El nuevo mapa es el primero en visualizar la diversidad de las hormigas a escala global, proporcionando pistas sobre dónde se pueden encontrar nuevas especies

ANN ARBOR—Son cazadoras, granjeras, planeadoras, pastoras, tejedoras y carpinteras.

Al igual que otros invertebrados, las hormigas son importantes para el funcionamiento de los ecosistemas, desempeñando papeles vitales para su funcionamiento, desde airear el suelo y dispersar semillas y nutrientes hasta buscar y cazar otras especies.

Las hormigas y sus más de 14,000 especies son una gran fracción de la biomasa animal en la mayoría de los ecosistemas terrestres pero hasta ahora, faltaba una visión de su diversidad a nivel global.

Ahora, un equipo internacional de investigadores dirigido por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa y que incluye a un ecólogo de la Universidad de Michigan ha desarrollado un mapa de alta resolución que combina el conocimiento existente con el aprendizaje automático para estimar y visualizar la diversidad global de hormigas.

Los hallazgos del equipo se publicaron en línea el 3 de agosto en Science Advances. 

 

“Este estudio ayuda a agregar hormigas e invertebrados terrestres en general a la discusión sobre la conservación de la biodiversidad”, dijo Evan Economo del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa y un ex becario de la U-M.

“Necesitamos conocer las ubicaciones de los centros de alta diversidad de invertebrados para que podamos conocer las áreas que pueden ser el foco de futuras investigaciones y protección ambiental”, dijo Economo. El recurso también servirá para responder una serie de preguntas biológicas y evolutivas. Por ejemplo, cómo se diversificó la vida y cómo surgieron los patrones de diversidad, dijo.

“Los primeros naturalistas reconocieron patrones de biodiversidad a gran escala, pero principalmente para los vertebrados y las plantas”, dijo el ecologista de la U-M y coautor del estudio, Nate Sanders. “Esta impresionante colaboración proporciona el primer mapa de biodiversidad de alta resolución de dónde están los motores y agitadores de la ecología: las hormigas”.

El proyecto comenzó hace una década, cuando el coautor del estudio y ex investigador postdoctoral de OIST, Benoit Guénard (ahora en la Universidad de Hong Kong), trabajó con Economo para crear una base de datos a partir de repositorios en línea, colecciones de museos y alrededor de 10,000 publicaciones científicas sobre dónde se localizan diferentes especies de hormigas.

Investigadores de todo el mundo contribuyeron y ayudaron a identificar errores, considerando más de 14.000 especies.

Aunque la gran mayoría de estos registros contenían una descripción de la ubicación muestreada, los científicos no tenían las coordenadas precisas necesarias para el mapeo. Para abordar esto, el coautor Kenneth Dudley de la Sección de Informática Ambiental de OIST creó un flujo computacional para estimar las coordenadas a partir de los datos disponibles, que también verificó todos los datos en busca de errores.

Luego, con Dudley, el técnico de investigación Fumika Azuma y el investigador postdoctoral y coautor Jamie Kass, hicieron diferentes estimaciones de rango para cada especie de hormiga dependiendo de la cantidad de datos disponibles. Para las especies con más datos, los investigadores predijeron la distribución de cada especie utilizando los mejores modelos disponibles. Para las especies con menos datos,  construyeron formas alrededor de los datos existentes.

Los investigadores reunieron estas estimaciones para formar un mapa global, dividido en una cuadrícula de cuadrados de 20 kilómetros por 20 kilómetros, que mostraba una estimación del número de especies de hormigas por cuadrado (llamada riqueza de especies).

Los centros de riqueza de especies identificados por los investigadores incluyen ubicaciones en Mesoamérica, el Caribe, los Andes tropicales, el Escudo Guayanés de América del Sur, el Bosque Atlántico en Brasil, el Mediterráneo, varias regiones de África, Madagascar, el Himalaya y el noreste de India, el Oeste Montañas Ghat en India, Sri Lanka, el sudeste asiático, Melanesia y la costa de Australia.

