Archivo de marzo, 2024

Selección sexual desbocada: cuando los caminos de la seducción son inciertos

Por Gonzalo M. Rodríguez (CSIC)* y Mar Gulis

En Australia, un macho de pergolero satinado (Ptilonorhynchus violaceus) con su plumaje azulado despeja una zona de terreno, construye una especie de escenario y lo tapiza con elementos del mismo color: plumas, piedras, hojas, cristales o plásticos. A continuación, recoge ramitas secas y hace dos paredes que forman algo similar a un pasillo por el que entrar triunfante. Todo ello para deslumbrar a la hembra de su especie.

Macho de pergolero satinado (‘Ptilonorhynchus violaceus’) / Ken Griffiths

Por su parte, en Nueva Guinea y con el mismo propósito, un macho de pergolero pardo (Amblyornis inornata) construye una cabaña de ramitas techada y con aspecto de teatro. Limpia su interior con sumo cuidado para dejar únicamente la tierra a la vista y, sobre ella, va colocando montoncitos de distintos elementos coloridos que dispone como alfombras a la entrada de la pérgola.

En Sri Lanka, un ejemplar de pavo real (Pavo cristatus) despliega su cola en forma de abanico para sorprender a la hembra. Una cola llena de colores, pero aparentemente inútil para el vuelo.

Pavo real (‘Pavo cristatus’) / Jose Miguel Sanchez

Sin duda, procesos fisiológicos o comportamientos tan extravagantes como los descritos han sido seleccionados genéticamente porque provocan una fuerte influencia en las hembras. Pero, ¿por qué pasa esto? ¿Qué tienen esos comportamientos que tanto gustan a las hembras?

Un coste que es necesario asumir

Los ornamentos, los cantos, las mejores cabriolas… son rasgos que se consideran ostentosos, exagerados. Suponen tal riesgo o derroche de energía que, aparentemente, sería más lógico que no existiesen. Sin embargo, pueden explicarse por una relación coste-beneficio en el proceso de comunicación.

Desde el punto de vista del emisor, el macho en este caso, los costes radican en la emisión de la señal, mientras que los beneficios dependen de si el receptor, la hembra, responde o no a la señal enviada.

Por ejemplo, en relación con el coste, cuando el macho de ruiseñor (Luscinia megarhynchos) canta para atraer a la hembra, puede perder hasta un 10% de masa corporal por el esfuerzo que hace. Algo parecido sucede con los machos de muchas especies de lagartos, mamíferos, aves e insectos cuando destinan compuestos muy necesarios para su metabolismo a las secreciones químicas que, a modo de perfume, les permiten llamar la atención de las hembras. Es el caso de las lagartijas lusitana y carpetana (Podarcis guadarramae e Iberolacerta cyreni, respectivamente), que segregan sustancias con ácido oleico y provitamina D3, muy apreciadas por sus parejas.

Macho de lagartija carpetana (‘Iberolacerta cyreni’) / Matthijs Kuijpers

Otros costes a los que el emisor se enfrenta son más indirectos y se relacionan con el riesgo de ser detectado o atraer a individuos indeseados, como depredadores o competidores. Cuando un macho expresa una señal de colores muy llamativos para atraer a una hembra, como la cola del pavo real, asume un riesgo muy grande, ya que no solo será llamativo para la hembra sino que también puede ser visto y cazado por un depredador.

Sin embargo, todos estos costes se compensan con el beneficio que supone fecundar a la hembra. En este caso, el desgate y el riesgo valen la pena.

Cabría preguntarse por qué en los ejemplos citados es el macho el que tiene que hacer tantos esfuerzos para reproducirse. ¿Acaso la hembra no tiene el mismo interés en dejar descendencia? Sí, lo que pasa es que entre ambos sexos hay una diferencia fundamental que da lugar a un conflicto de interés: al macho le cuesta poco producir gametos, y lo hace en gran cantidad, mientras que los de la hembra son pocos y caros. Por eso, para asegurarse descendencia, el macho usa una estrategia basada en conseguir el mayor número de cópulas posibles, mientras que la hembra elige el mejor macho posible. Cantidad frente a calidad.

