¿Cómo asignan las plantas la biomasa cuando compiten simultáneamente con sus vecinos por los recursos de la superficie y del subsuelo y se defienden contra la herbivoría de los insectos? ¿Cómo afectan estas presiones de selección a la selección natural de los rasgos de las plantas?

Las interacciones entre la competencia por los recursos y la defensa contra la herbivoría son complejas y difíciles de investigar a través de experimentos. Los avances recientes en la configuración e integración de modelos han permitido comprender el papel de interacciones tan complejas en la selección de plantas. in silico.

Dres. Jorad de Vries de ETH Zürich junto con Jochem Evers, Erik Poelman y Niels Anten, de la Universidad de Wageningen desarrolló un método de modelado novedoso para comprender cómo los diferentes niveles de disponibilidad de recursos, la presión de la competencia y la presión de los herbívoros impulsan la selección en el equilibrio entre la adquisición y la protección de los recursos durante múltiples generaciones.

Los autores desarrollaron un modelo de simulación que combina un modelo vegetal funcional-estructural de crecimiento vegetal en un clima de luz 3D con un modelo de selección natural. “Al combinar estas dos metodologías establecidas, podemos explorar el comportamiento complejo que surge de las interacciones entre plantas multidimensionales y sus entornos multidimensionales impulsados ​​por mecanismos que van desde escalas fisiológicas de plantas hasta escalas ecoevolutivas”, según de Vries.

El modelo evolutivo funcional-estructural de la planta presentado en este estudio fue capaz de recrear los equilibrios funcionales predichos por las principales teorías ecológicas sobre los efectos de la disponibilidad de recursos y las compensaciones impulsadas por los recursos. Estos resultados fueron:

• La limitación de recursos aumentó la asignación de biomasa hacia las partes de la planta que adquieren ese recurso (luz: hojas y tallos, N: raíces).
• Las plantas en ambientes pobres en nitrógeno expresaron niveles más altos de defensa debido a la capacidad reducida para volver a crecer en estos ambientes.
• Rodales densos seleccionados para plantas altas debido a la asimetría inherente de la competencia por la luz impulsada por la altura.
• Selección de distribución de defensa optimizada en el dosel para proteger las hojas más valiosas en términos de asignación de recursos actual y adquisición de recursos futuros.

Este trabajo demuestra que el valor de la inversión de las plantas en la adquisición o protección de los recursos es un problema dinámico que está influenciado por múltiples interacciones ecológicas, compensaciones y tragedias de los bienes comunes y, por lo tanto, requiere un contexto ecoevolutivo para ser completamente analizado. comprendido. Los enfoques de modelado mecanicista, como el que se presenta aquí, tienen el potencial de ayudar a los investigadores a comprender mejor las respuestas de las plantas a entornos dinámicos y variables.

El código del modelo y los datos generados por el modelo están disponibles públicamente en el repositorio dryad en https://doi.org/10.5061/dryad.bnzs7h474.