Efectos de la temperatura en la fotosíntesis de los árboles tropicales: comprensión del papel de la sequía y la aclimatación
Los bosques tropicales albergan una biodiversidad increíble y, al captar y almacenar grandes cantidades de carbono de la atmósfera, desempeñan un papel importante en la mitigación del cambio climático antropogénico. Dado que se prevé que las temperaturas aumenten significativamente durante el presente siglo, será importante comprender cómo afectará el aumento de las temperaturas a las funciones básicas de los árboles tropicales que permiten a los bosques prestar importantes servicios de biodiversidad y del ciclo del carbono. En el laboratorio de Biología Forestal estudiamos los efectos de la temperatura en la fotosíntesis, la respiración, la supervivencia de las hojas y la reproducción de las plantas. En este proyecto, el objetivo es establecer cómo afecta la temperatura a la absorción de carbono en la fotosíntesis.
Vinculando el comportamiento, la genética y la fisiología para descubrir la base de la diversidad sexual en los colibríes
La capacidad de una especie para adaptarse a un entorno cambiante depende de la diversidad dentro de sus miembros. ¿Cuál es la base de la diversidad a nivel genético, fenotípico y conductual? ¿Cómo se mantiene esta diversidad en las poblaciones a pesar de la selección? Estudiamos los fenotipos sexuales de los colibríes como una vía para investigar estas preguntas.
Comparación del crecimiento y desarrollo de juveniles del tiburón martillo Sphyrna lewini en el Golfo de Panamá y el Golfo de Chiriquí
Los tiburones martillo comunes (Sphyrna lewini) son depredadores importantes en los ecosistemas marinos tropicales de todo el mundo, pero son altamente vulnerables a la sobrepesca. En Panamá, Sphyrna lewini es el tiburón más comúnmente capturado en las pesquerías artesanales, con una alta proporción de la captura compuesta por neonatos y juveniles. Esta amenaza tiene serias implicaciones para la sostenibilidad de sus poblaciones, lo que motiva esfuerzos de manejo. Para establecer objetivos efectivos de cosecha sostenible, se necesita información adicional sobre las tasas de crecimiento y edad de S. lewini, especialmente durante sus primeras etapas de vida, cuando es particularmente vulnerable a la captura por las pesquerías.
Curaduría de las colecciones arqueológicas históricas del STRI
El Laboratorio de Arqueología de Naos del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) alberga miles de cajas con materiales arqueológicos (restos faunísticos, cerámica, líticos y sedimentos), así como restos humanos arqueológicos que comprenden más de 600 individuos. Como una de las colecciones arqueológicas más grandes y diversas de Panamá, el análisis continuo de estos materiales ha proporcionado oportunidades de aprendizaje fundamentales para estudiantes y jóvenes investigadores tanto locales como internacionales, además de mejorar significativamente el conocimiento sobre las poblaciones humanas prehispánicas de Panamá y sus entornos. Sin embargo, debido a la expansión de estas colecciones arqueológicas a lo largo de varias décadas, la necesidad de mantenimiento y curaduría especializada se ha vuelto crítica. Este proyecto busca abordar esta necesidad mediante la mejora del inventario físico y digital, la organización y la preservación de las colecciones arqueológicas del STRI.
Usando el registro fósil para explorar la relación entre la salud del arrecife y las comunidades de tiburones del Pacífico Panameño bajo un clima cambiante
Los tiburones de arrecife son esenciales para la salud del ecosistema. No obstante, estos animales se enfrentan a una disminución global drástica a causa de la pesca industrial. Las metas actuales de conservación se encuentran basadas en estudios de poblaciones de tiburones ya amenazadas por la presencia humana, dificultando nuestra comprensión de la disminución poblacional de tiburones y la urgencia de la recuperación de las comunidades. El registro fósil puede proporcionar el contexto histórico que falta para reconstruir con mayor precisión las líneas bases de conservación, entender los cambios poblacionales a través del tiempo, y apoyar en políticas futuras de manejo de vida silvestre.
