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Nuevo mapa global de biodiversidad de hormigas revela áreas que pueden estar ocultando especies desconocidas

Nuevo mapa global de biodiversidad de hormigas revela áreas que pueden estar ocultando especies desconocidas

Una hormiga fotografiada en Costa Rica (especie: Ectatomma tuberculatum). Las hormigas constituyen una gran proporción de la biomasa animal total en la mayoría de los ecosistemas de la Tierra, pero los científicos dicen que su diversidad global es poco conocida. Este nuevo estudio proporciona un mapa de alta resolución que estima y visualiza la diversidad global de hormigas. Crédito de la foto: Dr. Benoit Guénard.

Son cazadores, granjeros, recolectores, planeadores, pastores, tejedores y carpinteros. Son hormigas, y son una gran parte de nuestro mundo, comprenden más de 14,000 especies y una gran proporción de la biomasa animal en la mayoría de los ecosistemas de la Tierra.

Al igual que otros invertebrados, las hormigas desempeñan un papel clave en el funcionamiento de los ecosistemas, desde airear el suelo y dispersar semillas y nutrientes hasta buscar y depredar a otras especies.

Aún así, ha faltado una visión global de su diversidad.

Pero 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 datos existentes con aprendizaje automático para estimar y visualizar la diversidad global de hormigas.

Un mapa que destaca la rareza de las especies: áreas con muchas especies de hormigas con un rango muy pequeño.  Las áreas coloreadas indican áreas importantes para las especies de hormigas con un rango pequeño.  El rojo indica áreas que se han estudiado relativamente más que otras áreas, lo que podría aumentar artificialmente su importancia.  Las áreas moradas son importantes según los datos actuales y seguirán siéndolo después de futuras muestras.  El aprendizaje automático predice áreas azules con concentraciones de especies de hormigas de rango pequeño sin descubrir, lo que brinda a los investigadores un mapa del tesoro para guiar la investigación futura.  Esta imagen es una versión modificada de la figura que apareció en Kass et al., Science Advances, agosto de 2022.

Un mapa que destaca la rareza de las especies: áreas con muchas especies de hormigas con un rango muy pequeño. Las áreas coloreadas indican áreas importantes para las especies de hormigas con un rango pequeño. El rojo indica áreas que se han estudiado relativamente más que otras áreas, lo que podría aumentar artificialmente su importancia. Las áreas moradas son importantes según los datos actuales y seguirán siéndolo después de futuras muestras. El aprendizaje automático predice áreas azules con concentraciones de especies de hormigas de rango pequeño sin descubrir, lo que brinda a los investigadores un mapa del tesoro para guiar la investigación futura. Esta imagen es una versión modificada de la figura que apareció en Kass et al., Science Advances, agosto de 2022.

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

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«Esta investigación ayuda a agregar hormigas e invertebrados terrestres en general a la conversación sobre la conservación de la biodiversidad», dijo evan economista De la Unidad de Biodiversidad y Biocomplejidad del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa. «Necesitamos conocer las ubicaciones de los centros de diversidad de invertebrados para conocer las áreas que pueden ser prioritarias para futuras investigaciones y conservación».

El recurso también ayuda a responder muchas preguntas biológicas y evolutivas, como cómo se diversificó la vida y cómo surgió la diversidad, dijo Economo, quien fue miembro de Michigan en la UM de 2009 a 2012.

«Los primeros naturalistas reconocieron patrones de biodiversidad a gran escala, pero principalmente para vertebrados y plantas», dijo el ecologista de la UM y coautor del estudio. lijadoras. «Esta impresionante colaboración proporciona el primer mapa de biodiversidad de alta resolución de dónde están las hormigas que mueven y agitan la ecología».

El proyecto de una década comenzó cuando el coautor del estudio y ex científico investigador de OIST benoit guenard (ahora en la Universidad de Hong Kong), trabajó con Economo para crear una base de datos de repositorios en línea, colecciones de museos y cerca de 10 000 publicaciones científicas sobre la ocurrencia de diferentes especies de hormigas.

Investigadores de todo el mundo participaron y ayudaron a identificar errores. Se examinaron más de 14.000 especies y la cantidad de información disponible varió drásticamente.