Cuando la selección se desboca

Lo dicho hasta aquí aclara algunas cosas, pero no acaba de explicar por qué las hembras de algunas especies prefieren machos con rasgos o comportamientos que van en detrimento de sus posibilidades de supervivencia. Para entender esto Ronald Fisher, uno de los genios de la matemática estadística y la biología del siglo XX, expuso la teoría del run-away, es decir selección desbocada.

Pongamos un ejemplo: imaginemos una población de aves en la que los machos son variables en sus rasgos y en la que el emparejamiento se hace completamente al azar, de manera que cada hembra sigue una preferencia distinta al resto. Imaginemos también que, en un momento dado, aparece un nuevo depredador que se mueve por el suelo y que los individuos con una cola más larga y que vuelan mejor consiguen escapar más a menudo de ese depredador.

¿Qué pasará? En pocas generaciones, las hembras con más descendencia serán aquellas que, aunque sea por azar, prefieran aparearse con machos con la cola más larga, porque sus crías también volarán mejor y tendrán más probabilidades de sobrevivir.

Si esa preferencia está ligada a un gen y se hereda, las hembras que elijan machos de cola larga, tendrán hijas que también los prefieran. En este caso, el rasgo del macho (cola larga) y la preferencia de las hembras se habría unido en los mismos individuos y sus genes se heredarían conjuntamente.

Los nuevos individuos se reproducirían más y tendrían más crías y, por tanto, se entraría en un proceso de retroalimentación positiva que desembocaría en que las colas de los machos serían cada vez más largas. Es decir, que ese rasgo se iría exagerando de manera desbocada (de ahí el nombre de esta teoría).

Podría llegarse a un punto en que la cola fuera tan grande que ocasionara un impedimento para la huida de ese depredador. Esto podría parar este proceso de selección, pero no necesariamente. Fisher planteaba que, aunque el rasgo ya no sea óptimo, dado que la preferencia en la hembra sigue existiendo, esos machos seguirán siendo elegidos y el rasgo continuará exagerándose.

Sin embargo, en algún momento entraría la selección natural: la cola sería tan larga que no permitiría volar al ave y los machos con este rasgo serían devorados por el depredador antes de tener oportunidad de reproducirse. Esto supondría el freno definitivo a la exageración.

Está claro que para gustos los colores, olores o sonidos. La preferencia o la atracción puede seguir derroteros muy complicados, variables e impredecibles; también en el juego de la seducción animal para observadores externos como nosotros. En cualquier caso, las preferencias que observamos hoy en las hembras de cualquier especie animal seguramente sean un reflejo del pasado, de ventajas evolutivas que se heredaron por ser beneficiosas y contribuir a incrementar la eficacia biológica de los individuos que las portaban y de aquellos con los que se emparejaban.

 

* Gonzalo M. Rodríguez es colaborador del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) y autor del libro ‘Cómo se comunican los animales’, con un podcast en Ciencia para leer.

¿Cómo influyen los bosques en el clima?

Por J. Julio Camarero (CSIC)*

Seguramente has apreciado alguna vez cómo el clima afecta a los bosques cuando, tras una sequía, una nevada, una helada o una fuerte ola de calor, algunas especies de árboles y arbustos pierden vigor, crecen menos o incluso mueren. Quizá vienen a tu memoria las fuertes olas de calor del verano del 2022, la tormenta de nieve Filomena al inicio del 2021 o las sequías de los años 1994-1995, 2005 y 2016-2017. Los árboles toleran unos márgenes limitados de temperatura y humedad del suelo y del aire, por lo que pueden morir si se superan esos umbrales vitales como consecuencia de fenómenos climáticos extremos. Pero podemos darle la vuelta a la pregunta y plantearnos si la interacción clima-bosque sucede en los dos sentidos: ¿pueden los bosques cambiar el clima? Pues bien: la respuesta a este interrogante es afirmativa. Sabemos que los bosques pueden modificar (amortiguar o amplificar) los efectos del clima sobre la biosfera y que esas modificaciones cambian según las escalas espaciales y temporales a las que se observe esta interacción.