Reconstrucción paleoecológica de comunidades de tiburones en el Pacífico panameño a lo largo de milenios usando dentículos dermales fósiles
Los tiburones de arrecife son esenciales para la salud del ecosistema. No obstante, estos animales se enfrentan a una disminución global drástica a causa de la pesca industrial. Las metas actuales de conservación se encuentran basadas en estudios de poblaciones de tiburones ya amenazadas por la presencia humana, dificultando nuestra comprensión de la disminución poblacional de tiburones y la urgencia de la recuperación de las comunidades. El registro fósil puede proporcionar el contexto histórico que falta para reconstruir con mayor precisión las líneas bases de conservación, entender los cambios poblacionales a través del tiempo, y apoyar en políticas futuras de manejo de vida silvestre.
Mutualismo obligatorio de las hormigas con las acacias y la evolución de nuevas estrategias en otros organismos
Los ambientes nuevos imponen presiones selectivas que pueden favorecer la evolución de estrategias novedosas. La asociación obligatoria entre hormigas Pseudomyrmex y las plantas de acacia (Vachellia, antes Acacia) crea un ambiente nuevo donde otros organismos llegan a adaptarse a pasar todo su ciclo de vida o una parte de él. Estos organismos tienen a ser especializados y a mostrar una alta preferencia por estar en plantas defendidas por hormigas en comparación con otras plantas. En esta temática para proyectos de tesis, hay interés por llenar varios vacíos sobre el comportamiento de las hormigas de las acacias.
Perspectivas sobre la resiliencia de arrecifes coralinos a través del análisis de fotomosaicos del bentos del arrecife
Los arrecifes de coral del Pacífico Oriental Tropical se desarrollan muy bien en una región cuyas condiciones fisicoquímicas son marginales para el crecimiento de arrecifes. A pesar de esto, datos históricos sugieren que estos arrecifes tienen una alta capacidad de recuperación después de periodos de condiciones ambientales altamente estresantes. El programa Rohr de la Resiliencia de Arrecifes (RRR, por sus siglas en inglés), tiene como objetivo descubrir si esta resiliencia previamente observada es una característica fuerte de los arrecifes de coral de aguas someras en esta región, y de ser así, revelar los mecanismos moleculares, fisiológicos, demográficos y ecológicos, que forman la base de la resiliencia.
Navegando por los cielos nocturnos cambiantes: ¿Cómo responden los especialistas en acústica a un mundo cada vez más luminoso y ruidoso?
El cambio antropogénico está alterando dramáticamente los ecosistemas de la Tierra. Con el aumento sustancial de la urbanización en todo el mundo, los hábitats naturales se están fragmentando y perdiendo a un ritmo rápido. Los que quedan sufren una amplia variedad de contaminantes, incluidos contaminantes sensoriales en forma de mayores niveles de ruido y luz. Los cambios pueden dar lugar a entornos acústicos y visuales muy diferentes de aquellos en los que evolucionaron las especies locales. En muchos casos, estos cambios ambientales y sensoriales alteran el delicado equilibrio entre las especies que interactúan. ¿Se adaptarán los animales a los cambios mediante modificaciones de comportamiento? ¿Existe un punto crítico en el cual los animales ya no pueden proporcionar servicios ecosistémicos clave como la dispersión de semillas y la polinización? Abordamos estas cuestiones a través del estudio de los murciélagos tropicales.
