Cuanto más, más saludable: la diversidad de árboles reduce las plagas y los patógenos forestales
- Publicado: 28 de febrero de 2024
- https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002525
Cifras
Cita: Keesing F, Ostfeld RS (2024) Cuanto más, más saludable: la diversidad de árboles reduce las plagas y los patógenos forestales. PLoS Biol 22(2): e3002525. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002525
Publicado: 28 de febrero de 2024
Derechos de autor: © 2024 Keesing, Ostfeld. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia de Atribución Creative Commons , que permite el uso, la distribución y la reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que se reconozca al autor y la fuente originales.
Financiación: Los autores no recibieron financiación específica para este trabajo.
Intereses en conflicto: Los autores han declarado que no existen intereses en conflicto.
Se ha comprobado que en los ecosistemas de todo el mundo la pérdida de biodiversidad aumenta el riesgo de enfermedades infecciosas. Este fenómeno se produce porque los taxones con más probabilidades de transmitir parásitos suelen prosperar cuando se pierde la biodiversidad natural. Como la biodiversidad impide esta proliferación, estos fenómenos se denominan efectos de dilución y se han documentado en el caso de enfermedades de los seres humanos, la fauna silvestre y las plantas tanto domesticadas como silvestres [ 1 ].
Dos preguntas clave sobre los efectos de dilución han sido la frecuencia y las condiciones en que es probable que ocurran. Para responder a estas preguntas, varios investigadores han realizado metaanálisis de estudios individuales que examinan la relación entre la biodiversidad y las enfermedades infecciosas. Estos metaanálisis muestran sistemáticamente que los efectos de dilución se observan con mucha más frecuencia de lo esperado por casualidad y que son igualmente comunes e igualmente fuertes en una variedad de sistemas de enfermedades. Sin embargo, una crítica a estos enfoques metaanalíticos es que la calidad de sus conclusiones depende de la calidad del conjunto de estudios en los que se basan. Por ejemplo, si los investigadores tienden a estudiar sistemas de enfermedades específicos que probablemente muestren efectos de dilución, entonces un metaanálisis concluirá que hay una mayor tendencia a los efectos de dilución que si los sistemas de enfermedades se eligieran al azar. Por el contrario, algunos metaanálisis han sido criticados por establecer criterios que excluyen los estudios que demuestran efectos de dilución. Estos problemas de la llamada "selección selectiva" han generado un acalorado debate en la ecología de las enfermedades.
Un enfoque alternativo para determinar la frecuencia con la que se producen los efectos de dilución es evaluar la frecuencia de los efectos de dilución en un solo ecosistema, considerando los efectos de la biodiversidad en un conjunto de parásitos que coexisten en un hábitat particular. Este tipo de enfoque es menos común, pero extremadamente informativo. En un experimento de pastizales a gran escala en Alemania, por ejemplo, Rottstock y colegas [ 2 ] descubrieron que la diversidad de plantas reducía la prevalencia de todos los tipos de patógenos vegetales, o microparásitos, excepto uno.
En este número, Gougherty y Davies [ 3 ] presentan un tercer y convincente enfoque para evaluar la frecuencia de los efectos de dilución. Utilizando datos de estudios forestales realizados por el Servicio Forestal del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), Gougherty y Davies compilaron un registro de la prevalencia de daños infligidos por 60 plagas y patógenos forestales en más de 25.000 parcelas forestales en todo Estados Unidos. Encontraron que los bosques más diversos tenían una menor prevalencia de árboles dañados, lo que demuestra un efecto de dilución general ( Fig. 1A ). Sin embargo, los efectos de dilución no fueron uniformes para todos los tipos de plagas. Para algunas, como el chancro del nogal, la diversidad de árboles forestales redujo fuertemente la prevalencia de daños, mientras que para otras, como la mes esponjosa Lymantria dispar , la diversidad de árboles no tuvo efecto.
Modelo conceptual que representa cómo la incidencia relativa de plagas en más de 25 000 parcelas forestadas en los Estados Unidos ( A ) disminuye con la diversidad de árboles forestales y ( B ) con el grado de parentesco de las comunidades de árboles con las especies de árboles hospedantes (mostradas en verde en B ), en igualdad de condiciones. Imagen creada en BioRender. Mapa del Observatorio de la Tierra de la NASA por Robert Simmon, con conjuntos de datos compilados y analizados por el Centro de Investigación Woods Hole, utilizando datos de la Misión de Topografía del Radar del Transbordador, la Base de Datos Nacional de Cobertura Terrestre y el Inventario y Análisis Forestal del Servicio Forestal de los Estados Unidos.
Utilizando modelos jerárquicos bayesianos, Gougherty y Davies preguntaron si las características de los bosques o de las plagas predecían cuándo se producían los efectos de dilución. El hecho de que las plagas fueran nativas o introducidas no afectó a la prevalencia de las plagas, ni tampoco el grado en el que las plagas se especializaban en especies hospedantes particulares. Sin embargo, la relación filogenética de los árboles en las parcelas forestales sí modificó la fuerza de los efectos de dilución. En las parcelas donde el árbol promedio en una comunidad estaba más distantemente relacionado con los árboles hospedantes conocidos para una plaga dada, los efectos de dilución fueron más fuertes ( Fig. 1B ). Esta observación sugiere que los árboles distantemente relacionados podrían ser menos susceptibles a la propagación de una plaga particular y, por lo tanto, más propensos a reducir la transmisión entre individuos de la especie hospedante. Se ha observado un efecto similar de relación filogenética para enfermedades infecciosas con hospedadores animales, incluida la influenza aviar altamente patógena en Europa [ 4 ].
