La Dinámica de la Diversidad de las Angiospermas

Las Angiospermas, o plantas con flores, son el grupo más diverso de plantas verdes hoy en día, con alrededor de 300,000 Especies. Aunque muchos valoran su diversidad, las diferencias en el número de especies entre varios grupos dentro de las angiospermas se comentan menos. Por ejemplo, las margaritas tienen unas diez veces más especies que las primulas, y las gramíneas superan a los juncos por nueve veces. Esta diferencia en el número de especies existe en varios niveles de clasificación y se ve incluso entre grupos que comparten un ancestro directo y han tenido el mismo tiempo para desarrollar nuevas especies.

Los investigadores han tratado de explicar por qué algunos grupos de angiospermas tienen muchas más especies que otros. Muchos se han centrado en buscar nuevas características o condiciones únicas en el entorno que podrían influir en la formación de nuevas especies o en la extinción de las existentes. Tales condiciones pueden ofrecer oportunidades para que las poblaciones se aíslen y cambien con el tiempo o para que sean resilientes contra la extinción.

En la última década, muchos estudios han mirado grupos específicos de angiospermas o el grupo en su conjunto para encontrar características y entornos que puedan explicar las diferencias en el número de especies. Muchos de estos estudios encontraron una conexión entre ciertas características o entornos y las variaciones en las tasas de formación de nuevas especies o extinción. Sin embargo, algunas críticas recientes han puesto en duda la fiabilidad de estos hallazgos. Por ejemplo, los modelos comunes utilizados para estudiar estas tasas a menudo parecen apoyar ideas sobre innovaciones clave debido a errores en su configuración en lugar de verdaderas diferencias biológicas. Modelos más recientes que reconocen diferencias en las tasas a través de varias partes de los árboles genealógicos de plantas han encontrado generalmente menos apoyo para un vínculo directo entre características específicas y el desarrollo de nuevas especies.

Además, cuando los estudios combinan los resultados de varios grupos, a menudo encuentran conclusiones contradictorias. Esto sugiere que no hay un solo factor, o innovación clave, que sirva como la causa principal de las diferencias en la formación de especies o extinción entre grupos de plantas no relacionados. Hasta ahora, la búsqueda de una razón consistente para las variaciones en el número de especies entre las plantas con flores no ha tenido éxito.

Una idea que surge con frecuencia es que la tasa de formación de nuevas especies y la tasa de extinción podrían estar vinculadas a la frecuencia con la que cambian las características en estas plantas. Un botánico conocido propuso que la alta capacidad de las angiospermas para adaptarse a los cambios en su entorno era esencial para su vasta diversidad. Creía que los cambios climáticos llevaban a cambios frecuentes en las ubicaciones de diferentes zonas climáticas. Para las líneas de plantas en estas áreas inestables, los cambios constantes crearían oportunidades para que las poblaciones se aíslen, desarrollen características únicas o enfrenten la extinción.

Esta teoría también sugiere que a medida que las líneas de plantas se mueven entre diferentes entornos, las especies podrían adaptarse rápidamente, llevando tanto a la formación de nuevas especies como a posibles extinciones con el tiempo. La idea es que estos cambios entre diferentes tipos de clima aumentan las oportunidades de cambios evolutivos.

La dinámica de cómo las plantas se desplazan entre diferentes entornos ha sido un tema de discusión acalorada, especialmente en lo que respecta a la frecuencia de estos cambios y en qué direcciones. En este estudio, buscamos probar la idea de que moverse entre entornos de dosel abierto y entornos de dosel cerrado está relacionado positivamente con las tasas de formación de especies y extinción en muchos grupos de angiospermas.

Para hacer esto, utilizamos un modelo que combina diferentes técnicas para estimar cómo ocurren los cambios en los tipos de Biomas y la dinámica de especies en un grupo de plantas, teniendo en cuenta las diferencias en esas tasas a través de diferentes partes del árbol genealógico de las plantas. Analizamos 49 grupos de plantas con flores, que incluían alrededor de 18,617 especies, con variaciones en sus preferencias de hábitat.

Nuestros hallazgos indican que los grupos que hicieron transiciones rápidas entre diferentes entornos también tendían a tener tasas más altas de formación y extinción de especies. Específicamente, un análisis estadístico reveló una relación positiva significativa entre estos dos factores. Por cada aumento en las tasas de transición, las tasas de rotación-cuán a menudo se forman nuevas especies o desaparecen las existentes-también aumentaron.

Una nota importante es que solo porque un grupo tenga muchas especies no significa necesariamente que también tenga altas tasas de formación de nuevas especies o eventos de extinción. Estamos mirando el número de eventos que ocurren a lo largo del tiempo, no solo el número total de especies, así que grupos más grandes no siempre significan tasas más rápidas. En algunos casos, grupos con menos especies podrían mostrar tasas más altas debido a sus historias únicas.

