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Del Risco Torres A A (2024): Relación entre la diversidad de visitantes florales de las plantas exóticas con su parentesco filogenético con la flora nativa: Perspectiva desde la red de interacciones bióticas de Bogotá, D.C.. v1. Jardín Botánico de Bogotá "José Celestino Mutis". Dataset/Occurrence. http://catalogador.jbb.gov.co:8090/app/resource?r=001_bio-rrbb_sc_2023015

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Acertijo Naturalista de Darwin; Distancia filogenética; Flora no nativa; Red de Interacciones; Visitas florales; Occurrence; Observation

La delimitación espacial corresponde a toda el área del Distrito Capital

La cobertura taxonómica abarca artrópodos, moluscos y cordados.

El Jardín Botánico de Bogotá tiene como misión contribuir a la conservación de la flora del bosque altoandino y páramo, a través de tres procesos de gestión del conocimiento: Generación, apropiación y aplicación. Para la generación del conocimiento, la Subdirección Científica se hace responsable de aumentar la capacidad institucional para la gestión del conocimiento en conservación, restauración y uso sostenible de la flora en áreas de la estructura ecológica y de interés ambiental en la ciudad región, en el marco del Plan de Desarrollo "Un nuevo contrato social y ambiental para la Bogotá del siglo XXI". El Jardín Botánico desde su fundación ha fortalecido su capacidad investigativa sobre estos tres componentes de gestión del conocimiento: Conservación, restauración ecológica y uso sostenible, y lo ha hecho desde 1992 con los recursos del Distrito Capital, como establecimiento público del orden descentralizado de la Alcaldía Mayor de Bogotá D.C. A la fecha, cuenta con un acervo informativo que le ha permitido analizar y dar respuestas parciales a las complejas problemáticas ecológicas del Distrito, con énfasis en la flora. A través de su historia, ha determinado el desarrollo de sus investigaciones utilizando diferentes estrategias de vinculación del personal científico y técnico, así: Vinculación directa de sus investigadores o relación con un tercero en calidad de investigador. En este análisis de alternativas se propone realizar un balance de la vinculación directa del personal al Jardín Botánico, para avanzar en sus procesos de investigación, comparado con la experiencia con un ente académico de trayectoria Nacional, quien para el desarrollo de los mismos estudios propuestos por entidad determina un incremento en los costos correspondiente al 30%. Por ampliar la explicación, si un proceso de investigación en el campo de la conservación, tiene un valor promedio para el Jardín Botánico de $100.000.000 de pesos m/cte., lo cual incluye mano de obra calificada y no calificada, equipos, materiales, transporte, entre otros costos directos e indirectos; comparativamente el ente académico externo incrementa esos costos en 30%, para un total de $130.000.000 de pesos m/cte. En términos de los resultados, tanto el Jardín Botánico como el ente académico externo, generan un producto de calidad para la ciudad. En cuanto al tema administrativo, el Jardín Botánico incurre en un trabajo administrativo adicional a la investigación. En ese caso, este proyecto analiza dos alternativas: Alternativa 1. El desarrollo de los procesos de investigación en conservación, restauración ecológica y uso sostenible de la flora de los ecosistemas del Distrito Capital y la región, en cumplimiento de su misión a través de sus propios recursos científicos, técnicos y administrativos. Alternativa 2: El Jardín Botánico terceriza la generación de conocimiento, a través de la contratación de un ente académico que desarrolle la investigación en sus tres ejes temáticos misionales, minimizando el desgaste administrativo. Producto de este análisis, el Jardín Botánico determina la selección de la Alternativa 1, ya que además de los argumentos financiero y administrativos, anteriormente expuestos y que determinan una mayor eficiencia en el manejo de los recursos, se busca como producto final para la entidad, la acreditación como centro de investigación del país y la recategorización de su actual grupo de investigación B, a través del cumplimiento de sus actividades de ciencia, tecnología e innovación (CTI), e investigación y desarrollo.

