaciones biológicas exhiban dinámicas muy complejas; simplemente por crecer muy rápido pueden pasar de la estabilidad a los ciclos y al caos.

May, R. M. 1974. Biological populations with nonoverlapping generations: stable points, stable cycles, and chaos. Science 186: 645-647

miércoles, 13 de mayo de 2009

Todo lo que usted quería saber sobre el desierto del Monte, y mucho más


Todos sabemos que el desierto del Monte es una región biogeográfica que ocupa la "diagonal árida" de la Argentina y que engloba, bajo la misma bandera, a provincias tan distantes y tan diferentes como Salta, Mendoza y Chubut. Sabemos también que el Monte limita al Noreste con el Chaco, al Este con el Espinal, al Noroeste con la Puna y al Sur con la Patagonia. Sabemos eso y, quizás, algunas cosas más. Pero ignoramos mucho, incluyendo las fuentes de información sobre este bioma. Afortunadamente, mis colegas Bruno Cavagnaro, Pablo Villagra, Mónica Bertiller y Alejandro Bisigato han hecho un esfuerzo para sacarnos de la ignorancia, editando un excelente volumen especial sobre el Monte en el Journal of Arid Environments.

El volumen especial sobre el Monte reúne artículos de un numeroso grupo de colegas que estudian diversos aspectos de este ecosistema árido, incluyendo la geografía; el clima pasado, presente y futuro; la biogeografía y su relación con la otros biomas, tanto sud como norteamericanos; la fauna de mamíferos; la vegetación y los procesos que la determinan; el ciclo de nutrientes y del carbono y cómo influye sobre ellos la vegetación; la influencia del uso de la tierra y las perturbaciones humanas sobre la dinámica ecosistémica; la producción ganadera; los usos de la flora nativa... y muchas cosas más. En conjunto, este esfuerzo colectivo viene a llenar un gran vacío de información, sobre todo para los que somos relativamente nuevos en este ecosistema. Así que ¡muchas gracias!

Cavagnaro JB, Villagra PE, Bertiller MB, Bisigato AJ (2009) Deserts of the World Part III: The Monte Desert - The Monte. Journal of Arid Environments 73: 143-246.

La reserva de Ñacuñán y la diversidad de abejas y avispas

Las reservas naturales tienen como principal objetivo prevenir o mitigar los impactos humanos sobre los ecosistemas. Ubicada en la región del desierto del Monte, la Reserva de Biósfera de Ñacuñán (Santa Rosa, Mendoza, Argentina, 34º 03' S, 67º 58' O) fue creada en 1975 para proteger los ecosistemas naturales de la región. Desde entonces, Ñacuñán está libre de actividades humanas, particularmente ganadería, lo que contrasta fuertemente con los establecimientos ganaderos que la circundan.

El grupo de insectos que incluye a las abejas y avispas es particularmente diverso en las regiones áridas como el Monte, e incluye grupos funcionalmente importantes como polinizadores, depredadores y parasitoides. Estos insectos hacen sus nidos en el suelo o en la vegetación, y dependen de las plantas y de los animales que viven sobre ellas para sus fuentes de alimento. Con Valeria Aschero y Erica Stevani nos preguntamos si los más de treinta años de protección del hábitat en Ñacuñán se reflejaban en la diversidad y la composición de especies de abejas y avispas de la región. Para esto muestreamos abejas y avispas en varios puntos dentro de la reserva y en sitios comparables en los campos ganaderos circundantes.

Nuestros resultados, publicados recientemente en la Revista de la Sociedad Entomológica Argentina, indican que la protección del ecosistema en Ñacuñán ha tenido efectos claros sobre la estructura del hábitat que utilizan estos insectos (la estructura del suelo y de la vegetación). Sin embargo, estos cambios en el hábitat no parecen haber afectado a la comunidad de abejas y avispas, lo que sugiere que la existencia de la reserva no hace una gran diferencia en cuanto a la diversidad y composición de este grupo de insectos. Sin embargo, más que desmerecer el valor de la reserva, estos resultados resaltan el valor del ecosistema nativo bajo explotación ganadera. Un buen manejo de ese hábitat puede hacer compatibles las actividades económicamente productivas y la conservación de la biodiversidad local.

Vázquez DP, Aschero V, Stevani EL. (2008) Livestock grazing, habitat protection and diversity of bees and wasps in the Central Monte desert. Revista de la Sociedad Entomológica Argentina 67: 1-10.