En los Estados Unidos, los centros de riqueza de especies de hormigas se encuentran en Florida, el sur de California y el sureste de Arizona.

Los investigadores también crearon un mapa que mostraba la cantidad de especies de hormigas con rangos muy pequeños por cuadrado (llamado la rareza de la especie). En general, las especies con rangos pequeños son particularmente vulnerables a los cambios ambientales.

Sin embargo, había otro problema que superar: el sesgo de muestreo.

“Algunas áreas del mundo que esperábamos que fueran centros de diversidad no aparecían en nuestro mapa, pero las hormigas en estas regiones no han sido bien estudiadas”, dijo Kass. “Pero otras áreas fueron extremadamente bien muestreadas, por ejemplo, partes de EE. UU. y Europa, y esta diferencia en el muestreo puede afectar nuestras estimaciones de diversidad global”.

Por lo tanto, los investigadores utilizaron el aprendizaje automático para predecir qué sucedería si muestrearan todas las áreas del mundo por igual y, al hacerlo, identificaron áreas donde estiman que existen muchas especies desconocidas y sin muestrear.

“Esto nos brinda una especie de ‘mapa del tesoro’, que puede guiarnos hacia dónde debemos explorar a continuación y buscar nuevas especies con rangos restringidos”, dijo Economo.

Sanders de la U-M dijo que es probable que los Andes tropicales del sur sea el lugar donde se descubrirá la mayor parte de la nueva biodiversidad de hormigas. Pero los Ghats occidentales en India, gran parte del sudeste asiático y partes de Nueva Guinea probablemente también albergarán una biodiversidad de hormigas nueva y aún no descubierta.

El Bosque Atlántico en Brasil, Tailandia, Vietnam, muchas islas en Filipinas e Indonesia, las Islas Salomón y Vanuatu también son lugares prometedores, dijo.

Cuando los investigadores compararon la rareza y la riqueza de las distribuciones de hormigas con anfibios, aves, mamíferos y reptiles comparativamente bien estudiados, encontraron que las hormigas eran tan diferentes de estos grupos de vertebrados como los grupos de vertebrados entre sí, lo cual fue inesperado dado que las hormigas son evolutivamente muy distantes de los vertebrados.

“Esto significa que los esfuerzos de conservación destinados a proteger una diversidad de vertebrados raros también podrían proteger la diversidad de especies raras de hormigas y otros insectos”, dijo Sanders, profesor del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la U-M y director de la reserva ecológica de la U-M ES George Reserve.

Finalmente, los investigadores observaron qué tan bien protegidas están estas áreas de alta diversidad de hormigas. Descubrieron que era un porcentaje bajo: solo el 15% del 10% tenía algún tipo de protección legal, como un parque nacional o una reserva, que es menor que la protección existente para los vertebrados.

“Lo que más me emociona es el mapa del tesoro”, dijo Sanders. “Realmente necesitamos biólogos con botas para explorar estos lugares inexplorados para documentar la diversidad de hormigas, y otras especies, antes de que se pierdan por la destrucción del hábitat o el cambio climático en curso”, dijo Sanders.

Estudio: “The global distribution of known and undiscovered ant biodiversity,” DOI: 10.1126/sciadv.abp9908.

Autores: Jamie M. Kass, Benoit Guénard, Kenneth L. Dudley, Clinton N. Jenkins, Fumika Azuma, Brian L. Fisher, Catherine L. Parr, Heloise Gibb, John T. Longino, Philip S. Ward, Anne Chao, David Lubertazzi, Michael Weiser, Walter Jetz, Robert Guralnick, Rumsaïs Blatrix, James Des Lauriers, David A. Donoso, Christos Georgiadis, Kiko Gomez, Peter G. Hawkes, Robert A. Johnson, John E. Lattke, Joe A. MacGown, William Mackay, Simon Robson, Nathan Sanders, Robert R. Dunn, Evan P. Economo

Escrito por Lucy Dickie, Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa, adaptado al español por Nardy Baeza Bickel, Universidad de Michigan

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