Mechanisms of biodiversity maintenance in a natural grassland in Doñana National Park

Abstract

Nos enfrentamos a una crisis de biodiversidad debido al declive de especies en el planeta, impulsado principalmente por el cambio global. Diversos factores contribuyen a esta pérdida de especies, incluyendo cambios en el clima, usos del suelo y contaminación por agentes químicos. Ante este panorama, es urgente entender los mecanismos ecológicos que permiten mantener la biodiversidad existente. Aunque se ha avanzado considerablemente en identificar los potenciales mecanismos responsables del mantenimiento de la biodiversidad, la mayoría de los estudios se han enfocado de manera experimental o teórica, y son pocos los que estudian comunidades naturales considerando simultáneamente factores bióticos y abióticos de manera integrada. El objetivo general de esta tesis doctoral es comprender los mecanismos que permiten la persistencia de la diversidad de especies de plantas en una pradera natural anual, analizando diferentes factores abióticos (como la salinidad y la humedad del suelo) y bióticos (polinizadores, insectos herbívoros y patógenos de las hojas). Para ello, realizamos un muestreo observacional en la Finca Caracoles, ubicada en el Parque Nacional de Doñana (Sevilla, España), donde analizamos las interacciones de competencia entre plantas y examinamos las interacciones de las plantas con insectos polinizadores, insectos herbívoros y enfermedades foliares causadas por patógenos. Esta pradera está constituida por plantas anuales, y los muestreos de campo se llevaron a cabo durante las primaveras de 2019 hasta 2021. Nuestros resultados muestran que la estructura espacial que define las vecindades formadas por las plantas tienen un impacto significativo en el éxito reproductivo (fitness) de las plantas, así como en la abundancia de enemigos naturales y polinizadores, y en la capacidad de estas de coexistir a largo plazo. Además, observamos una alta heterogeneidad espacial, lo que provoca una distribución no homogénea de las especies. En nuestro sistema, la cantidad de polinizadores no tiene un efecto directo en el éxito reproductivo de las plantas; sin embargo, cuando el éxito reproductivo se ve reducido debido a la competencia entre plantas, los polinizadores pueden mitigar este impacto al neutralizar los efectos de la competencia. También encontramos que las vecindades de plantas son importantes para la cantidad de daño que sufren debido a enemigos naturales. Las especies rodeadas por plantas filogenéticamente más distantes (evolutivamente raras) tienden a tener menos enfermedades foliares causadas por patógenos, pero tienen mayores niveles de herbivoría. Las vecindades de plantas también nos ayudan a comprender cómo diferentes especies logran coexistir en un mismo espacio. Definiendo la coexistencia como la persistencia de especies en una comunidad, observamos que en nuestro sistema, la coexistencia ocurre principalmente a escalas grandes, impulsada por cambios en el competidor dominante a escala local derivados de la heterogeneidad ambiental. Además, el factor que más influye en la coexistencia de especies es la cantidad de herbívoros que atacan a cada especie. Las especies de plantas más comunes tienden a atraer más herbívoros, lo que reduce su éxito reproductivo y crea oportunidades para que otras especies se establezcan. La combinación de múltiples factores bióticos y abióticos, junto con datos empíricos observacionales y teoría ecológica, nos ha permitido realizar un estudio integral que aborda diversas formas de analizar los factores determinantes para el mantenimiento de la biodiversidad en una pradera anual de plantas. En conjunto, nuestros resultados indican que las vecindades de plantas tienen un efecto significativo en los factores bióticos y abióticos que las rodean, impactando en última instancia al éxito reproductivo de las plantas y, a su vez, afectando al mantenimiento de la biodiversidad en la comunidad. Esta tesis, a través de sus capítulos, avanza en el conocimiento sobre las interacciones entre especies y cómo estas influyen en el mantenimiento de la diversidad de plantas en una pradera anual natural.