¿Por qué la Tierra es tan biológicamente diversa?

Un par de artículos complementarios publicados el 13 de septiembre en Science revelan que las regiones montañosas, especialmente aquellas en los trópicos, son puntos críticos de riqueza extraordinaria y desconcertante. Aunque las regiones montañosas cubren solo el 25% de la superficie terrestre de la Tierra, albergan más del 85% de las especies de anfibios, aves y mamíferos del mundo, y muchas de ellas se encuentran solo en las montañas.

Lo que determina los patrones globales de biodiversidad ha sido un enigma para los científicos desde los días de von Humboldt, Darwin y Wallace. Sin embargo, a pesar de dos siglos de investigación, esta pregunta sigue sin respuesta. El patrón global de la biodiversidad de las montañas, y la riqueza extraordinariamente alta de las montañas tropicales en particular, está documentada en dos documentos de revisión de Science de esta semana. Los documentos se centran en el hecho de que el alto nivel de biodiversidad que se encuentra en las montañas está mucho más allá de lo que cabría esperar de las hipótesis predominantes.

"El desafío es que, aunque es evidente que gran parte de la variación global en la biodiversidad está tan claramente impulsada por la extraordinaria riqueza de las regiones montañosas tropicales, es esta misma riqueza que los modelos actuales de biodiversidad, basados en el clima contemporáneo, no pueden explicar: las montañas simplemente son demasiado ricas en especies y no estamos explicando los puntos críticos mundiales de biodiversidad ", dice el profesor Carsten Rahbek, autor principal de los dos artículos de revisión publicados en Science .

Para enfrentar la pregunta de por qué las montañas son tan biológicamente diversas, los científicos del Centro de Macroecología, Evolución y Clima (CMEC) del Instituto GLOBE de la Universidad de Copenhague trabajan para sintetizar la comprensión y los datos de los campos dispares de la macroecología, la biología evolutiva, ciencias de la tierra y geología. A los científicos de CMEC se unen colaboradores individuales de la Universidad de Oxford, Kew Gardens y la Universidad de Connecticut.

Parte de la respuesta, según estos estudios, radica en comprender que el clima de las regiones montañosas tropicales escarpadas es fundamentalmente diferente en complejidad y diversidad en comparación con las regiones adyacentes de tierras bajas. Los climas de montaña excepcionalmente heterogéneos probablemente juegan un papel clave en la generación y el mantenimiento de una gran diversidad.

"La gente suele pensar en los climas de montaña como sombríos y duros", dice el co-líder del estudio Michael K. Borregaard. "Pero la región montañosa más rica en especies del mundo, los Andes del Norte, captura, por ejemplo, aproximadamente la mitad de los tipos de clima del mundo en una región relativamente pequeña, mucho más de lo que se captura en la cercana Amazonía, una región que es más de 12 veces más grande ".

Destacando otra característica única del clima de montaña, Michael explica: "Las montañas tropicales, basadas en tierras bajas ecuatoriales fértiles y húmedas y que se extienden a condiciones climáticas superficialmente similares a las que se encuentran en el Ártico, abarcan un gradiente de temperaturas medias anuales en unos pocos kilómetros de largo. Eso se encontró a más de 10,000 km desde las tierras bajas tropicales en el Ecuador hasta las regiones árticas en los polos. Es bastante sorprendente si lo piensas".

Otra parte de la explicación de la alta biodiversidad de ciertas montañas está relacionada con la dinámica geológica de la construcción de montañas. Estos procesos geológicos, que interactúan con los cambios climáticos complejos a través del tiempo, brindan amplias oportunidades para que los procesos evolutivos actúen.

"El patrón global de biodiversidad muestra que la biodiversidad de las montañas exhibe una firma visible de procesos evolutivos pasados. Las montañas, con sus entornos y geología particularmente complejos, han permitido la persistencia continua de especies antiguas profundamente arraigadas en el árbol de la vida, además de ser cunas. donde han surgido nuevas especies a un ritmo mucho más alto que en las tierras bajas, incluso en áreas tan increíblemente biodiversa como la selva amazónica ", dice el profesor Carsten Rahbek.

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Desde la corteza oceánica, el vulcanismo y la roca madre hasta la biodiversidad de las montañas.

Otra explicación de la riqueza de las montañas, dice el estudio, puede estar en la interacción entre geología y biología. Los científicos informan un hallazgo novedoso y sorprendente: la gran diversidad se encuentra en la mayoría de las montañas tropicales estrechamente ligadas a la geología del lecho rocoso, especialmente las regiones montañosas con corteza oceánica antigua y obstruida.

Para explicar esta relación entre geología y biodiversidad, los científicos proponen, como hipótesis de trabajo, que las montañas en los trópicos con suelo que se origina en el lecho rocoso oceánico proporcionan condiciones ambientales excepcionales que impulsan el cambio adaptativo localizado en las plantas.

Las adaptaciones especiales que permiten a las plantas tolerar estos suelos inusuales, a su vez, pueden impulsar las cascadas de especiación (la especiación de un grupo que conduce a la especiación en otros grupos), hasta los animales, y finalmente contribuir a la forma de los patrones globales de biodiversidad.

El legado de von Humboldt: su 250 aniversario

Los dos documentos son parte de la celebración de Science del 250 aniversario del nacimiento de Alexander von Humboldt. En 1799, Alexander von Humboldt zarpó en un viaje de descubrimiento científico de 5 años y 8000 km a través de América Latina. Su viaje a través de las montañas de los Andes, capturado por su famosa figura de zonificación de vegetación con el Monte Chimborazo, canonizó el lugar de las montañas para comprender la biodiversidad de la Tierra.

Reconociendo la contribución de von Humboldt a nuestra comprensión del mundo viviente, el profesor Carsten Rahbek, uno de los científicos fundadores del recientemente establecido Instituto Interdisciplinario GLOBE de la Universidad de Copenhague, dice:

"Nuestros documentos en Science son un testimonio del trabajo de von Humboldt, que realmente revolucionó nuestro pensamiento sobre los procesos que determinan la distribución de la vida. Nuestro trabajo hoy se apoya en su trabajo, realizado hace siglos, y sigue su enfoque de integrar datos y conocimiento de diferentes disciplinas científicas en una comprensión más holística del mundo natural. Es nuestra pequeña contribución de respeto al legado de von Humboldt ".