Biodiversidad

Estudiar los cambios demográficos de las poblaciones y de las comunidades que promueven los cambios ambientales es un eje fundamental de investigación básica y aplicada en el campo de la ecología. El reto del cambio global y los crecientes impactos humanos en la biosfera nos obligan a seguir con detalle cómo responden a nivel demográfico las poblaciones y las comunidades. Con esta información se podrán diseñar políticas mejor informadas y más útiles de gestión de la diversidad, el patrimonio natural, los recursos naturales y los servicios ecosistémicos derivados. Además, el estudio de las interacciones entre diferentes especies permite comprender la dinámica de los ecosistemas y elaborar predicciones informadas de escenarios futuros. Finalmente, es primordial analizar los caracteres funcionales de los organismos como determinantes de las respuestas demográficas al cambio climático y global.

Las principales líneas de trabajo y experiencia del CREAF en este campo incluyen:

• Caracteres funcionales: Estudiamos los mecanismos y los caracteres funcionales que determinan las respuestas demográficas de las poblaciones al cambio climático y otros vectores del cambio global.
• Rasgos adaptativos: Describimos las respuestas de plasticidad fenotípica y rasgos adaptativos que determinan la respuesta al cambio climático y global.
• Variabilidad genética y genómica: Estudiamos la variabilidad genética de las poblaciones y la variación genómica asociada a caracteres funcionales que determinan las respuestas demográficas.
• Dinámica de comunidades: Estudiamos cómo responde la dinámica de las comunidades a las perturbaciones y el cambio climático.
• Ciencia ciudadana y respuestas demográficas: Aplicamos sistemas de ciencia ciudadana al seguimiento de las respuestas demográficas a gran escala y evaluamos la respuesta demográfica al cambio climático y global.
• Ecología del movimiento: Aplicamos la ecología del movimiento y del comportamiento, que analiza el uso de información y las capacidades motoras de los organismos, a la optimización de estrategias de búsqueda y dispersión.
• Reconstrucción del pasado: Reconstruimos y estudiamos las dinámicas poblacionales y de comunidades a largo plazo (decenas a miles de años) y las fluctuaciones relacionadas con cambios ambientales del pasado.

La gran diversidad de microorganismos, animales y plantas que viven en el planeta Tierra son el resultado de millones de años de evolución. Entender los diferentes procesos ecológicos y evolutivos, y su interacción, es fundamental para poder comprender los orígenes de tanta diversidad biológica. Por otra parte, sin una perspectiva evolutiva resulta difícil comprender la respuesta de los organismos a los cambios ambientales y elaborar modelos predictivos precisos de los posibles efectos del cambio global sobre la biodiversidad. En los últimos años se van acumulando evidencias de que los rasgos adaptativos pueden evolucionar mucho más rápidamente de lo que se pensaba frente al cambio global, lo que pone de manifiesto la necesidad urgente de comprender mejor estos procesos. 

Sin embargo, a pesar del vínculo fundamental entre ambas disciplinas, los estudios científicos enfocados desde ambos puntos de vista -ecológico y evolutivo- todavía son escasos. 
En el CREAF combinamos diferentes aproximaciones y métodos para analizar estas cuestiones usando diversos organismos como modelos, desde plantas y pequeños gusanos hasta pájaros y mamíferos, con particular atención sobre la evolución de los rasgos de historia de vida y del comportamiento. 

Las principales líneas de trabajo y experiencia del CREAF en este campo incluyen:

• Base i arquitectura genética de los rasgos adaptativos: Analizamos la base y la arquitectura genéticas de los rasgos adaptativos involucrados en la dispersión, la fenología, el esfuerzo reproductivo y la defensa frente a la herbívora de diversas especies vegetales.
• Efecto de las expansiones del rango de distribución en la evolución de los rasgos vitales: Estudiamos el efecto de las expansiones del rango de distribución y de los procesos de colonización sobre la diversidad genética y la evolución de los rasgos vitales.
• Incorporación de información evolutiva en los modelos predictivos: Incorporamos información demográfica, ecológica y evolutiva para mejorar la capacidad de los modelos predictivos sobre las consecuencias del cambio global.
• Cambios en el comportamiento: Analizamos los cambios en el comportamiento de las especies animales en respuesta al cambio ambiental.
• Comportamiento y diversificación adaptativa: Estudiamos cuál es el papel del comportamiento en el ritmo de diversificación adaptativa.
• Inteligencia animal: Investigamos la evolución de la inteligencia animal.
• Especies invasoras: Analizamos los procesos evolutivos implicados en el éxito de las especies invasoras.
• Dispersión y movimiento: Estudiamos los procesos evolutivos implicados en fenómenos de dispersión y de movimiento animal. 

Desde sus inicios, la ecología ha centrado una parte esencial de sus esfuerzos en entender los patrones que siguen los organismos vivos en cuanto a su organización en el tiempo y en el espacio. Desde un punto de vista temporal, el estudio de la fenología nos permite comprender la importancia relativa de los procesos que permiten a los seres vivos enfrentarse a cambios temporales en la disponibilidad de recursos o en el ambiente que utilizan. Por otra parte, analizar cómo y porqué se distribuyen las especies en el espacio nos ofrece una perspectiva única para investigar cómo los organismos se organizan e interactúan en respuesta a los gradientes ambientales de la naturaleza. En el contexto actual de cambio ambiental global estamos empezando a observar cambios a gran escala tanto en la fenología como en la distribución de las especies. Estos cambios, tienen lugar en un contexto nuevo, desde el punto de vista ecológico, en el que la actividad humana tiene un peso creciente y especialmente relevante. Analizar y comprender estos patrones de variabilidad nos permitirá desarrollar herramientas que nos informen y asesoren para anticipar los futuros cambios que pueden afectar a nuestros ecosistemas naturales. 