La mayoría de estos registros, aunque contenían una descripción del lugar de muestreo, no tenían las coordenadas exactas necesarias para el mapeo. Para abordar esto, otro autor Kenneth Dudley La Sección de Informática Ambiental de OIST creó un flujo de trabajo computacional para estimar las coordenadas a partir de los datos disponibles, que también verificó todos los datos en busca de errores.

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Junto con Dudley y un técnico de investigación de OIST Fumika AzumaInvestigador y coautor del OIST jamie kass hizo diferentes estimaciones para cada especie de hormiga dependiendo de la cantidad de datos disponibles. Los investigadores combinaron estas estimaciones para crear un mapa global, dividido en cuadrados de 20 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 lugares en Mesoamérica, el Caribe, los Andes tropicales, el Escudo Guayanés de América del Sur, el Bosque Atlántico de Brasil, el Mar Mediterráneo, varias regiones de África, Madagascar, el Himalaya y el noreste de India, el Ghats occidentales. Montañas en India, Sri Lanka, Sudeste Asiático, Melasia y la costa de Australia.

Mapa que destaca los centros de diversidad de hormigas en Asia: áreas con muchas especies de hormigas en un rango pequeño.  Los diferentes colores indican cómo puede cambiar la importancia de cada área con futuras investigaciones en todo el mundo.  Se predice que las áreas rojas disminuirán en importancia, las áreas moradas permanecen entre las áreas más importantes a pesar de que las áreas se han estudiado más, y el azul indica áreas que deben estudiarse porque se prevé que albergan diversidad oculta.  Esta es una versión modificada de la figura publicada en Kass et al, Science Advances, agosto de 2022.

Mapa que destaca los centros de diversidad de hormigas en Asia: áreas con muchas especies de hormigas en un rango pequeño. Los diferentes colores indican cómo puede cambiar la importancia de cada área con futuras investigaciones en todo el mundo. Se predice que las áreas rojas disminuirán en importancia, las áreas moradas permanecen entre las áreas más importantes a pesar de que las áreas se han estudiado más, y el azul indica áreas que deben estudiarse porque se prevé que albergan diversidad oculta. Esta es una versión modificada de la figura publicada en Kass et al, Science Advances, agosto de 2022.

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.

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Los investigadores también crearon un mapa que muestra la cantidad de especies de hormigas dentro de rangos muy pequeños por metro cuadrado (llamada rareza de especies). En general, las especies con un área de distribución pequeña son particularmente sensibles a los cambios ambientales.

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

Los investigadores utilizaron el aprendizaje automático para predecir lo que sucedería si muestrearan todas las regiones del mundo por igual y, al hacerlo, identificaron regiones donde estiman que hay muchas especies desconocidas 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 UM dijo que los Andes tropicales del sur son «probablemente donde se encontrará la mayor parte de la nueva biodiversidad de hormigas. Pero los Ghats occidentales de India, gran parte del sudeste asiático y partes de Nueva Guinea probablemente también contengan biodiversidad de hormigas nueva y desconocida».

El Bosque Atlántico de 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 abundancia de la distribución de hormigas con anfibios, aves, mamíferos y reptiles comparablemente bien estudiados, encontraron que las hormigas eran tan diferentes de estos vertebrados como los vertebrados entre sí, lo cual fue inesperado. que las hormigas son evolutivamente muy distantes de los vertebrados.

«Esto significa que los esfuerzos de conservación dirigidos a proteger la diversidad de vertebrados raros también pueden proteger la diversidad de hormigas raras y otras especies de insectos», dijo Sanders, profesor del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la U-M y director de la U-M ‘. s ES Reserva George.

Los investigadores observaron qué tan bien protegidas están las áreas con alta diversidad de hormigas. Descubrieron que solo una pequeña proporción tenía algún tipo de protección legal, como un parque nacional o una reserva natural.

«Lo que más me emociona es el mapa del tesoro», dijo Sanders. «Necesitamos biólogos realmente fangosos para explorar estos lugares inexplorados para documentar la diversidad de hormigas, y otras cosas, antes de que desaparezcan por la destrucción del hábitat o el cambio climático continuo».

Investigar: Distribución global de la biodiversidad de hormigas conocida y desconocida (DOI: 10.1126/sciadv.abp9908)

Por Lucy Dickie, Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa


Ernesto Cabanas

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