Nimbosilva o bosque mesófilo de montaña en la Reserva de la Biosfera El Triunfo, México. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Los árboles almacenan grandes cantidades de agua y de carbono en sus tejidos, sobre todo en la madera, y conducen y transpiran mucha agua hacia la atmósfera. Esto explica que se hayan observado caídas en el caudal de los ríos en respuesta a los aumentos de la cobertura forestal a nivel de cuenca. Existen datos de este proceso en el Pirineo donde, como en el resto de la península, se ha producido un abandono del uso tradicional del territorio (cultivos, pastos, bosques) desde los años 60 del siglo pasado, cuando la mayoría de la población española emigró a núcleos urbanos. Ese abandono ha favorecido la expansión de la vegetación leñosa y propiciado que bosques y matorrales ocupen más territorio y retengan más agua, la llamada ‘agua verde’, a costa de reducir el caudal de los ríos, la llamada ‘agua azul’.

Hayedo y río (Cataluña). / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Pero tampoco podemos ignorar que al aumentar las temperaturas la vegetación transpira más y se evapora más agua. Ese aumento de temperaturas incrementa también la demanda de agua por parte de grandes usuarios como la agricultura, a veces centrada en cultivos que requieren mucha agua, y esto contribuye a que los caudales de los ríos y el nivel freático de los acuíferos desciendan. Por tanto, a escalas locales se ha comprobado cómo la reforestación conduce a un menor caudal de los ríos. Sin embargo, la historia cambia bastante a escalas espaciales más grandes.

Según la teoría de la bomba biótica, los bosques condensan la humedad y con ello impulsan los vientos y por tanto la distribución de la humedad en el planeta. (1) Si talamos los bosques tropicales, el mecanismo de la bomba biótica se altera y las precipitaciones se trasladan a la costa y en zonas tropicales (2). Según esta teoría los bosques extensos y diversos permiten captar y generar precipitación tierra adentro, especialmente cerca de la costa (3). / Irene Cuesta (CSIC)

Bomba biótica y bosques tropicales

A escalas regionales y continentales, gracias a un mecanismo llamado bomba biótica, la evapotranspiración de los bosques aumenta los flujos de humedad atrayendo más aire húmedo. Esta teoría defiende que los bosques atraen más precipitaciones desde el océano, tierra adentro, mientras generen suficiente humedad a nivel local. Fueron Anastassia Makarieva y Víctor Gorshkov, del Instituto de Física Nuclear de San Petersburgo (Rusia), quienes propusieron la hipótesis de la bomba biótica en 2006. Además, sugerían reforestar algunas zonas para hacerlas más húmedas aumentando así la precipitación y el caudal de los ríos. La bomba biótica explica en gran medida la existencia de las elevadas precipitaciones y los grandes bosques en las cuencas tropicales más extensas, como las de los ríos Amazonas y Congo. Por tanto, nos alerta sobre la posible relación no lineal entre deforestación y desertificación ya que, según esta teoría, una región o un continente que cruzara un determinado umbral de deforestación podría pasar muy rápidamente de condiciones húmedas a secas.

Bosque nublado en Cundinamarca, Colombia. / Juan Felipe Ramírez (Pexels.com)

También se observan grandes diferencias en la relación clima-bosque entre los distintos biomas forestales. Los bosques tropicales pueden mitigar más el calentamiento climático mediante el enfriamiento por evaporación que los bosques templados o boreales. Además, los bosques templados tienen una gran capacidad de captar dióxido de carbono de la atmósfera, reduciendo en parte el calentamiento climático causado por el efecto invernadero. Sin embargo, si el calentamiento climático favorece la expansión de bosques boreales en las regiones árticas favoreciendo su crecimiento y reproducción, la pérdida de superficie helada disminuirá el albedo (el porcentaje de radiación solar que cualquier superficie refleja), ya que los bosques reflejan menos radiación que la nieve y, en consecuencia, aumentarán las temperaturas en esas regiones frías. Además, gran parte del carbono terrestre se almacena en suelos y turberas de zonas frías, que podrían liberarlo si aumentan las temperaturas, con el consiguiente impacto sobre el efecto invernadero, generando más calentamiento a escala global.

Nubes sobre bosque templado en el Bosque Nacional Tongass, Alaska. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

A nivel global, nuestro conocimiento de las interacciones entre atmósfera y biosfera proviene de modelos, pero nos faltan aún muchos datos para mejorar esas simulaciones y saber cómo interaccionan el clima y los bosques con los ciclos del carbono y del agua. Por ejemplo, no sabemos cómo los bosques boreales y tropicales responden a la sequía y al calentamiento climático en términos de crecimiento y retención de carbono. Necesitamos más investigación para mejorar esas predicciones en el contexto actual de calentamiento rápido.

