Per a què volem tants escarabats diferents?

16 d'abril 2018

L’evolució condueix cap a un nombre cada vegada major d’espècies, i això ens complica molt saber quantes habiten la Terra. Cal destinar esforços a conservar-les o amb unes poques ja en tindríem prou?

FL10_CAT_escarabats

Per a Jordi i Olga.

El 1992 Edward O. Wilson va popularitzar el concepte de ‘biodiversitat‘ gràcies al seu fantàstic llibre The Diversity of Life. Des de llavors, la conservació de les espècies s’ha incorporat als valors de la nostra societat. Però, quina és la magnitud d’aquest esforç? Saber quin és el nombre d’espècies que habiten el planeta pot ajudar-nos a respondre la pregunta. La nostra societat se sent atreta pels números, i com més extrems són, major atracció desperten. El 2015 va tenir una gran repercussió un article de TW Crowther i col·laboradors publicat a la revista Nature en el qual cartografiaven la densitat d’arbres a la Terra i s’estimaven en 3,04 · 1012 el nombre d’arbres vius en tot el planeta. Ràpidament es va haver de calcular el nombre d’arbres dels nostres boscos —obtenint la seva corresponent quota de popularitat. Per als interessats en els números direm que aquest valor era de 7 · 109 per als boscos d’Espanya.

Però aquestes estimes tenen les seves limitacions, ja que es basen en una sèrie d’assumpcions que no es compleixen sempre. Jonathan Chase va presentar no fa molt de temps una ponència en un congrés de biogeografia en la qual debatia els problemes de les extrapolacions que calculen el nombre d’espècies que viuen a la Terra. Aquestes extrapolacions tenen molta incertesa i s’han donat valors que oscil·len entre els 3 i els 100 milions d’espècies —un dels càlculs donava el 2011 una xifra de 8,7 milions d’eucariotes.

Per obtenir aquests números un mètode habitual és extrapolar a àrees grans, el nombre d’espècies —el que anomenem riquesa— identificades en una zona d’extensió coneguda. Així es pot estimar en última instància la riquesa d’espècies al planeta sencer. Aquest mètode permet tenir una idea del nombre d’espècies que encara no s’han identificat, bàsicament per que no s’ha prospectat els llocs en els quals viuen. Això té implicacions per a la conservació, perquè si l’hàbitat que hi ha en aquest lloc es perd, aquestes espècies també.

biodiversity_vascular_plants

Mapa global de la riquesa d’espècies de plantes vasculars. Els colors representen el nombre d’espècies de plantes vasculars per 10.000 km2.
Font: Barthlott, Kier, Rafiqpoor, Kreft, Krüper & Mutke. 2004. Nees Institute for Biodiversity of Plants, University of Bonn. W. Barthlott 1996, 2004. A l’article: Mutke J., Barthlott W. (2005). Patterns of vascular plant diversity at continental to global scale. Biol. Skr. 55:521-531. ISSN: 0366-3612. ISBN 87-7304-304-4.

Lògicament cal fer correccions. Aquestes extrapolacions no són iguals per a tots els grups d’éssers vius. N’hi ha amb moltes espècies endèmiques —com els coleòpters— i per tant prospectar noves àrees fa augmentar ràpidament la seva riquesa d’espècies. Altres grups —com les molses— es troben àmpliament distribuïts i augmentar l’àrea no incrementa massa el seu nombre. D’altra banda, la riquesa d’espècies no és la mateixa en tots els hàbitats. Per tant, l’extrapolació del nombre d’espècies a superfícies majors hauria d’analitzar per separat la relació entre el nombre d’espècies de cada grup i l’augment de l’àrea de cadascun dels hàbitats, i després ponderar per l’abundància d’aquests hàbitats. També cal valorar com afecta a aquestes extrapolacions el fet que els hàbitats estiguin més o menys connectats en paisatges fragmentats.

