La pérdida de hábitat y la diversidad genética de aves del Bosque Atlántico

Un estudio apunta de qué manera impactaron los cambios climáticos acaecidos durante el Pleistoceno sobre la distribución geográfica y sobre los procesos evolutivos de 15 especies endémicas

Por Karina Toledo  |  Agência FAPESP – Evidencias existentes en la literatura científica dan sustentación a la hipótesis de que el Pleistoceno –la era geológica que se extiende entre 2,5 millones y 11.700 años atrás– habría sido una época de cambios climáticos radicales. Períodos muy fríos y secos se habrían intercalado con otros bastante cálidos y húmedos.

En un estudio publicado en Biological Journal of the Linnean Society, científicos vinculados al Programa BIOTA-FAPESP investigaron de qué manera habría impactado esa variación del clima sobre la distribución y el sobre el proceso evolutivo de 15 especies de aves endémicas del Bosque Atlántico en Brasil.

El trabajo, coordinado por Cristina Yumi Miyaki, docente del Instituto de Biociencias de la Universidad de São Paulo (IB-USP), se concretó en el marco del proyecto intitulado “Dimensions US-BIOTA São Paulo: integración de disciplinas para la predicción de la biodiversidad de la Selva Atlántica en Brasil” con el apoyo de la FAPESP, de la National Science Foundation (NSF) y de la National Aeronautics and Space Administration (NASA), estas dos últimas de Estados Unidos.

“Utilizamos técnicas de modelado para comparar cómo era el área de distribución de esas 15 especies hace 20 mil años, cuando se produjo el último máximo glacial, con el área de distribución actual. Los resultados indican que todas las aves pueblan actualmente una área menor que la del pasado”, comentó Yumi Miyaki en declaraciones a Agência FAPESP.

De acuerdo con la investigadora, el análisis tuvo como punto de partida la hipótesis de los refugios forestales, publicada por el alemán Jürgen Haffer en 1969 y, en forma independiente, por el brasileño Paulo Vanzolini pocos meses después. Según esta teoría, las alteraciones climáticas acaecidas durante el Pleistoceno habrían impactado sobre el área de distribución de los bosques tropicales húmedos como la Amazonia y el Bosque Atlántico. Esos biomas habrían llegado a su máximo de distribución durante los períodos cálidos y húmedos, que se habrían restringido a áreas menores y fragmentadas en la época de frío.

En esos fragmentos aislados, según la referida teoría, los organismos que dependen de ese tipo de vegetación habrían pasado a vivir separados de otros de su misma especie. En el transcurso del tiempo, los mismos fueron diferenciándose para dar origen a nuevos linajes, nuevas poblaciones o incluso a nuevas especies.

“Es una hipótesis postulada para explicar la gran diversidad de organismos existentes en las selvas húmedas –mayor que la que se observa en otros biomas”, comentó Yumi Miyaki.

Para determinar cuándo ocurrieron los períodos cálidos y húmedos o los secos y fríos, los científicos suelen basarse en registros de sedimentos encontrados en cavernas o registros del llamado paleopolen, un indicador del tipo de vegetación que existía durante un determinado período.

“Con base en esos datos geológicos y en informaciones biológicas –tales como las condiciones de humedad y de temperatura consideradas ideales para la existencia de una determinada especie–, efectuamos inferencias acerca de cómo podría haber sido el área de distribución en el pasado de una especie estudiada”, explicó la investigadora.

Para simular la distribución de las especies hace 20 mil años se utilizaron dos modelos distintos: el CCSM3 (Community Climate System Model) y el MIROC (Model of Interdisciplinary Research on Climate). En tanto, la distribución actual se realizó con base en registros recabado en trabajos anteriores y en datos de colecciones de museos.

“Los modelos muestran que en general el área considerada ideal para la existencia de esas especies era mayor en el pasado que actualmente. Es lo que denominamos distribución potencial de hábitat”, explicó Yumi Miyaki.

 Modelos binarios de distribución de 15 aves del Bosque Atlántico. La distribución se proyectó para el presente y para dos modelos de circulación durante el último máximo glacial (imagen publicada en Biological Journal of the Linnean Society. Haga clic para ampliarla)

Análisis genéticos

El paso siguiente consistió en evaluar, con base en la secuenciación del ADN mitocondrial, la diversidad genética y la estructura poblacional de las 15 especies incluidas en el estudio: Sclerurus scansor cearensis (popularmente conocido en Brasil como vira-folhas-cearense, es decir, raspahojas cearense); Thamnophilus ambiguus (batará pizarroso de Sooretama); Sclerurus scansor scansor (raspahojas); Synallaxis ruficapilla (pijuí cornirrojo); Automolus leucophthalmus (ticotico ojiblanco); Xiphorhynchus fuscus (trepatroncos enano); Xiphorhynchus atlanticus (trepatroncos enano del nordeste); Conopophaga lineata (chupadientes); Conopophaga melanops (Jejenero carinegro); Myrmoderus loricata (hormiguero enmascarado); Myrmoderus squamosa (hormiguero escamoso); Pyriglena leucoptera (ojodefuego aliblanco); Schiffornis virescens (llorón verdoso o flautín); Tachyphonus coronatus (frutero coronado), y Myiothlypis leucoblephara (arañero silbón).

Para ello, los investigadores aliaron información genómica registrada en el GenBank, un banco público mantenido por el National Center for Biotechnology Information (de Estados Unidos), y material genético recolectado en trabajos anteriores del grupo de Yumi Miyaki.

“La diversidad genética indica el grado de variabilidad de un gen existente en los ejemplares de una misma especie. Esto nos permite analizar si existe una diferencia entre grupos hallados en el sur del Bosque Atlántico y los ubicados más al norte, por ejemplo. Dependiendo del nivel de diferenciación, podemos considerar a los grupos significativamente diferenciados como poblaciones diferenciadas de una misma especie”, explicó la investigadora.

Luego los investigadores correlacionaron las alteraciones detectadas por los modelos en la distribución potencial de hábitat con los análisis genéticos. El objetivo de ello fue entender de qué manera impactaron los cambios sobre el área de distribución en los procesos evolutivos.

“En líneas generales, la disminución de la distribución geográfica parece no haber tenido efectos sobre la diversidad genética de estas especies. Sin embargo, observamos que cada una de ellas parece responder, desde el punto de vista genético, de una manera un tanto diferente a los cambios de clima y a la restricción del hábitat. Por tal motivo, no es posible componer una sola historia evolutiva para toda esa diversidad de organismos, aun cuando nos enfoquemos únicamente en aves”, sostuvo Yumi Miyaki.

Para la investigadora, si bien las grandes compilaciones como la de este estudio resultan interesantes a los efectos de detectar tendencias, no reemplazan el estudio minucioso de cada especie aislada.

Puede leerse el artículo intitulado “Effects of Pleistocene climate changes on species ranges and evolutionary processes in the Neotropical Atlantic Forest” en el siguiente enlace: onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/bij.12844/abstract.