Desentrañando los ecosistemas: Un nuevo marco matemático revela la arquitectura de las interacciones bióticas.
Un equipo interdisciplinar ha desarrollado un innovador enfoque que integra múltiples tipos de interacciones bióticas en un mismo marco, permitiendo una comprensión más profunda de cómo estas relaciones afectan la biodiversidad y el funcionamiento de los ecosistemas.
Un equipo internacional de investigadores, entre los que se encuentran científicos del Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC, CSIC-UIB) y el Institut Mediterrani d’Estudis Avançats (IMEDEA, CSIC-UIB), ha desarrollado un marco matemático innovador que integra diversos tipos de interacciones entre diferentes especies de plantas, animales y hongos, proporcionando una visión más profunda y completa de la complejidad de los ecosistemas.
Un enfoque multicapa para estudiar las interacciones entre especies
Hasta ahora, la mayoría de estudios sobre la complejidad ecológica se han centrado en interacciones específicas entre especies que median una única función ecológica, como por ejemplo, la polinización o la herbivoría. Esta perspectiva ha pasado por alto el papel fundamental que desempeñan las especies al participar simultáneamente en múltiples funciones ecológicas. Este nuevo enfoque supera esta limitación al integrar en único modelo múltiples tipos de interacciones entre especies, permitiendo un análisis más exhaustivo de los patrones funcionales y su relación con la biodiversidad y resiliencia del ecosistema.
Imagen: Lagartija balear visitando flores en Na Redona. Autor: Toni Escandell
Especies y funciones ecológicas: Clave para el mantener el equilibrio de los ecosistemas.
El estudio introduce un enfoque multicapa, que integra diferentes redes de interacción entre especies, proporcionando una comprensión más profunda de cómo la multifuncionalidad impacta en el ecosistema. Para probar este modelo, se analizaron más de 1500 interacciones entre 691 especies de plantas, animales y hongos en el islote de Na Redona, en las Islas Baleares, una comunidad insular pequeña que, por su simplicidad y aislamiento relativos, ofrece un escenario idóneo para probar este innovador marco metodológico Estas especies participaron en seis funciones ecológicas: polinización, herbivoría, dispersión de semillas, descomposición, absorción de nutrientes y patogenicidad fúngica. "Comparar una especie de planta polinizada por dos animales con otra que interactúa con docenas de hongos no siempre es sencillo. Sin embargo, al cuantificar la probabilidad de estas interacciones, podemos realizar comparaciones más precisas entre la polinización de una planta y sus interacciones saprofíticas. Esta capacidad de comparación fue fundamental para los siguientes pasos en nuestra investigación", destaca Sandra Hervías-Parejo, investigadora del IMEDEA y autora del trabajo.
El estudio revela que las interacciones no ocurren al azar, sino que están organizadas de forma estructurada. Además, se identificaron tanto especies como funciones clave, como las plantas leñosas y la descomposición fúngica, que son esenciales para mantener el equilibrio del ecosistema. La desaparición de estas especies podría causar un impacto significativo en la extinción de otros organismos desencadenando cascadas de extinción de especies. "Una idea provocativa que surge de nuestra investigación es la exploración de la dualidad especie-función. Proponemos considerar las funciones ecológicas no solo como conectores entre especies, sino también como elementos que, por sí mismos, están sujetos a evolución y extinción", revelan Mar Cuevas-Blanco y Lucas Lacasa, investigadores del IFISC y autores del estudio.
Aplicaciones más allá de la ecología
Lo innovador de este marco es que no solo se limita a las redes ecológicas, sino que puede extenderse a otros sistemas complejos. Por ejemplo, se puede aplicar a la genética para comprender cómo los genes interactúan para generar fenotipos o al ámbito económico, para estudiar cómo se comercializan bienes entre países en distintos sectores económicos.
Este enfoque dual, desde las perspectivas de las especies y las funciones, abre nuevas posibilidades para cuantificar la complejidad de los ecosistemas y comprender mejor la influencia de la multifuncionalidad en su funcionamiento y biodiversidad.
En investigaciones futuras, se propone aplicar este modelo a diversos entornos y examinar sus dinámicas espaciales y temporales. Esto permitirá obtener una visión más integral y profunda de los ecosistemas, proporcionando así una guía más efectiva para los esfuerzos de conservación ante factores de estrés como el cambio climático y para mitigar la pérdida de biodiversidad.
Referencia
Hervías-Parejo, S., Cuevas-Blanco, M., Lacasa, L., Traveset, A., Donoso, I., Heleno, R., Nogales, M., Rodríguez-Echeverría, S., Melián, C.J., & Eguíluz, V.M. (2024). On the structure of species-function participation in multilayer ecological networks. Nature Communications, ,https://www.nature.com/articles/s41467-024-53001-1