Existeix a més una altra consideració important: l’augment de la riquesa d’espècies en àrees grans no és lineal. Segueix una corba amb una asímptota que indica que l’ambient tendeix a saturar-se d’espècies. Encara que prospectem amb gran intensitat, costa molt trobar noves espècies, com saben els naturalistes que busquen novetats. La raó és que el nombre d’espècies de la regió que poden viure en un hàbitat és limitat ja que s’han de repartir els recursos entre elles. Aquesta regla és ben coneguda i s’explica en les primeres classes dels cursos d’ecologia general. És bastant curiós que en un congrés especialitzat el ponent hagi de recordar als oients principis bàsics d’ecologia, fonamentant-se en models matemàtics més o menys sofisticats i en grans bases de dades. Suposo que indica que hi ha principis prou robustos com perquè persisteixin amb el progrés de la ciència, encara que l’enlluernament que provoquen els nous mètodes els condemni momentàniament a l’oblit.

bird_richness

Relació entre la riquesa d’especies d’ocells i l’àrea considerada, la qual es fa servir per fer extrapolacions de la biodiversitat en àreas més grans de les mostrejades.
Font: Guilhaumon F., Gimenez O., Gaston KJ., Mouillor D. (2008). Taxonomic and regional uncertainty in species-area relationships and the identification of richness hotspots. PNAS 105 (40): 15458-15463. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0803610105

Una de les conclusions de Jonathan Chase és que estem sobrevalorant el nombre d’espècies que viuen a la Terra. No crec que això ens hagi de preocupar excessivament, tret que estiguem realment interessats en que aquest nombre consti en el llibre Guinness de records. El nombre d’espècies que habita al planeta segueix sent el més elevat de la història de la Terra. És el resultat d’una evolució que tendeix a generar nous llinatges sempre que siguin compatibles —de vegades fins i tot amb un alt grau d’optimització— amb la gran heterogeneïtat ambiental existent. Al seu torn, la mateixa diversitat de la biota tendeix a augmentar l’heterogeneïtat ambiental, generant nous hàbitats o produint nous recursos. Un dels fets més notables que s’ha produït en la ciència durant les últimes dècades és el reconeixement d’un desmesurat nombre de genotips que atribuïm a espècies diferents, a partir del seu DNA recol·lectat en el medi. Aquests mètodes moleculars s’han aplicat als microorganismes, i s’han descobert multitud d’espècies, identificades exclusivament per la seva dotació genètica —tècnicament anomenades OTUs – Operational Taxonomic Units. Encara que aquests mètodes no estan exempts de dubtes, s’accepta que el nombre d’espècies de microorganismes és molt més elevat del que s’esperava. A manera d’exemple, s’ha estimat que en un litre d’aigua de mar pot haver 20.000 d’aquestes “espècies moleculars” i fins i tot s’han trobat centenars d’elles en roques a profunditats de 1.000 metres o més. Això fa que actualment hi hagi estimacions de la biodiversitat global de la Terra que arriben a valors d’entre 1 · 109 i 6 · 109 espècies.

De tota manera, la conservació de la biodiversitat té prou feina fins i tot amb les espècies que coneixem. Tot i que el nombre de les espècies desconegudes no sigui en realitat tan enorme com el que diuen les estimacions, no hi ha dubte que el nostre coneixement de la biodiversitat és encara incomplet. Hem de treballar amb aquesta premissa i amb la certesa que el temps corre en contra. El desconeixement del detall de la biologia de moltes espècies —de les desconegudes, però també de moltes de les descrites pels científics naturalistes—, al costat de les evidències que la biodiversitat té un paper important en la regulació del funcionament dels ecosistemes ha promogut l’èxit del concepte d’espècie funcional —o tipus d’espècies funcionals. Es tracta d’agrupar les espècies per aquelles de les seves característiques que tenen una implicació similar en el funcionament de l’ecosistema. Aquesta aproximació ha tingut un èxit notable entre investigadors que pretenen quantificar el funcionament de la biosfera a escala global. Per exemple, quan es calculen balanços de carboni és essencial determinar la producció primària dels ecosistemes, la qual bàsicament es deu a l’assimilació fotosintètica del CO2 atmosfèric per la vegetació. Des d’aquest punt de vista, totes les espècies que fotosintetitzen es podrien posar juntes en un gran grup funcional.