Cuando miramos específicamente a las especies en entornos de dosel cerrado, descubrimos que tendían a tener tasas de rotación más bajas en comparación con las que estaban en entornos de dosel abierto. Esto podría deberse a algunos factores: las especies en áreas de dosel cerrado podrían tener vidas más largas y tasas de adaptación más lentas, y estos entornos han sido probablemente más estables con el tiempo en comparación con Hábitats más abiertos.

Curiosamente, los datos mostraron que las especies tienden a trasladarse más a menudo de entornos de dosel abierto a áreas de dosel cerrado que al revés. Este hallazgo apoya la idea de que moverse hacia entornos de dosel cerrado, que ofrecen más recursos, es más frecuente que moverse hacia los abiertos.

Estos patrones desafían algunas investigaciones previas que sugerían la dirección opuesta de la evolución-donde las especies en canopies abiertos evolucionaron a partir de aquellas en canopies cerrados. Es importante reconocer que muchos de estos estudios anteriores no tomaron en cuenta las variaciones en cómo las especies se forman y se extinguen, lo que puede impactar significativamente las conclusiones.

Desde una perspectiva alternativa sobre estas dinámicas, los modelos utilizados para estudiar la relación entre cambios de hábitat y dinámicas de especies a veces han sido criticados por estar sesgados. A menudo pueden encontrar conexiones que en realidad no existen simplemente por la forma en que están estructurados. Modelos más recientes que permiten variaciones en cómo diferentes características afectan la dinámica de especies son más fiables, proporcionando una mejor base para entender estos procesos.

En nuestra investigación, encontramos una conexión significativa entre cuán a menudo las especies cambian entre diferentes hábitats y las tasas de formación de nuevas especies y extinción. Esto resalta la importancia de entender cómo los procesos evolutivos dinámicos dan forma a la diversidad de las plantas. Los resultados sugieren que la capacidad de las angiospermas para moverse entre varios entornos juega un papel crucial en su diversidad general.

Finalmente, nuestros hallazgos enfatizan la necesidad de que futuras investigaciones se centren en las formas en que evolucionan las características y cómo esos procesos influyen en la biodiversidad, en lugar de estudiar únicamente características específicas. Este enfoque podría proporcionar una comprensión más rica de cómo estas hermosas y diversas plantas con flores se han adaptado y prosperado en varios entornos a lo largo de la historia.

#Ensamblaje de Datos

Al ensamblar el conjunto de datos para este estudio, seleccionamos 49 grupos de plantas que tenían al menos 80 especies y una representación de al menos el 10% de su diversidad de especies. Aunque este umbral puede parecer aleatorio, investigaciones han mostrado que cualquier cosa más baja puede llevar a estimaciones inexactas en estudios de dinámicas de especies.

También buscamos precisión utilizando árboles creados por botánicos que han identificado cuidadosamente las especies y elegido marcadores genéticos apropiados para sus análisis. Para evitar problemas con un muestreo desigual e inexactitudes, evitamos conjuntos de datos grandes que simplemente recopilaron información de bases de datos en línea.

Las edades de los grupos de plantas que examinamos variaron ampliamente, desde poco menos de cuatro millones de años hasta más de 117 millones de años, abarcando unas 26,232 especies en total, o aproximadamente el 8% de toda la diversidad de plantas con flores.

Para determinar el hábitat principal de cada especie, estandarizamos los nombres de las especies usando sistemas taxonómicos existentes y nos enfocamos en sus entornos preferidos. Recopilamos todos los datos de ocurrencias vinculadas a especímenes preservados para las especies muestreadas de varias bases de datos, filtrando por datos confiables y nativos.

A través de esfuerzos cuidadosos, redujimos el número de especies con información confiable a 18,617. Clasificamos estas especies según sus puntos de ocurrencia en diferentes biomas, agrupándolas en entornos de dosel cerrado o de dosel abierto según los niveles de lluvia. Las especies encontradas en ambos tipos fueron etiquetadas como generalistas.

#Diversificación y Modelado de Estado Oculto

En este estudio, utilizamos modelos ocultos para entender cómo las tasas de transición entre diferentes tipos de hábitats se relacionan con las dinámicas de formación y extinción de especies dentro de grupos de plantas. Al investigar la relación entre cambios de bioma y tasas de variaciones de especies, esperábamos que transiciones más rápidas se correlacionaran con mayores tasas de rotación.

El análisis involucró ajustar varios modelos para evaluar las correlaciones entre dinámicas de especies y transiciones de hábitat, enfocándonos en cómo estos patrones se mantienen en los diferentes grupos de plantas con flores que examinamos. Utilizamos un método que estima la interconexión de estos procesos, lo que puede revelar patrones vitales de evolución.

Nuestros hallazgos indican un fuerte vínculo entre las tasas de cambios de bioma y la rotación de especies en varios grupos de angiospermas. Esta visión resalta la importancia de la adaptabilidad evolutiva en entender los factores que impulsan la diversidad en las plantas con flores, ofreciendo nuevas perspectivas sobre cómo ocurre la evolución de las plantas.