Cátedra de Ecología, Facultad de Agronomía, UBA Biodiversidad y Funcionamiento de los Ecosistemas III. Interacciones Tróficas y Multifuncionalidad Biodiversidad 2016 Cátedra de Ecología, Facultad de Agronomía, UBA

Efecto de la diversidad en distintos niveles tróficos H C H H P P R P O D C: carnívoros H: herbívoros P: plantas R: recursos abióticos O: detritos orgánicos D: descomponedores

Diversidad de recursos y consumidores: 3 preguntas generales ¿Cuál es el efecto de la riqueza de especies sobre la biomasa del mismo nivel trófico? ¿Cuál es el efecto de la riqueza de consumidores sobre la abundancia de un recurso? ¿Cuál es el efecto de la diversidad de recursos sobre la abundancia de consumidores?

Efectos “bottom-up” de la diversidad de plantas The Jena Experiment, Alemania La diversidad vegetal aumentó la abundancia y riqueza de consumidores en diferentes niveles tróficos aéreos y subterráneos. Scherber et al. (2010), Nature.

Los efectos de la diversidad vegetal se atenuaron hacia los niveles tróficos más altos y fueron más débiles en la red trófica subterránea. z = exponente de la función que describe la relación entre la abundancia de un grupo trófico y la riqueza de especies de plantas. Scherber et al. (2010), Nature.

Diversidad de árboles y herbivoría por insectos del dosel (meta-análisis) Diversidad reduce la herbivoria (especialistas) Diversidad aumenta la herbivoría (generalistas) Vehviläinen et al. (2007), Oecologia.

Diversidad de aves y abundancia de artrópodos del canopeo Van Bael et al. Ecology (2008)

Collard (Brassica oleracea) Diversidad de predadores y control de plagas Green pea aphid Cabbage aphid Collard (Brassica oleracea) Bugs (2 spp) Beetles (2 spp) Parasitoid wasp Snyder et al. (2006), Ecol. Lett.

Multiespecíficos (3 sp.) Múltiples depredadores: ¿efectos aditivos o multiplicativos? Sinergismo Facilitación Efectos aditivos Complementación Antagonismo Interferencia Consumo total (no. presas) Monoespecíficos (1 sp.) Sp. 1 Sp. 2 Sp. 3 Esto vale para un diseño “aditivo”; sería quizas más claro mostrarlo para un diseño “sustitutivo” … Efectos multiplicativos Multiespecíficos (3 sp.)

El Ciclo del Carbono en Ecosistemas Terrestres Fotosíntesis CO2 Hojarasca Descomposición Materia orgánica del suelo Balance C: producción - descomposición 10

Biodiversidad y descomposición de materia orgánica Tamaño del efecto Riqueza de especies Top-down Bottom-up Srivastava et al. (2009), Ecology. 11

Biodiversidad subterránea: hongos mutualistas de las plantas Los hongos micorrícicos-arbusculares (HMA) forman asociaciones simbióticas mutualistas con las raíces de 80% de las especies de plantas terrestres, actuando como extensiones de los sistemas radicales que aumentan la superficie de absorción de nutrientes minerales, especialmente fósforo. 12

Mesocosmos de pastizales post-agrícolas en USA La riqueza de hongos micorrícicos aumentó la diversidad vegetal y la productividad primaria (a–c). La mayor diversidad de hongos implicó una red de hifas más desarrollada y una mayor captura de fósforo por la vegetación (d–f). Results also indicate a mechanistic explanation for the effects of mychorrhizal-species richness on productivity and plant biodiversity. Increased AMF-species richness led to a significant increase in the length of mycorrhizal hyphae in the soil (Fig. 2d), to a decreased soil phosphorus concentration (Fig. 2e) and to an increased phosphorus content in plant material (Fig. 2f ). van der Heijden et al. (1998), Nature. **Seleccionadas aleatoriamente de un pool de 23 especies HMA** 13

Relevancia de los efectos de riqueza de especies Complementariedad vs. efecto de muestreo Escala temporal Escala espacial Multifuncionalidad

Meta-análisis de experimentos de manipulación de riqueza Promedio de monocultivos Monocultivo más productivo Efecto de la diversidad relativo (LR) al… Cardinale et al. (2006), Nature. 15

El paso del tiempo acentúa el efecto de diversidad por complementación de nichos. Se reduce la importancia del “sampling effect” Tilman et al. (2001), Science 16

Con el tiempo aumenta la importancia del efecto de la diversidad por complementación de nichos El efecto de la diversidad sobre la productividad aumentó y evidenció menor redundancia con la edad del experimento (sucesión). Reich et al. (2012), Science

Diversidad de algas, consumo de nutrientes y calidad del agua Comunidades de algas en ríos artificiales. Heterogeneidad espacial por variación en la velocidad de la corriente. Heterogeneidad temporal por frecuencia de disturbio por abrasión. Cardinale (2011), Nature

La heterogeneidad espacial y temporal del ambiente promueve la complementación de nichos Sistema heterogéneo Sistema homogéneo Cardinale (2011), Nature 19

Efectos de la diversidad: importancia de la escala espacial Hipótesis del seguro espacial Bruno & Cardinale (2008), Front. Ecol. Env. Los paisajes heterogéneos facilitan la complementación entre predadores especializados en diferentes hábitats y la compensación funcional por dispersión entre hábitats. La diversidad requerida para maximizar una función dada, aumenta con la escala espacial.

Multifuncionalidad: los ecosistemas integran muchos procesos diferentes BIODEPTH Hector & Bagchi (2007), Nature. 21

¿Cuántas especies? Variación entre procesos y entre años C Suelo Biomasa Radical N Planta Resistencia a la Invasión 1998 2000 Riqueza de Insectos 2002 Abundancia de Insectos Biomasa Aérea 2 4 6 8 10 12 14 16 Zavaleta et al. (2009), PNAS Riqueza de especies 22

SEMINARIOS

Efecto de la diversidad y calidad de la broza en la descomposición La diversidad de la hojarasca y del parche del bosque no afectaron las tasas de la descomposición (mezcla = promedio de las especies individuales). Vivanco & Austin (2008), J. Ecol.

Tanto la identidad específica de la hojarasca, como la del micrositio de incubación, determinaron las tasas de descomposición (efecto de afinidad). Vivanco & Austin (2008), J. Ecol.

Plant species richness Las micorrizas (HMA) modulan la relación diversidad–productividad Plant species richness Plant biomass (g m-2) mutualismo parasitismo Predicción: La máxima productividad será lograda con menos riqueza de especies de plantas si éstas se asocian con hongos micorrícicos. Los HMA aumentan la “redundancia” funcional. Klironomos et al. (2000), Ecol. Lett.

Biodiversidad y Servicios Ecosistémicos en ambientes marinos Worm et al. (2006), Science.

Peces e Invertebrados Marinos Estabilidad Producción Riqueza de peces marinos Ecosist. ricos (>500 spp) Ecosist. pobres (<500 spp) Todos los ecosistemas Worm et al. (2006), Science.