Entendiendo como los manglares capturan carbono
Los manglares son ecosistemas altamente productivos que brindan servicios ecosistémicos a las comunidades costeras dentro de los trópicos y sub-trópicos, incluyendo la adaptación y mitigación ante el cambio climático, y la seguridad alimentaria. A pesar de la pequeña área que ocupan a lo largo de las costas tropicales, los manglares representan el 14% de la captura de carbono en los océanos y, por lo tanto, son las principales reservas de carbono azul a nivel mundial. A medida que el mundo avanza hacia la mercantilización del carbono azul, se vuelve cada vez más importante documentar la cantidad de carbono que actualmente se encuentra en diferentes biomas y comprender cómo las tasas de variación clave influyen en la variación de las reservas de carbono en diferentes tipos de ecosistemas y en áreas con diferentes condiciones ambientales. En este proyecto, estamos documentando como las reservas actuales de carbono, la tasa de acumulación de carbono, la tasa de acumulación de sedimentos, el origen del carbono del suelo y la tasa de descomposición varía en contraste con los manglares forestales en Panamá.
Origen y mecanismo de transmisión del ciliado que mató a millones de erizos de mar.
El erizo de mar Diadema antillarum es una especie clave en los arrecifes de coral del Caribe porque su herbivoría limita el crecimiento de las algas que compiten con el coral. Este erizo de mar sufrió una mortandad masiva que eliminó el 97% de los individuos en 1983-4. En 2022 las poblaciones de las Antillas, la costa atlántica de México y Florida volvieron a verse afectadas. La causa de la mortandad es el scuticociliado Philaster apodigitiformis. Aún se desconoce el origen de este ciliado patógeno. El principal objetivo de este proyecto es determinar si P. apodigitiformis forma parte del microbioma de D. antillarum o de otros organismos comunes en el Caribe que están en contacto con el erizo.
Monitoreo Acústico en el Humedal San San Pond Sak: Impacto del Ruido de Botes en Manatíes y Análisis de Variables Climáticas.
El proyecto titulado “Monitoreo Acústico en el Humedal San San Pond Sak: Impacto del Ruido de Botes en Manatíes y Análisis de Variables Climáticas” se enfoca en el uso de una red de mini-hidrófonos subacuáticos que complementará la red de monitoreo acústico de manatíes existente desde 2015, para monitorear el impacto del ruido en la población de manatíes del área. Se evaluará el impacto potencial generado por el tráfico de botes a lo largo de una red de canales de aproximadamente 20 kilómetros de largo, dentro del área protegida de San San Pond Sak (Changuinola, Bocas del Toro), un humedal de alta importancia ecológica en Panamá e internacional como sitio RAMSAR.
¿Son las dinámicas poblacionales de los insectos impulsadas por la disponibilidad de recursos (bottom-up), la depredación (top-down) o los efectos directos del clima en un bosque tropical?
Las preocupaciones sobre el declive global de los insectos están en aumento, con posibles consecuencias catastróficas para una variedad de servicios ecosistémicos. Sin embargo, las series temporales de insectos tropicales son escasas y de alcance temporal limitado. Desde 2009, hemos estado monitoreando continuamente 23 taxones de insectos en la Isla Barro Colorado (BCI) en Panamá, utilizando protocolos tradicionales. Este entorno está protegido contra la mayoría de los factores de estrés para los insectos (pérdida de hábitat, contaminación, insecticidas), excepto el cambio climático.
Comunicación de arañas en un mundo variable
La comunicación permite a los animales manipular el comportamiento de otros animales, desde coordinar defensas sociales y atraer parejas, hasta engañar a presas y amenazar a enemigos. La comunicación exitosa generalmente requiere la transmisión de una señal desde un animal que envía señales a través del medio ambiente, hacia un animal que recibe dicha señal. Por tanto, el ambiente puede desempeñar un papel importante en el éxito y la evolución de la comunicación animal. Ya que el ambiente puede cambiar espacial y temporalmente, este proyecto utilizará arañas lobo (Lycosidae) para comprender las diversas formas en que el medio ambiente puede afectar la comunicación. Las arañas lobo habitan en diferentes microhábitats del suelo, como el pasto o la hojarasca, y algunas especies son más activas durante la noche mientras que otras lo son durante el día.
Entendiendo la transición evolutiva de omnívoro a especialista de plantas desde la anatomía interna de las hormigas.
Las transiciones evolutivas suelen conllevar cambios morfológicos y de comportamiento. Los cambios morfológicos externos asociados a la evolución de nuevos rasgos son bien conocidos, pero los cambios a nivel de anatomía interna están menos estudiados. Los órganos internos de los insectos son fascinantes porque el exoesqueleto puede imponer restricciones al contenido de la cápsula cefálica. En este proyecto queremos comprender los cambios morfológicos en las estructuras internas asociados a la transición de las hormigas Pseudomyrmex de hábitos arborícolas y omnívoros al mutualismo obligado con plantas.
Cuantificación de la variación a nivel de paisaje en la estructura, función y composición de los bosques tropicales y su cambio a lo largo del tiempo
Los bosques tropicales varían ampliamente en su estructura, función y composición, variación que está asociada con el clima, los suelos, la geomorfología, la historia del uso de la tierra y el ámbito biogeográfico. La estructura forestal abarca la distribución horizontal y vertical de la vegetación, que depende de la abundancia, la disposición espacial y la morfología de los árboles y lianas (enredaderas leñosas) de diferentes formas y tamaños. La función forestal se refiere a los roles ecológicos de los bosques, incluido el almacenamiento de carbono, la productividad leñosa, la fotosíntesis, la evapotranspiración y el ciclo de nutrientes, entre otros. Por composición forestal, nos referimos a qué especies con qué rasgos y abundancias están presentes en un área; nos centramos especialmente en la composición y diversidad funcional de las plantas leñosas, así como en la composición y diversidad de las especies de plantas leñosas.
Explorando el potencial de la identificación automatizada de especies de plantas tropicales a partir de datos de escaneo hiperespectral y 3D
Los bosques tropicales representan la mayoría de las reservas terrestres de carbono y la biodiversidad, por lo que es fundamental comprender cómo se ven afectados por el cambio climático mundial. Su alta diversidad de plantas ofrece el potencial de una alta resiliencia al cambio global antropogénico porque las especies varían ampliamente en sus respuestas a la variación ambiental y las especies más afectadas negativamente invariablemente se volverán menos comunes. Sin embargo, esta misma diversidad presenta un tremendo desafío para nuestra capacidad de comprender la función de los bosques tropicales hoy en día y predecir cómo responderá al cambio global, ya que significa que la variación interespecífica es crítica. Actualmente carecemos de los abundantes datos específicos de cada especie necesarios para cuantificar esta variación interespecífica y capturarla en modelos.
Transformando una disciplina centenaria: PollenGeo, un hito en la palinología digital
Construcción de un conjunto de datos de imágenes palinológicas de polen fósil y reciente de la región neotropicalque revolucionará el uso de los datos de polen en los neotrópicos y servirá como modelo para el análisis de microfósiles a nivel global. El problema a resolver: La palinología es una práctica con más de un siglo de antigüedad que se utiliza en diversas áreas de investigación, desde la ecología de la polinización hasta la reconstrucción de paleovegetaciones y la exploración petrolera. La tarea central de cualquier análisis palinológico consiste en contar los granos de polen, lo que implica encontrar, identificar y comparar millones de granos de polen con miles de especies de plantas recientes y fósiles.
Aumentando el calor o enfriando: Éxito y supervivencia de las comunidades de invertebrados marinos bajo diferentes escenarios de temperatura.
Comprender los mecanismos ambientales y biológicos que moldean las comunidades es un enfoque central de la investigación ecológica. Examinamos cómo la actividad de afloramiento influye en el crecimiento de algas e invertebrados sésiles y en el control ejercido por consumidores (peces) en el Pacífico Oriental Tropical (TEP). La intensidad y frecuencia del afloramiento varía en toda la región, lo que la convierte en un escenario ideal para evaluar cómo la variabilidad temporal y espacial de las condiciones oceanográficas influye en el control ejercido por los consumidores sobre las comunidades de algas e invertebrados. La Bahía de Panamá experimenta un afloramiento estacional intenso, mientras que el Golfo de Chiriquí no, manteniendo condiciones ambientales relativamente estables durante todo el año. Usamos este gradiente de afloramiento como marco para evaluar: (1) ¿Aumenta el asentamiento y la cobertura de algas/invertebrados durante la temporada de afloramiento? (2) ¿Cómo cambia la composición de especies de algas e invertebrados en respuesta a los eventos de afloramiento estacional? y (3) ¿El mayor asentamiento y crecimiento de algas/invertebrados contrarresta los efectos de los consumidores?