Picogordo amarillo (‘Pheucticus chrysopeplus’) y bromelias bajo la lluvia, nimbosilva o bosque nuboso Reserva de la Biosfera El Triunfo, México. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Todos los papeles que juegan los bosques como reguladores del clima a escalas locales, regionales y continentales, pueden verse comprometidos si la deforestación aumenta en algunas zonas, especialmente los bosques tropicales, o si extremos climáticos como las sequías reducen el crecimiento de los árboles y los hacen más vulnerables causando su muerte, como observamos en la cuenca Mediterránea y en bosques de todos los continentes.

Pinos rodenos o resineros (‘Pinus pinaster’) muertos en un bosque situado cerca de Miedes de Aragón (Zaragoza) tras la sequía de 2016-2017. En primer plano, las encinas (‘Quercus ilex’), árboles más bajos, apenas mostraron daños en sus copas. / Michele Colangelo

* J. Julio Camarero es investigador en el Instituto Pirenaico de Ecología (IPE) del CSIC.

**Ciencia para llevar agradece especialmente al fotógrafo Luis F. Rivera Lezama por su generosa colaboración con las imágenes que acompañan al texto.

Ellas también ilustran Botánica

Por Esther García Guillén (CSIC)*

La ilustración botánica es una de las disciplinas más representativas de la alianza entre el arte y la ciencia. Uno de los objetivos del artista es expresar la belleza, pero en el caso del dibujo botánico, se une a este propósito el interés científico: representar los caracteres propios del vegetal con rigor y fidelidad. Forma, color, proporción, flores, frutos y hojas, entre otros detalles relevantes, se plasman en el dibujo botánico con una intencionalidad científica: caracterizar la especie vegetal representada. El resultado final, a menudo, logra combinar ambas necesidades, la perfección artística ajustada a los estándares científicos, a fin de construir y divulgar el conocimiento sobre plantas y hongos.

En España, en el siglo XVIII destacaron los artistas botánicos que participaron en las expediciones científicas, en las que dibujaban del natural las plantas de los territorios explorados. No será hasta el siglo XX y XXI, cuando veremos cómo tres mujeres, artistas botánicas, brillan con nombre propio: Paula Millán y Alosete, Victoria del Val Chicharro y Marta Chirino Argenta.  

Pioneras invisibles

La mención más antigua que hemos localizado, sobre la participación de mujeres en la ilustración científica de plantas en España, nos remite a 1788, cuando se convocó en Madrid un concurso para el grabado de los dibujos que debían ilustrar la publicación de la Flora del Perú. Uno de los proyectos presentados proponía formar alumnas de la Casa de los Desamparados de Madrid en el iluminado, o coloreado a mano, de las estampas grabadas para esta gran obra.

En el proyecto se resaltaba la economía de esta medida, ya que a alguna de las discípulas más adelantadas “podrán señalársele de cuatro a cinco reales diarios por su trabajo que, si se hiciera por un hombre, aun con menos aseo y delicadeza, ganaría de diez a quince o veinte”. También se mencionaba que la formación recibida, permitiría a estas alumnas trabajar después por su cuenta desarrollando esta labor, el iluminado, que “en todos los países extranjeros se ha reputado ocupación propia de mujeres”.

No sabemos si estas alumnas u otras mujeres intervendrían finalmente en las publicaciones botánicas españolas de la época, iluminando las estampas, ya que este trabajo no era reconocido y apenas mencionado en la documentación, pero sí podemos afirmar que no intervinieron en el dibujo y el grabado botánico, una labor para la que se seleccionaron solo artistas varones y vinculados a la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando.

Cipriana Álvarez: la abuela de Machado

Como excepción, en el Archivo del Real Jardín Botánico (RJB, CSIC) se conserva una acuarela de principios del siglo XIX, que representa un alga (Fucus sp.) con la inscripción “Miss Pérez pinxit” de mano de Simón de Rojas Clemente, profesor del Jardín y que podríamos considerar como el dibujo científico más antiguo atribuido a una artista española en este archivo.