O pessoal envolvido no projeto:

El muestreo corresponde a registros realizados (mas no potenciales) de la Red de Interacciones Bióticas de Bogotá D.C.

Descrição dos passos do método:

1. La muestra de estudio del presente proyecto, que fue obtenida en su totalidad de la Red de Interacciones Bióticas de Bogotá, D.C., corresponde a los registros que involucren visitas florales de plantas con flor (angiospermas) de interacciones presentes en la base de datos que estén documentados para el sitio de estudio (el área de Bogotá D.C.), mas no para interacciones potenciales (i.e. interacciones entre dos taxones que presentan ocurrencia en el Distrito Capital, pero que hayan sido documentadas por fuera de esta área).
2. Selección de especies de plantas no nativas La selección de especies no-nativas se llevó a cabo usando la base de datos de la Red de Interacciones Bióticas de Bogotá D.C. (Del Risco et al. 2022) con fecha de corte del 16/08/2023. En esta base, se realizó un filtro en las pestañas de Taxones seleccionando la categoría de “Nativa” en el campo de “Origen Biogeográfico”, y “Magnoliopsida” en el campo de “Clasificación Superior”, esto último para seleccionar únicamente las especies vegetales con flor y por lo tanto con potencial de atraer visitantes florales, dado que Magnoliopsida representa el nombre formal de las angiospermas. Los taxones resultantes de este filtro fueron posteriormente seleccionados en un filtro en el campo de “Taxón 1” de la pestaña de interacciones. Posteriormente, se aplicó un filtro en el campo de “Reportado para Bogotá” seleccionando la categoría “SÍ”, con el fin de excluir las interacciones potenciales dentro del distrito y únicamente incluir las reportadas empíricamente, y luego se seleccionó la categoría “Visita Floral” en el campo de “Título de la interacción”. Adicionalmente, se excluyeron taxones no determinados a especie, debido al potencial que tienen de presentar pseudo-réplicas. Por ejemplo: la especie de planta Abutilon sp. puede presentar dos visitantes florales distintos soportados por fuentes distintas. Esto puede interpretarse como si este taxón presentara una diversidad de visitas de 2, sin embargo, debido a su indeterminación específica, puede tratarse también de dos especies distintas del género Abutilon en donde cada una de ellas presenta una interacción. Tras esta exclusión de indeterminados específicos, los taxones resultantes de estos filtros fueron los incluidos para el análisis final.
3. Diversidad de visitas florales Los registros resultantes del filtro mencionado anteriormente fueron agrupados de acuerdo con el nombre presentado en el campo de Taxón 1, y para una misma especie se realizaron conteos de cuántas especies de taxones distintos en el campo de Taxón 2 tienen interacciones reportadas. Se llevó a cabo un proceso adicional de exclusión de taxones de visitantes solo cuando se encontraron taxones indeterminados supraespecíficos, y presentaron a su vez otros taxones hijos de estos con mayor especificidad taxonómica con interacciones con el mismo Taxón 1. Esto con el objetivo de eliminar cualquier caso de potenciales pseudo-replicas. De acuerdo con los objetivos del estudio y siguiendo el razonamiento de las hipótesis planteadas, solo se evaluaron las interacciones de visitas florales de taxones animales nativos. Por lo tanto, se excluirán de los conteos de visitas florales aquellos taxones animales en el campo del Taxón 2 que en la pestaña de taxones de la base de datos tengan la categoría de “No nativa” en el campo de “Origen Biogeográfico”. Esto implica que algunos taxones de plantas no nativas presentaran una diversidad de visitas florales de 0, en el caso en que, por ejemplo, solo sean visitadas por taxones no nativos como Apis mellifera o Eristalis tenax.