Òbviament aquesta aproximació pot causar horror a un naturalista enamorat de la biodiversitat i de les particularitats de les respostes evolutives. Però per a algú que vol mesurar la producció primària de tots els boscos del món, no és tan important si qui realitza la fotosíntesi és una conífera o un fagàcia. En realitat, els models que descriuen el funcionament dels ecosistemes a escala global han progressat i estan en condicions de considerar subgrups funcionals amb comportament fisiològic diferenciat.

forest biodiversity

Les espècies vegetals que coexisteixen en un ecosistema presenten redundància funcional en la seva capacitat d’assimilar carboni mitjançant la fotosíntesi.
Font: Friends of the Earth International (CC BY 2.0)

Aviat va sorgir el dubte sobre la importància de la diversitat d’espècies a l’hora de determinar els grans fluxos dels ecosistemes, com la producció primària. Si diferents espècies fan funcions similars, amb unes poques seria suficient perquè els ecosistemes funcionessin. És el que es va anomenar redundància funcional. A més, és força probable que les espècies responsables d’un determinat flux d’energia o matèria siguin particularment abundants. Per exemple, en cultius que necessiten de pol·linitzadors, per obtenir una bona collita només cal un nombre reduït d’espècies dominants d’insectes. Aquest plantejament va posar dels nervis als que lluitaven per preservar la biodiversitat del planeta. Val la pena tot l’esforç de conservar tal ingent varietat d’espècies quan a efectes pràctics serveixen pel mateix, suposant que realment serveixin per a alguna cosa? Òbviament el plantejament conté moltes simplificacions, però no cal prendre-s’ho a la lleugera. La primera simplificació és assumir que hi ha una única funció de l’ecosistema que mereixi ser preservada. Òbviament no és així, i les espècies redundants per a una funció no tenen perquè ser-ho per a una altra funció. A més, el nivell de redundància d’espècies no té per què ser igual per a totes les funcions. Hi ha algunes funcions que són realitzades per poques espècies, com és el cas de la fixació del nitrogen inert de l’atmosfera en formes assimilables, en què intervenen un nombre reduït de vegetals en connivència amb uns quants microorganismes. Si desapareixen, les conseqüències són desproporcionades. Són les anomenades espècies clau.

Aquesta qüestió s’ha erigit en una de les línies de recerca més atraients de les últimes dècades: conèixer la contribució de la biodiversitat en el funcionament dels ecosistemes. Es partia de plantejaments teòrics que advocaven per una relació positiva entre biodiversitat i funcionament dels ecosistemes. El raonament es basava en la complementarietat de les espècies: el que no sabia fer una espècie, ho podia fer una altra. El mateix Edward O. Wilson —al costat del seu col·lega Robert MacArthur, amb qui va desenvolupar uns senzills i reeixits models matemàtics per explicar la riquesa d’espècies en mitjans insulars havia donat suport a aquesta idea. Paul Ehrlich i la seva dona Anne van introduir a més la inquietant idea que la redundància tenia un límit imprecís, com els cargols que aguanten el buc d’un avió: podem perdre alguna peça i l’avió segueix volant, fins que la caiguda d’un únic cargol addicional pot conduir de cop i en qualsevol moment a la catàstrofe. Tampoc es descartava un comportament idiosincràtic de cada ecosistema, amb les consegüents dificultats per establir unes regles generals que ajudin a establir estratègies de conservació a priori. No obstant això, l’existència de redundància funcional entre espècies hi era.

