Dinámicas ecoevolutivas

La evolución rápida juega un papel significativo en la configuración de los procesos ecológicos dentro de las poblaciones y comunidades, ya que la retroalimentación ecoevolutiva permite el mantenimiento y la persistencia de la variación de rasgos en una especie porque altera la dinámica de la población y la comunidad. ^{[ 3 ] [ 17 ]} Cuando la dinámica de la población se ve afectada por la variación en los rasgos hereditarios, en pocas generaciones puede cambiar la fuerza y ​​la dirección de la selección natural que actúa sobre los rasgos. ^{[ 3 ] [ 13 ]} La dinámica de la población también se ve afectada por el paisaje del ambiente en el que vive una especie. El paisaje puede influir en la distribución de la variación genética dentro de una población porque altera las frecuencias génicas . El cambio en las frecuencias génicas resulta en un cambio en los rasgos fenotípicos, que determinan la reproducción y la supervivencia de un organismo, y los cambios evolutivos afectan la dinámica de la población. ^{[ 1 ]} La dinámica ecoevolutiva también es evidente a nivel de comunidad. ^{[ 3 ]} La evolución a corto plazo puede afectar la velocidad a la que los organismos se adaptan a ambientes fluctuantes, y la tasa de evolución puede remodelar la estructura de la comunidad. ^{[ 3 ] [ 17 ]} Un ejemplo de dinámica ecoevolutiva en poblaciones y comunidades es cuando dos especies interactúan. En un sistema depredador-presa, la retroalimentación ecoevolutiva resulta en la oscilación de las densidades de población a medida que fluctúa la selección de rasgos. ^{[ 3 ] [ 8 ]} El cambio evolutivo en una especie puede impulsar el cambio en los rasgos heredables y la demografía en la otra especie, lo que a su vez puede afectar a la primera especie. ^{[ 8 ]} Se han utilizado quimiostatos de rotíferos y algas para observar la evolución rápida que altera las interacciones depredador-presa. Yoshida et al. ^{[ 13 ]} compararon cultivos de rotíferos combinados con múltiples clones de algas con cultivos de rotíferos combinados con un solo clon. La variación en las defensas contra el consumo en los genotipos de algas influye en la tasa de crecimiento y la densidad de población de los rotíferos, lo que retroalimenta para alterar las frecuencias génicas en las algas. En las algas de un solo clon, la evolución de la presa se inhibió debido a la falta de variación. La falta de evolución adaptativa en el único clon impidió la retroalimentación ecoevolutiva en el sistema depredador-presa. ^{[ 4 ]}

Aunque la dinámica ecoevolutiva se ha documentado con éxito mediante modelos y estudios de laboratorio, ha sido difícil investigarla en sistemas naturales. ^{[ 13 ]} Resulta especialmente más complejo estudiar la dinámica evolutiva y ecológica en un ecosistema debido a la gran cantidad de especies y las complejas interacciones que lo componen. ^{[ 8 ]} La constatación de que la evolución rápida puede alterar los procesos ecológicos ha llevado a los investigadores a adoptar un enfoque ecoevolutivo al observar las consecuencias del rápido cambio evolutivo en los ecosistemas contemporáneos. ^{[ 8 ]} La idea de estudiar la evolución en ecosistemas completos se remonta a la década de 1920. ^{[ 18 ]} Se planteó la hipótesis de que la evolución mediante selección natural operaría para lograr el máximo flujo de energía a través de un ecosistema. Desde entonces, se ha seguido avanzando hacia la fusión de la ecología de los ecosistemas y la evolución, y los estudios han revelado el impacto que la evolución tiene en la ecología de los ecosistemas y viceversa. En un ecosistema, las interacciones entre los individuos y su entorno pueden impulsar cambios en la evolución. Debido a la complejidad de los ecosistemas, los organismos experimentan múltiples interacciones en su entorno, y estas interacciones pueden cambiar indirectamente las presiones selectivas que se ejercen sobre ellos. ^{[ 8 ]} Las presiones selectivas conducen a la variación genética y fenotípica, que influye en variables del ecosistema como la descomposición , el ciclo de nutrientes y la productividad primaria . ^{[ 4 ]} Un ejemplo de variables del ecosistema influenciadas por la evolución es un experimento de mesocosmos con guppies de Trinidad. La presión de depredación en un entorno causó cambios evolutivos en los rasgos de la historia de vida de los guppies, lo que afectó los procesos del ecosistema. ^{[ 4 ]} Los guppies que viven en un entorno con alta depredación hacen que los peces nazcan con mayor frecuencia y tengan crías más pequeñas. Estas crías también maduran a una edad más temprana y a un tamaño menor que los guppies que viven en un entorno con baja depredación. Las poblaciones con más guppies y más pequeños aumentaron la cantidad de nitrógeno y fósforo en el reservorio de nutrientes de un ecosistema, lo que aumentó la biomasa de algas. El aumento de la biomasa de algas influye en la evolución de otros rasgos de los guppies. Por lo tanto, los cambios evolutivos en los rasgos de la historia de vida de los guppies de Trinidad causados ​​por la depredación dieron lugar a efectos ecológicos a nivel de comunidad y ecosistema, que influyen en la evolución de otros rasgos de los guppies ^{.4 ]} Otra hipótesis sobre la dinámica ecoevolutiva en los ecosistemas implica la evolución delas redes tróficas.Los científicos comenzaron a estudiar la evolución de las redes tróficas en los ecosistemas mediante el uso demodelos de simulaciónpara comprender la estructura y función de los ecosistemas actuales. Los resultados de sus modelos conducen a la generación de redes tróficas similares a las que ya existen. ^{[ 8 ]}