El equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Göttingen utiliza el aprendizaje automático avanzado para modelar la biodiversidad. Entre los autores del estudio destaca la académica del Departamento de Botánica, Dra. Nicol Fuentes Parada. El estudio, de acceso abierto, fue publicado en New Phytologist.
¿Por qué hay más especies de plantas en unos lugares que en otros? ¿Por qué la diversidad es mayor en los trópicos? ¿Cuál es la conexión entre la biodiversidad y las condiciones ambientales? Para ayudar a responder estas preguntas, un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad de Göttingen ha reconstruido la distribución de la diversidad de plantas en todo el mundo y ha realizado predicciones de alta resolución sobre dónde y cuántas especies de plantas hay. Esto apoyará los esfuerzos de conservación, ayudará a proteger la diversidad vegetal y evaluará los cambios a la luz de las crisis climáticas y de biodiversidad en curso. Su investigación fue publicada en New Phytologist.
Con base en un conjunto de datos global único de 830 floras regionales y la distribución de 300 000 especies de plantas compiladas en la Universidad de Göttingen durante diez años, los investigadores modelaron la relación entre la diversidad de plantas y las condiciones ambientales utilizando técnicas modernas de aprendizaje automático. Al incorporar la relación de las especies entre sí, pudieron tener en cuenta la historia evolutiva de las plantas que ocurren en cada región geográfica. Luego, los modelos se usaron para predecir la diversidad de plantas de manera continua en todo el mundo considerando las condiciones geográficas y climáticas pasadas y presentes.
Los modelos capturan cómo varía la diversidad a lo largo de los gradientes ambientales y ayudan a identificar los centros globales de diversidad vegetal. El clima actual y otros factores ambientales surgieron como principales impulsores de la diversidad de plantas. Las concentraciones más altas de diversidad de plantas se pronostican en áreas tropicales ambientalmente heterogéneas como América Central, los Andes y la Amazonía, el sureste de Brasil, partes de África tropical, Madagascar, el sur de China, Indochina y el archipiélago malayo, así como algunos Regiones mediterráneas como el Cabo de África y lugares alrededor del Mar Mediterráneo. Se utilizaron técnicas modernas de aprendizaje automático y datos de distribución de planta recién compilados para diseñar los modelos. Los mapas globales resultantes de la diversidad vegetal brindan una base sólida para el monitoreo de la biodiversidad a gran escala y la investigación sobre el origen de la diversidad vegetal y respaldan futuras evaluaciones de la biodiversidad mundial y políticas ambientales.
El profesor Holger Kreft, del Grupo de Biodiversidad, Macroecología y Biogeografía de la Universidad de Göttingen, destaca: “Las predicciones globales muestran con un detalle y precisión sin precedentes cómo se distribuye la diversidad de plantas en nuestro planeta”. El Dr. Patrick Weigelt, de la Universidad de Göttingen, explica: “Saber dónde esperar un cierto número de especies en las condiciones actuales permite a los investigadores evaluar los cambios futuros debido al cambio climático y del uso de la tierra, así como identificar los impactos de la sobreexplotación y la introducción de especies invasoras”.
Chile y el Cambio Climático
Conversamos con la académica del Departamento de Botánica de la Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas, Dra. Nicol Fuentes, quien nos explicó la relevancia de este estudio para nuestro país y sus implicancias en el marco del Cambio Climático.
– ¿Por qué es importante esta investigación?
Porque muestra los mapas globales más precisos y completos de la distribución de plantas vasculares; específicamente riqueza de especies y riqueza filogenética, disponibles hasta hoy.
– Según el estudio ¿cuál sería la situación de nuestro país?
Lo que muestra este estudio es un modelo global de distribución de especies. Precisamente, el modelo captura con gran precisión cómo la diversidad varía en un gradiente ambiental y con esto identifica centros con alta concentración de diversidad de especies y riqueza filogenética en plantas.
El estudio señala que las áreas con mayor diversidad de especies y riqueza filogenética son: América Central, Sur de México, Andes Amazónicos, El Caribe, Sureste de Brasil (por nombrar áreas de Sudamérica). Estos resultados no son nuevos, ya se conocían estas áreas como centros de alta biodiversidad, pero este estudio logra generar modelos mucho más precisos de su distribución.
El territorio chileno no aparece como un área con alta diversidad de especies y riqueza filogenética de plantas a nivel global, pero esto no quiere decir que no existan áreas con alta concentración de biodiversidad en el territorio. Evidentemente, las regiones antes mencionadas poseen mayor riqueza de especies de plantas y riqueza filogenética, eso sin duda.
– ¿Cómo se visualiza el futuro global de la biodiversidad vegetal en el escenario de Cambio Climático?
Este estudio muestra que el clima actual y la heterogeneidad ambiental son los princiaples factores asociados a los patrones de distribución de la diversidad de especies y riqueza filogenética actual.
Teniendo en cuenta no solo el escenario de calentamiento global, sino también otros factores que amenazan la biodiversidad como son: las invasiones biológicas de especies, sobrexplotación de los recuersos naturales, perturbaciones antrópicas y aumento de agentes contaminantes, sin duda esto afectará (y afecta hoy en día) la diversidad y por tanto su riqueza filogenética, y de todos los grupos taxonómicos que albergan estas areas de alta diversidad.
La evidencia científica en este tema es bastante contundente, las áreas con alta diversidad de especies se deben proteger y aumentar las superficies que se destinan a su conservación, la perdida de biodiversidad es ahora y es global. La CDB (Conferencia sobre Diversidad Biologica de la ONU, COP15) esta discutiendo este mes en Montreal un nuevo plan para cambiar la forma en que los seres humanos nos relacionamos con la biodiversidad, y asi poder garantizar su protección.
Esperamos que estos resultados sean utilizados para monitorear e investigar la biodiversidad a escala global y respaldar futuras evaluaciones y políticas ambientales que se orienten en su protección.
Para saber más
Publicación original: Cai, L et al, ”Global models and predictions of plant diversity based on advanced machine learning techniques”. New Phytologist 2022, Doi: 10.1111/nph.18533
El nuevo modelo para predecir la diversidad de plantas (basado en el Inventario Global de Floras y Rasgos – base de datos GIFT) está disponible aquí: https://gift.uni-goettingen.de/shiny/predictions
Crédito: press release de la U. Göttingen. Fotografía de portada: bosque maduro de Lenga (Nothofagus pumilio) y Ñirre (Nothofagus antarctica). Parque Nacional Puyehue, Región de Los Lagos y Región de Los Ríos. Gentileza: N. Fuentes.