¿Cuántos polinizadores necesita un ecosistema? ¿Importa si se pierden algunos polinizadores especialistas si hay suficientes generalistas para seguir hojeando de flor en flor? Una simulación publicada por Alan Dorin y colegas en Ecología teórica muestra que cuando el polen compite por los polinizadores, las plantas pueden tener mucho que perder.
Puede parecer obvio que las plantas quieren polinizadores especialistas. Las flores producen polen, pero si no llega a una pareja adecuada, no puede fertilizar una flor de otra especie. “Teniendo en cuenta la planta que proporcionó el polen, esta es una oportunidad potencialmente desperdiciada para la reproducción, ya que su polen aparentemente se pierde sin ninguna ganancia reproductiva”, escriben Doran y sus colegas. "Nuestras simulaciones revelan, sin embargo, cómo el polen perdido en realidad puede proporcionar una ventaja competitiva al inhibir la reproducción de los competidores de una planta, incluso si el competidor ocupa una zona de refugio inmune a la invasión física por parte del donante de polen en ese momento".
En el mundo real, este tipo de experimento sería increíblemente complejo de realizar. Sin embargo, al usar la simulación basada en agentes, es posible ejecutar el mismo experimento varias veces para tener en cuenta los efectos aleatorios. Doran y sus colegas crearon un paisaje en su simulación de 200 × 200 cuadrados grandes con dos plantas en competencia entre sí. A cada lado del paisaje había franjas de 40 × 200, estos eran refugios a los que la planta opuesta no podía entrar. La zona central de 120 × 200 cuadrados era una región donde cualquiera de las dos plantas podía tomar el control. Fue en este paisaje donde se liberaron los polinizadores virtuales.
Los polinizadores eran bastante simples. “Cada polinizador rastrea su posición actual y rumbo a medida que se mueve. Lleva el polen recolectado de las visitas a las flores y mantiene un recuerdo de sus cinco flores visitadas más recientemente. No volverá a visitar ninguna flor de esta lista, de acuerdo con los datos empíricos sobre la memoria a corto plazo de las abejas, el marcado de olores y el comportamiento de búsqueda de alimento…”, escriben Doran y sus colegas. Los polinizadores tienen una de dos estrategias para recolectar polen. Cualquiera Forraje más cercano flor o Forraje Alguna flor."
Las plantas se sembraron con granos de polen. Cada vez que un polinizador lo visita, toma un número fijo de granos de antera y deposita algunos granos en el estigma de la flor. Es importante destacar que el modelo realiza un seguimiento de si la planta recibe granos conespecíficos o heteroespecíficos. Solo los granos conespecíficos pueden polinizar la planta. Esto es crucial porque una vez que el modelo ha pasado por la fase de polinización, pasa por una fase de reproducción.
Las plantas viables producen semillas que se dispersan ligeramente. Luego, las plantas se borran de la simulación. A continuación, las semillas se convierten en plantas. Cualquier planta en el refugio del oponente se elimina como 'no viable'. Se genera una nueva población de polinizadores y se asigna a ubicaciones aleatorias y el ciclo comienza de nuevo. Después de una serie de bucles, puede ver lo que sucede con el tiempo.
El siguiente elemento de la simulación es cambiar las condiciones. Doran y sus colegas lograron esto cambiando la forma en que el polen compite entre sí o eliminando los refugios. El equipo consideró tres formas en que el polen podría competir. En el primer escenario, no lo hizo. En los escenarios segundo y tercero se produjo una "obstrucción".
La obstrucción es lo que sucede cuando el polen de otra planta se interpone en el camino del polen que podría fertilizar un óvulo. Entonces, en la simulación, si el polen de la planta equivocada llega primero, entonces podría ocurrir una obstrucción. En un escenario, la obstrucción era unidireccional, por lo que X podría obstruir Y pero no al revés. En el otro escenario, el polen de ambas plantas podría obstruirse, por lo que ambas plantas podrían perder oportunidades reproductivas.
Cuando el equipo ejecutó las simulaciones, los resultados fueron sorprendentes.
Sin obstrucciones, ambas plantas solían coexistir. La mayor parte del tiempo ambas plantas existieron después de 1000 generaciones. Pero no siempre. El 14% de las veces una de las plantas tuvo mala suerte y fue erradicada. Sin embargo, incluso con estos resultados, la erradicación tardó al menos 400 generaciones en ocurrir. Cuando se permitió la obstrucción, podría ocurrir mucho más rápido.
Cuando se configuró la simulación para que los polinizadores se alimentaran de cualquier flor, y la obstrucción unidireccional, siempre se eliminó una especie. En promedio tomaría menos de 17 generaciones, y el perdedor sería desalojado de su refugio, aunque la otra planta no pudiera entrar. En el caso de la obstrucción bidireccional, tomó menos de 20 generaciones, en promedio, para que una planta desapareciera.
“Nuestros resultados respaldan la hipótesis de que la deposición de polen heteroespecífico tiene el potencial de actuar como una “bomba de infertilidad”. En algunas circunstancias, esto puede conducir a la exclusión de un competidor de una región en la que ambas especies de plantas podrían cohabitar de otro modo". escribir Doran y colegas. "Nuestros resultados de simulación sugieren la medida en que podría ser necesario tener en cuenta la entrega incorrecta de polen en nuestra comprensión de la competencia de las plantas, a pesar de que los períodos disponibles para los estudios ecológicos típicos pueden ser demasiado cortos para capturar la secuencia completa de eventos directamente".
Doran y sus colegas señalan que hay todo tipo de presiones evolutivas sobre las flores, por lo que no existe un impulso puramente por la competencia del polen. Sin embargo, argumentan que cuando hay obstrucción unidireccional, la competencia por el polen podría ser significativa. Sus resultados añaden algo de profundidad cronológica a una propuesta de Alexander Suárez‐Mariño y colegas en un artículo en el American Journal of Botany del año pasado. discutieron el éxito de algunas plantas invasoras podría deberse a que bloquean el polen de las plantas nativas. Su estudio examinó la tolerancia de Bidens pilosa, black-jack, al polen heteroespecífico en comparación con las plantas nativas.
Juntos, los dos estudios indican que la pérdida de un polinizador específico podría ser terminal para una población de plantas, incluso si a corto plazo puede compartir un polinizador con sus vecinos.
Puede leer el artículo de forma gratuita a través de ReadCube en https://rdcu.be/cbmOE y si desea ejecutar la simulación usted mismo, el código fuente es de acceso abierto a través de GitHub en https://github.com/tim-taylor/evobee.