• Límites fisiológicos: Estudiamos los límites fisiológicos de las plantas cuando se enfrentan a fuentes de estrés importantes en un contexto mediterráneo (p.ej., sequía, fuego).
• Cambios en composición y estructura: Caracterizamos los cambios en la composición y estructura de los sistemas forestales para mejorar nuestra capacidad de comprenderlos y modelizar su respuesta a los cambios ambientales. 
• Distribución de la vegetación: Queremos comprender y modelizar cómo los cambios en las condiciones ambientales en un contexto de cambio global se traducirán en cambios en la distribución de la vegetación.
• Gradientes ambientales: Estudiamos y caracterizamos cómo influyen los gradientes ambientales (altitudinales, climáticos, de paisaje) en la distribución y la fenología de los organismos, para interpretar la respuesta de poblaciones y especies a los cambios ambientales.
• Genética de poblaciones: Desarrollamos modelos de distribución para prever los efectos que el cambio climático y los cambios de usos del suelo pueden tener sobre la estructura genética de las poblaciones.
• Especies exóticas: Evaluamos la capacidad invasiva de especies exóticas y estudiamos sus impactos sobre la fenología y la distribución de las comunidades autóctonas.
• Polinizadores: Estudiamos la variabilidad espacial y temporal de las comunidades de flores y de insectos polinizadores y de sus interacciones (redes planta-polinizador y huésped-parasitoide), así como las consecuencias funcionales de esta variabilidad.

Las especies que se encuentran en un hábitat interaccionan entre ellas de formas muy diversas, desde el consumo de un organismo por parte de otro (como la herbivoría, la depredación o el parasitismo) a relaciones mutualistas (como la polinización o la dispersión de semillas). Estas interacciones forman redes que pueden llegar a ser muy complejas y generar otras interacciones indirectas, como las que se dan cuando dos especies compiten por un mismo recurso, o cuando una especie favorece a otra consumiendo uno de sus depredadores. Analizar la estructura de estas interacciones es fundamental para comprender la dinámica de las poblaciones y el funcionamiento de los ecosistemas. 

En el contexto actual de pérdida de biodiversidad, es importante tener presente que algunas interacciones pueden desaparecer antes de que lo hagan las especies involucradas en la interacción. Uno de los retos del CREAF es analizar la estructura y la robustez de las redes de interacciones frente a diferentes factores de cambio global (como el cambio climático, los cambios de usos del suelo, la intensificación agropecuaria o las invasiones biológicas). Estudiamos los efectos de estos factores sobre varios tipos de redes tróficas (como las de organismos del suelo, ecosistemas de montaña, o sistemas lacustres) y de relaciones (como la dispersión de semillas o la polinización), así como sus implicaciones funcionales (como los ciclos biogeoquímicos, la expansión de los bosques o la producción de frutos y semillas).

Las principales líneas de trabajo y experiencia del CREAF en este campo incluyen:

• Ciclos biogeoquímicos: Estudiamos las relaciones entre las interacciones bióticas y los ciclos biogeoquímicos.
• Compuestos orgánicos volátiles: Valoramos la importancia de los compuestos orgánicos volátiles en las interacciones entre las plantas y microorganismos, otras plantas y animales.
• Microartrópodos del suelo: Analizamos las variaciones temporales y espaciales de las interacciones tróficas de microartrópodos del suelo.
• Insectos y hongos: Medimos las interacciones tróficas de insectos y hongos mediante técnicas de metabarcoding.
• Redes ecológicas de montaña y especies invasoras: Valoramos la resistencia de las redes ecológicas de montaña a la entrada de especies invasoras.
• Redes planta-polinizador: Investigamos los atributos biológicos que determinan la estructura de las redes planta-polinizador.
• Huésped-Parásito: Seguimos la variabilidad espacial y temporal de las redes huésped-parásito.
• Polinización: Estudiamos la relación entre la estructura de las redes planta-polinizador y la función de la polinización.
• Ecosistemas lacustres: Estudiamos los cambios en la estructura y la dinámica de las redes tróficas en ecosistemas lacustres remotos como sistemas indicadores de la contaminación a larga distancia y de los cambios climáticos.
• Redes tróficas del suelo: Estudiamos la biodiversidad y las funciones ecosistémicas de las redes tróficas edáficas.
• Plantas exóticas y herbívoros: Valoramos los rasgos funcionales, morfológicos y químicos que determinan el éxito de las especies de plantas exóticas y sus interacciones con los herbívoros.
• Vegetación y comunidades microbianas del suelo: Estudiamos la interacción entre la vegetación y las comunidades microbianas del suelo.
• Competencia y facilitación: Estudiamos las relaciones de competencia y facilitación que tienen lugar entre plantas.