4. El hecho de incorporar plantas no nativas con valores de 0 para la variable de diversidad de visitantes tiene una implicación que en primera instancia parecería problemática. Debido al proceso de selección por filtros descritos en esta sección, muchas otras especies de plantas angiospermas no nativas que en teoría tienen diversidad de visitantes de 0 estarían siendo excluidas. Un ejemplo de ello son todas aquellas plantas no nativas que se encuentran en la base de datos, pero que solo presentan interacciones que no involucran visitas florales (e.j. aquellas que solo presentan interacciones de epibiosis o herbivoría), y que consecuentemente quedan por fuera en el filtro por Título de Interacción. Sin embargo, se considera que esta exclusión es más bien ventajosa de acuerdo con el objetivo de la investigación, puesto que los filtros están garantizando que queden idealmente las plantas con flor que tengan potencial de visitas, aunque no presenten ni un visitante floral nativo. El hecho de que solo sean visitadas por taxones no nativos como Apis mellifera garantiza que sus flores tienen la capacidad biológica de atraer animales, en contraste con otras especies de plantas cuyas flores simplemente no tienen la capacidad de atracción de visitantes no por su condición de nativa o no nativa, sino porque su estrategia de polinización es abiótica (i.e. viento o agua) y no producen recursos de recompensas (i.e. néctar) o no presentan pistas sensoriales para atracción de animales (color, morfología o emisión de volátiles que activen la quimiorrecepción de animales).
5. Identificación de taxones nativos más cercanos La estimación de la distancia filogenética de cada uno de los taxones de plantas no nativas seleccionadas por los filtros descritos se realizó en primera instancia identificando qué taxon o taxones nativos representan sus parientes más cercanos entre el conjunto de especies nativas reportadas para Bogotá, el cuál fué consultado en el listado generado por Fajardo et al. (2020). Una vez identificados los potenciales taxones nativos más cercanos que comparten el mismo género o familia de la planta no-nativa evaluada, se realizaró una búsqueda exhaustiva en la literatura primaria por medio de Google Scholar, con el fin de encontrar reconstrucciones filogenéticas de los grupos en cuestión que incluyan estos taxones candidatos. Cuando se encontraron varios estudios filogenéticos para el mismo grupo de organismos con hipótesis topológicas distintas, se priorizó aquellas reconstrucciones que 1) emplean un mayor número de loci, y 2) empleen métodos coalescentes, seguido por métodos basados en modelos, dándoles prioridad sobre métodos más simples como máxima parsimonia o neighbor-joining.
6. Estimación de la distancia filogenética Posterior a la identificación de los taxones nativos más cercanos para cada planta no-nativa, la distancia filogenética entre estos fue medida en términos de tiempo de divergencia (i.e. edad del ancestro común más reciente entre ambos taxones). A pesar de que se han realizado varias estimaciones de tiempos de divergencia para distintos grupos de plantas en diversos estudios publicados en la literatura científica que hipotéticamente podrían consultarse para asignar valores de distancia necesarios para esta investigación, estas estimaciones pueden no ser congruentes entre estudios debido a que se emplean distintos marcadores moleculares y distintos puntos de calibración fósiles. Por esta razón, los tiempos de divergencia se estimaron directamente en este proyecto de investigación, empleando los mismos loci de base y los mismos puntos de calibración para una misma filogenia que incluyó todos los taxones seleccionados en los puntos anteriores, de tal manera que los datos de distancia filogenética obtenidos fuesen congruentes y comparables entre sí. Con el fin de tener una guía para la estimación de los tiempos de divergencia descrita a continuación, se realizó esquemáticamente una filogenia entre las especies de plantas no-nativas junto con sus taxones nativos más cercanos utilizando exactamente las mismas fuentes que se indagaron para la selección de estos taxones nativos mas cercanos. Los nodos de esta filogenia esquemática y sintética fueron marcados para que sirvieran como puntos de referencia, y los nombres de los taxones en las terminales fueron marcados con códigos de color para facilitar los siguientes procesos. Se descargaron secuencias de los loci más comúnmente empleados en botánica sistemática (matK y rbcL) de la base de datos de