Qualsevol ecòleg crític es pregunta quina rellevància té per al funcionament d’un ecosistema, per no dir de la biosfera en el seu conjunt, que una marieta tingui set o vuit punts negres sobre el fons vermell de la seva closca. S’han realitzat múltiples experiments manipulant el nombre i el tipus d’espècies en condicions de camp, hivernacle o de laboratori —els anomenats mesocosmos— i mesurant les propietats funcionals de l’ecosistema. S’han analitzat grans bases de dades de camp, com els inventaris forestals, amb informació sobre biodiversitat i mesures de producció primària. S’han desenvolupat models teòrics i simulacions numèriques. Encara queden molts detalls per esbrinar sobre els mecanismes implicats, però hi ha un consens en què la contribució de la biodiversitat al funcionament dels ecosistemes es satura a partir de cert nombre d’espècies. És a dir, la hipòtesi de la relació positiva i la de la redundància no són excloents i totes dues es compleixen en certa mesura.

escarabats

Hi ha espècies morfològicament diferents per a a les que es difícil trobar la seva contribució particular al funcionament dels ecosistemes.
Autor: Francisco Lloret

En realitat, la redundància no és un problema per a la conservació de la biodiversitat, sinó tot el contrari. Veiem que la redundància permet mantenir el funcionament dels ecosistemes, una de les principals qualitats és la regulació dels fluxos de matèria i energia al llarg del temps, ja que les condicions del medi canvien tant en l’espai com en temps. La redundància de la biodiversitat proporciona una assegurança davant un mitjà inexorablement canviant. Una espècie que és redundant en un moment pot convertir-se en clau sota unes condicions ambientals diferents. Aquestes noves condicions poden ser perjudicials per a altres espècies que abans realitzaven funcions similars i fins i tot podien haver estat dominants. Semblantment, una espècie dominant en un lloc, i per tant responsable en gran mesura del funcionament de l’ecosistema, pot deixar de ser-ho en una altra localitat propera. És el que s’ha vist en un estudi recent sobre el paper dels pol·linitzadors en la producció de determinades collites a la costa est d’Amèrica del Nord. Encara que en una localitat unes poques espècies es basten per proporcionar suficient pol·len per obtenir una bona collita, quan ens desplacem al llarg del territori calen noves espècies que cobreixin aquesta funció. Si a algú li queda dubte de com redundància i espècies clau es complementen per proporcionar estabilitat als ecosistemes, el convido a llegir el breu text que van preparar Paul Ehrlich i Brian Walker en l’any 1998.

Tornem doncs als models clàssics que interpretaven l’essència de la vida a través de la seva diversitat, ja que reconeixien el paper de combinar abundància i raresa. Les espècies abundants, amb èxit, representen l’optimització de solucions biològiques eficients davant d’un mitjà concret. Però quan el medi canvia, i sempre ho acaba fent, les espècies rares tenen la seva oportunitat. És fàcil veure que aquest mateix raonament s’aplica al paper de la diversitat en les societats humanes. Ramon Margalef ens explicava que l’interès de la biodiversitat resideix en aquestes espècies rares, latents, que aparentment juguen un paper escàs en l’ecosistema, però que són el potencial biològic que proporcionarà solucions en entorns futurs, diferents. Veiem doncs com seguim donant voltes al voltant d’alguns principis robustos —fàcilment comprensibles per a tots els humans—, mentre la ciència els matisa, acumula evidències i així amplia la nostra capacitat de comprendre’ls.

, , , , , , , ,

Francisco Lloret
Professor d’Ecologia de la UAB. Investigador del CREAF en temes d’ecologia de la vegetació i canvi global. President de l’Asociación Española de Ecología Terrestre.
Articles relacionats
Una història a Trieste
13 d'agost 2018Francisco Lloret
Detectada una nova espècie invasora de mosquit gràcies a Mosquito Alert
7 d'agost 2018Albert Naya i Díaz
,
Vídeo amb el balanç final del projecte ‘ISACC Tordelta’
6 d'agost 2018Albert Naya i Díaz
Viure en una illa és una decisió intel·ligent
31 de juliol 2018Albert Naya i Díaz
,
Els arbres més vulnerables a la sequera són els que han crescut en millors condicions climàtiques
26 de juliol 2018Giulio Nigro

Follow CREAF on: