Ecological networks in the Anthropocene:mechanisms and structure of plant-frugivore interactions driving forest regeneration

Abstract

Impactos antrópicos en el actual contexto de cambio global, tales como la pérdida de hábitat o la defaunación, son considerados importantes amenazas para la biodiversidad y el funcionamiento de los ecosistemas. La biodiversidad, tradicionalmente medida como riqueza de especies, necesita ser evaluada desde una perspectiva comunitaria y a través de componentes más estrechamente ligados a las funciones ecosistémicas per se. En los últimos años, se ha observado la importancia de desarrollar estudios desde una aproximación basada en redes ecológicas, es decir, conjuntos de especies vinculadas por interacciones ecológicas, que son consideradas como una herramienta más apropiada para explicar la dinámica de las comunidades y la estabilidad de los ecosistemas. No obstante, a día de hoy necesitamos evidenciar cómo y porqué la estructura de estas redes influye en la dinámica de los ecosistemas. Esto es debido a la falta de estudios científicos que abarquen redes ecológicas desde una perspectiva funcional. El objetivo de esta tesis doctoral es proporcionar nuevas perspectivas sobre el efecto de las interacciones mutualistas planta-frugívoro en el funcionamiento ecosistémico bajo presiones antrópicas. Concretamente, se centra en las interacciones entre árboles de fruto carnoso-aves frugívoras y su consecuente función ecosistémica: la dispersión de semillas y el reclutamiento de plántulas que modulan la regeneración forestal. Abarca tres estudios: El primero evalúa los patrones y los mecanismos responsables de las interacciones planta-frugívoro (i.e. quién interactúa con quién y por qué) a escala de paisaje. Considerando tres años consecutivos, analiza si existe una consistencia interanual en la estructura espacial de las interacciones planta-ave basadas en el consumo de frutos. Asimismo, evalúa el peso relativo de los mecanismos responsables de la interacción de especies, planteando como hipótesis que la abundancia de las especies interactuantes, sus identidades y el contexto de su vecindario ecológico podrían determinar la ocurrencia y la frecuencia de las interacciones. El segundo estudio aborda una interpretación funcional de las interacciones planta-frugívoro en términos de reclutamiento de plántulas, considerando dos cohortes consecutivas. Se plantea que, al incorporar del efecto demográfico de las aves frugívoras en las especies de plantas teniendo en cuenta el destino demográfico de las semillas y plántulas, se producirían cambios topológicos en las redes planta-frugívoro entre los estadios de dispersión de semillas y reclutamiento de plántulas. Finalmente, en el tercer estudio se aplica un enfoque teórico para evidenciar cómo mecanismos relacionados con el tamaño de las especies condicionan los efectos de la defaunación de frugívoros en el funcionamiento ecosistémico. Como hipótesis se establece que tanto el ajuste de rasgos como los balances compensatorios del ciclo de vida de las especies relacionados con el tamaño podrían mediar los efectos de la defaunación en el reclutamiento de plántulas. Mediante un enfoque integrador, combinando aproximaciones empíricas y de simulación basadas en teoría de redes y modelos mecanicistas, esta tesis pretende ahondar en el conocimiento de los patrones y mecanismos de las interacciones planta-frugívoro. Los resultados encontrados sugieren que, a pesar de los cambios en la composición relativa de las especies que intervienen en la red, los mecanismos responsables de la interacción entre especies permanecen constantes. Asimismo, la incorporación del destino de las semillas a las redes planta-frugívoro evidencia cambios en las frecuencias relativas y en el número de interacciones cuando se pasa de una red que refleja la dispersión de semillas a otra que refleja el reclutamiento de plántulas. Por último, los resultados también demuestran que la reducción de tamaño de las especies en redes de interacción debido a la defaunación de frugívoros, podría suponer la aparición de comunidades empobrecidas de plántulas, especialmente en redes estructuradas por el ajuste de rasgos y los balances compensatorios del ciclo de vida de las especies relacionados con el tamaño. Por lo tanto, los frugívoros de mayor tamaño poseen un papel desproporcionado en la regeneración forestal, demostrando la importancia de considerar los rasgos de las especies para predecir el efecto funcional asociado a las redes mutualistas planta-frugívoro. Esta tesis doctoral ofrece una perspectiva integradora sobre cómo los mecanismos de interacción entre especies definen las estructuras de red, las cuales podrían condicionar finalmente el efecto de los impactos antrópicos sobre la regeneración forestal.