Cómo se defienden los árboles: ensamblaje de comunidades en bosques tropicales
¿Por qué los bosques tropicales son tan biodiversos? Las interacciones entre los árboles y otras especies son procesos clave que podrían explicar este fenómeno, ya que los árboles dependen de otras especies para una variedad de procesos, incluida la polinización, la dispersión de semillas, la adquisición de nutrientes y la defensa; y al mismo tiempo se ven afectados negativamente por otras especies que actúan como ladrones de polen, depredadores de semillas, herbívoros y patógenos. Las herramientas moleculares modernas, como el metabarcoding o la qPCR, permiten una comprensión más profunda de estas interacciones, ya que permiten identificar comunidades de organismos a partir de muestras ambientales.
Taxonomía Asistida por Computación (CAT) de la mano de Barcoding: Documentando la diversidad de cangrejos marinos del Pacífico y Caribe panameños (Crustacea: Decapoda: Anomura & Brachyura)
A pesar de la importancia de los cangrejos marinos (Decapoda: Anomura and Brachyura) desde una perspectiva ecológica, biogeográfica y evolutiva, los estudios sobre su diversidad en el litoral de Panamá son escasos, especialmente aquellos que brinden claves confiables de identificación de los taxa. Este proyecto pretende combinar Taxonomía Asistida por Computación (CAT por sus siglas en inglés) y barcoding de ADN para documentar la diversidad de cangrejos marinos presentes en aguas panameñas.
Ecología de la flora endémica y amenazada de Coiba
La Isla Coiba, una de las islas más grandes y biodiversas del Pacífico Oriental y un Sitio de Patrimonio Mundial de la UNESCO, ha actuado durante mucho tiempo como un “Arca de Noé” para la flora amenazada del continente. Su aislamiento histórico—al haber funcionado como colonia penal durante casi un siglo—protegió grandes áreas de sus ecosistemas de la perturbación humana, permitiendo la supervivencia de especies endémicas y otras plantas amenazadas que han disminuido en otros lugares, algunas de las cuales están en alto riesgo de extinción. A pesar de su importancia ecológica, se sabe poco sobre el estado y la biología de las especies de plantas endémicas y amenazadas de Coiba. Las principales brechas de conocimiento incluyen el tamaño de las poblaciones, las tendencias demográficas, la distribución espacial, las interacciones con polinizadores y dispersores, los rasgos fisiológicos que afectan su vulnerabilidad al cambio climático y la diversidad genética. Esta falta de información básica dificulta el desarrollo de medidas efectivas de conservación.
Genómica comparada de poblaciones y especiación en peces eléctricos neotropicales
Uno de los temas fundamentales en biología evolutiva es comprender cómo la interacción entre la selección natural, la deriva genética y el flujo génico da lugar a nueva variación genética. En este contexto, el estudio del papel del entorno geográfico en la especiación ha cobrado un renovado interés, especialmente en lo que respecta a sus efectos sobre la diferenciación genómica y la arquitectura genética en la generación de nuevas formas de vida. A pesar de los avances teóricos en este campo, aún existen pocas investigaciones empíricas que exploren cómo evoluciona el genoma durante la adaptación y la especiación, particularmente en escenarios de colonización reciente. Este proyecto busca llenar ese vacío mediante el análisis comparativo del genoma de tres especies de peces eléctricos neotropicales, utilizando tecnologías de secuenciación de última generación, como Oxford Nanopore e Illumina, junto con herramientas bioinformáticas avanzadas.