El estudio de Gougherty y Davies se centra en las plagas de los árboles, un amplio grupo que incluye macroparásitos tradicionales (por ejemplo, el escarabajo del pino del sur, Dendroctonus frontalis ) y microparásitos (también llamados patógenos, incluido el hongo Sirococcus clavigignenti-juglandacearum , que causa el chancro del nogal). El grupo de "plagas forestales" también incluye un tercer tipo de organismo: los artrópodos que consumen tejidos de los árboles pero que generalmente se clasifican como herbívoros en lugar de parásitos. Las polillas esponjosas ( Lymantria dispar ) son un ejemplo de este tipo de plaga; su efecto sobre los árboles se produce principalmente como resultado de la defoliación por su etapa de oruga. Estudios anteriores de los efectos de la dilución se han centrado en cómo la diversidad afecta a los macro y microparásitos, pero existe evidencia de que la diversidad también puede reducir las plagas herbívoras [ 5 ].
La evaluación rigurosa que Gougherty y Davies han realizado del enorme conjunto de datos del USDA demuestra que los efectos de dilución son generalizados en el caso de las plagas de los árboles en los bosques de los EE. UU. Si tomamos en conjunto los resultados de estos diversos enfoques, tenemos un conjunto cada vez más sólido de pruebas que demuestran que los efectos de dilución son generalizados y comunes. Esta síntesis permite a los ecólogos de enfermedades centrarse en otras cuestiones importantes, incluidas las consecuencias de la reducción de la transmisión de parásitos en diversos ecosistemas. Por ejemplo, Wang y sus colegas [ 6 ] demostraron recientemente que los efectos de dilución en las comunidades de patógenos microbianos del suelo ayudan a explicar los patrones de productividad de las plantas.
Como señalan Gougherty y Davies [ 3 ], deberíamos esperar mayores problemas de plagas en bosques con baja diversidad, ya sea que esa baja diversidad sea resultado de causas naturales o humanas. Sus hallazgos sugieren varias vías para futuras investigaciones. Por ejemplo, centrarse en la protección de la diversidad filogenética dentro de las comunidades podría promover una supresión más fuerte de las plagas que simplemente centrarse en la protección de la diversidad de especies por sí sola. Si las estrategias de conservación específicas se dirigen a mantener un nivel específico de riqueza de especies (el número de especies), sin prestar atención a la diversidad filogenética (el grado de parentesco evolutivo) representada en esa comunidad, estas también podrían ser menos efectivas para reducir la transmisión de plagas.
Irónicamente, el nuevo trabajo de Gougherty y Davies [ 3 ] se basa en la base de datos Forest Inventory and Analysis (FIA) del USDA. La FIA se financió a través de la ley McSweeney-McNary de 1928, que ordenaba al USDA inventariar los bosques del país para facilitar la extracción de recursos forestales, especialmente madera. Casi 100 años después, esta rica base de datos se ha convertido en un recurso para científicos y administradores de tierras que intentan proteger esos mismos bosques ahora y en el futuro.
Referencias
- 1.Keesing F, Ostfeld RS. Impactos de la biodiversidad y la pérdida de biodiversidad en las enfermedades zoonóticas. Proc Natl Acad Sci US A. 2021;118:1–8. pmid:33820825
- 2.Rottstock T, Joshi J, Kummer V, Fischer M. Una mayor diversidad de plantas promueve una mayor diversidad de hongos patógenos, al tiempo que disminuye la infección por patógenos por planta. Ecology. 2014;95:1907–1917. pmid:25163123
- 3.Gougherty AV, Davies TJ. La historia evolutiva de los árboles hospedantes amplifica el efecto de dilución de la biodiversidad sobre las plagas forestales. PLoS Biol. 2024; 22(2):e3002473.
- 4.Huang ZYX, Xu C, van Langevelde F, Ma Y, Langendoen T, Mundkur T, et al. Efectos contrastantes de las especies hospedadoras y la diversidad filogenética sobre la aparición de HPAI H5N1 en aves silvestres europeas. J Anim Ecología. 2019;88:1044–1053. pmd:31002194
- 5.Civitello DJ, Cohen J, Fatima H, Halstead N, Liriano J, Mcmahon TA, et al. La biodiversidad inhibe a los parásitos: amplia evidencia del efecto de dilución. Presentación PDF. Proc Natl Acad Sci US A. 2015;112:8667–8671.
- 6.Wang G, Burrill HM, Podzikowski LY, Eppinga MB, Zhang F, Zhang J, et al. La dilución de patógenos especializados genera beneficios de productividad a partir de la diversidad en mezclas de plantas. Nat Commun. 2023;14:1–11. pmid:38110413
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