Más tarde, en 1860, Cipriana Álvarez de Durán pintó las variedades de vid de Andalucía que su marido, el catedrático Antonio Machado Núñez, enviaba desde Sevilla al director del Real Jardín Botánico. Álvarez de Durán, pintora, escritora y considerada la primera estudiosa del folklore español, será sobre todo recordada por la huella magistral que dejó en su hijo, y en sus afamados nietos, Antonio y Manuel Machado.

Olea europaea ‘regalis’. 1860. Cipriana Álvarez de Durán (atribuido). Archivo del Real Jardín Botánico, CSIC.

Paula Millán: la primera profesional en ilustración

La primera mujer que ejerció de forma profesional la ilustración científica de plantas y hongos en España, fue Paula Millán y Alosete (1899-1979). Madrileña, hija de un popular pintor local vinculado a la facultad de Medicina de Madrid, desde niña recibió una esmerada formación artística, que culminó con su ingreso en la escuela de la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando. Ocupó la plaza de auxiliar artístico en el Real Jardín Botánico, que había ganado por oposición en 1933. Antes, ya había expuesto en la mayoría de las galerías madrileñas y fue una artista habitual en las exposiciones nacionales de Bellas Artes. En el dibujo científico, destacan sus trabajos para la flora endémica española y sus ilustraciones de plantas vasculares, criptógamas y hongos, en las que trabajó dirigida por los investigadores e investigadoras del Real Jardín Botánico hasta su jubilación en 1969.

 Juan Luis Castillo, uno de los grandes artistas botánicos españoles, reivindicaba su obra y su figura en el año 2000: “sus trabajos exhiben una combinación de meticulosidad, precisión, conocimiento botánico y dominio artístico de las técnicas que utiliza. Todas estas cualidades la sitúan en uno de los puntos más altos de la ilustración botánica contemporánea”. Se conservan cerca de mil dibujos botánicos realizados por Paula Millán en el Archivo del Real Jardín Botánico. Muchos de ellos ilustraron las publicaciones científicas de la institución a lo largo del siglo XX.

Centaurea lagascana. 1966, Paula Millán. Archivo del Real Jardín Botánico, CSIC.

María Victoria del Val: ‘preparadora’ en el Real Jardín Botánico

También, en el Real Jardín Botánico se formó como artista botánica María Victoria del Val Chicharro (1922-2005). Victoria del Val realizó su bachillerato en el instituto de San Isidro y en el Instituto Escuela, actual Isabel la Católica, pero no recibió formación artística específica. Entre 1948 y 1958, trabajó como “preparadora”, o ayudante de investigación, en el Real Jardín Botánico a las órdenes de Paula Millán, quien ejercería una gran influencia en su trabajo. Se conservan 105 de sus dibujos de plantas vasculares realizados sobre especímenes de herbario, realizados a tinta, de una gran calidad y minuciosidad en los detalles. Su figura ha sido reconocida muy recientemente y gracias a la intervención de su hijo Ismael, quien ha colaborado en recuperar su lugar entre las artistas pioneras de la ilustración botánica española.

A finales del siglo XX y en el siglo XXI destaca la artista botánica, Marta Chirino Argenta, nacida en Madrid en 1963 y también vinculada al Real Jardín Botánico. Bióloga y formada en la facultad de Bellas Artes de la Universidad Complutense de Madrid, combina en su obra su conocimiento de ambas disciplinas. Su depurada técnica y elegante expresividad artística han contribuido al conocimiento de la flora terrestre y acuática de nuestro país. La madurez de su carrera como dibujante científica ha sido refrendada por los premios concedidos por prestigiosas entidades internacionales, especializadas en el arte botánico. La inspiración, disciplina y el domino de la técnica de esta artista se plasman en preciosas obras de arte científico.

Nymphaea alba, Nuphar luteum. 2014. Marta Chirino Argenta. Cortesía de la artista.

Esta primavera podemos disfrutar de las obras de arte botánico de estas artistas, junto a otras realizadas por mujeres de todas las épocas, en la Exposición “Ellas ilustran Botánica” que se puede visitar en Madrid, en el Pabellón Villanueva del Real Jardín Botánico, hasta el 19 de mayo de 2024.

* Esther García Guillén es conservadora del Archivo del Real Jardín Botánico del CSIC.