GenBank para los taxones en cuestión, y estas fueron alineadas usando el software AliView. Se estimó el mejor modelo de substitución nucleotídica usando jModelTest, y finalmente se realizó la reconstrucción filogenética y la datación de la misma usando BEAST, asegurándose de forzar la topología de la filogeniasintética. Se usaron los tiempos de divergencia obtenidos de Janssens et al. (2020) como calibraciones secundarias, empleando un modelo de reloj molecular relajado no correlacionado, un modelo de árbol de especiación de Yule, y corriéndolo por 50.000.000 generaciones. El árbol resultante se consolidó usando el software TreeAnotator, en donde se descartó el 10% de los primeros árboles obtenidos como Burn-In. Este fué finalmente visualizado usando FigTree, en donde se buscó la edad de los nodos que representan los tiempos de divergencia entre pares de taxones que fueron finalmente anotados, para contrastarse con los datos de diversidad de visitantes.
7. Incorporación de abundancia de especies vegetales Una potencial fuente de error al evaluar las posibles relaciones entre diversidad de visitantes florales y distancia filogenética es la abundancia de las especies vegetales a lo largo del área de estudio. Es bien sabido que las especies de plantas que ocurren en la zona del Distrito Capital pueden presentar abundancias contrastantemente diferentes, desde ejemplares del arbolado urbano extensamente sembrados como urapanes (Fraxinus uhdei; SIGAU 2023), hasta taxones que solo han sido colectados o documentados escasas veces, como Centaurea cyanus (Muñoz, com. pers.). Consecuentemente, se especula que las especies con mayor abundancia tienen una probabilidad mayor de ser muestreadas tanto en los estudios de literatura que fueron revisados, como en el material multimedia que documenta interacciones para la conformación del conjunto de datos de la Red de Interacciones bióticas de Bogotá (Del Risco et al. 2022). Este artefacto de muestreo podría entonces enmascarar cualquier posible asociación entre las variables de interés para este estudio, y por esta razón cualquier análisis debe tener en cuenta algún indicador directo o indirecto de abundancia para corregir cualquier potencial efecto que esta pueda tener. Con el fin de incorporar y corregir por esta variable, se realizó una búsqueda para cada una de las especies vegetales no nativas seleccionadas en los tres herbarios principales del área de estudio que tienen sus colecciones digitalizadas y disponibles en línea: el Herbario del Jardín Botánico de Bogotá (JBB), el Herbario Nacional Colombiano (COL), y el Herbario Forestal (UDBC). Adicionalmente, se incorporaron los datos de observaciones totales para cada especie de la iniciativa de ciencia ciudadana iNaturalist. Para todos estos casos, se realizó un filtro de búsqueda que restringiera las muestras y observaciones al área de Bogotá, D.C. Los conteos de colectas entre los tres herbarios y las observaciones de iNaturalist se sumaron para obtener un total, y este valor fue usado como una aproximación indirecta a la abundancia relativa de las especies vegetales del Distrito Capital, bajo la premisa que entre más abundante sea un taxón, mayor probabilidad tendrá de ser colectado en determinada área y de estar representado en las principales colecciones biológicas de la zona.
8. Análisis de la información Antes de explorar las posibles relaciones estadísticas entre los datos de diversidad de visitas florales y las distancias filogenéticas, se puso a prueba el posible efecto que tiene la abundancia de especies en la zona de estudio sobre los datos de diversidad de visitas florales. Para esto, se realizó una prueba de correlación de Spearman entre estas dos variables usando el software R, debido a la no-normalidad que presentaban los datos para todas sus variables (prueba de Shapiro-Wilk, resultados no mostrados). Se extrajeron los valores residuales de la correlación entre visitantes y abundancia, y estos fueron usados en una nueva correlación de Spearman usando los residuales (que en este caro representarían la diversidad de visitantes corregido por abundancia) contra la distancia filogenética.