Líneas de investigación

El estudio de los mecanismos de cambio evolutivo y adaptación abarca un campo amplio e interdisciplinar dentro de la Biología Evolutiva, integrando múltiples áreas de investigación como la genética ecológica, la regulación de la expresión génica en ambientes naturales, la epigenética ecológica, las modificaciones del desarrollo inducidas por el ambiente, la ecofisiología, la evolución experimental y tanto los mecanismos genéticos como no genéticos de herencia transgeneracional. Mediante análisis de genética ecológica investigamos cómo la variación genética interactúa con factores ambientales para impulsar los procesos evolutivos en poblaciones naturales, a menudo a través de la selección, resultando en divergencias adaptativas entre poblaciones. Además, estudiamos la regulación de la expresión génica en contextos ecológicos, revelando cómo los organismos modulan los rasgos fenotípicos en respuesta a condiciones ambientales fluctuantes, manifestando plasticidad fenotípica. Aplicando técnicas de epigenética ecológica intentamos dilucidar cómo estos cambios en la expresión génica pueden ser al menos parcialmente heredables, incluso si son independientes de alteraciones en la estructura primaria del ADN, y cómo esto puede impactar la dinámica evolutiva.

Dentro de esta línea de investigación también usamos la evolución experimental para observar el cambio evolutivo a lo largo de escalas generacionales bajo condiciones ambientales controladas, ofreciendo información sobre los mecanismos de adaptación. La evolución experimental también está contribuyendo al estudio de la herencia transgeneracional, abarcando tanto la transmisión genética como los elementos no genéticos, evaluando hasta qué punto los rasgos adaptativos y las modificaciones inducidas por el ambiente pueden ser transmitidos de una generación a la siguiente. En conjunto, el estudio de los mecanismos de cambio evolutivo requiere enfoques altamente integrativos que combinen trabajo de campo con aproximaciones experimentales, metodologías estandarizadas comparativas y la implementación de herramientas genómicas

La línea Patrones y Procesos Evolutivos integra la genética del paisaje, la biogeografía, la macroevolución y la ecología del comportamiento para comprender cómo se originan y se mantienen la diversidad biológica y los patrones de variación en la naturaleza.

Un eje fundamental es el estudio de las radiaciones de especies y su historia biogeográfica. El equipo investiga la diversificación del género de hormigas Cataglyphis en la Península Ibérica y el norte de África, mostrando cómo barreras geológicas como la Crisis de Salinidad Messiniense han estructurado su filogenia y distribución. En una escala geográfica aún mayor, se estudian las filogenias y los patrones biogeográficos de pequeños mamíferos en la región de Sundaland (sudeste asiático), un área de extraordinaria diversidad y complejidad biogeográfica, para entender cómo los cambios en el nivel del mar y la configuración de las islas han moldeado la distribución y la especiación de estos grupos. El proyecto BURSTS complementa esta visión integrando aproximaciones filogenéticas comparativas y de comunidades para desentrañar los vínculos entre procesos ecológicos y radiaciones evolutivas en el Nuevo Mundo.

La genética del paisaje y la conservación de la diversidad genética constituyen otro pilar esencial, con estudios sobre conectividad genética, flujo génico y adaptación local en especies emblemáticas como el lobo ibérico, el lince ibérico y el quebrantahuesos.

La línea también aborda la ecología del comportamiento y etología, examinando cómo los comportamientos individuales y sociales influyen sobre la aptitud biológica y la evolución.

Para abordar estas preguntas, el equipo emplea una amplia diversidad de herramientas: trabajo de campo a largo plazo, genómica y filogenómica, análisis de isótopos estables, aproximaciones experimentales en laboratorio y en condiciones naturales, así como modelización biogeográfica y filogenética.

La línea de investigación “Ecología de Poblaciones y Conservación de Especies Amenazadas” de la Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC) tiene como objetivo avanzar en la compresión mecanicista de la dinámica de poblaciones, proporcionando al mismo tiempo la base científica necesaria para la conservación y gestión de especies amenazadas. Combinando estudios ecológicos a largo plazo con enfoques procedentes de la ecología del movimiento, la ecología funcional, la ecofisiología y la genómica de la conservación, esta línea de investigación ha generado conocimiento que apoya decisiones de conservación y gestión basadas en la evidencia científica. El firme compromiso con la investigación aplicada y la transferencia del conocimiento constituyen un elemento transversal de todas sus actividades. 
Los estudios a largo plazo desarrollados en la EBD-CSIC han sido fundamentales para comprender cómo el comportamiento individual, las condiciones ambientales y los procesos demográficos determinan la dinámica de las poblaciones. Los estudios sobre aves migradoras han aportado conocimientos únicos sobre los mecanismos ecológicos y evolutivos que subyacen a la migración, la supervivencia y la persistencia de las poblaciones. Una parte importante de estos estudios se ha centrado en sistemas insulares y altamente impredecibles. Esta línea de investigación también ha desempeñado un papel fundamental en el apoyo científico a instituciones regionales, nacionales e internacionales para la gestión de especies amenazadas como el lince ibérico, el águila imperial ibérica y la cerceta pardilla. La investigación en genómica de la conservación ha mejorado la comprensión de la erosión genética, la endogamia, la historia demográfica y el potencial adaptativo de poblaciones amenazadas, proporcionando información clave para la gestión de las poblaciones. 
La línea también aborda la conservación de especies que desempeñan funciones ecológicas esenciales. Décadas de investigación sobre la ecología de los carroñeros han contribuido significativamente al conocimiento del papel de los buitres y carroñeros facultativos en el funcionamiento de los ecosistemas, al tiempo que han aportado evidencia científica para el desarrollo de políticas relacionadas con la gestión de cadáveres de animales domésticos, los envenenamientos, los fármacos veterinarios y las interacciones entre las personas y la fauna silvestre. Los estudios sobre poblaciones de grandes carnívoros han contribuido de manera destacada a identificar los factores asociados a los conflictos entre seres humanos y fauna silvestre y a desarrollar estrategias para minimizarlos. 
La conservación de especies acuáticas constituye otra importante área de actividad. Los estudios a largo plazo sobre tortugas marinas combinan investigación, seguimiento y ciencia ciudadana para mejorar el conocimiento sobre la conectividad entre poblaciones, la ecología reproductiva y los nuevos retos de conservación asociados a las condiciones ambientales cambiantes. Otras investigaciones se centran en la ecología de depredadores marinos y los efectos de las pesquerías sobre los ecosistemas polares. Asimismo, la ecología histórica ha contribuido a identificar los factores asociados al declive de poblaciones de peces en peligro crítico de extinción. Al conectar los procesos ecológicos fundamentales con soluciones prácticas de conservación, esta línea de investigación contribuye a la recuperación de especies amenazadas, al mantenimiento de las funciones ecosistémicas y al desarrollo de estrategias eficaces para la conservación de la biodiversidad frente al cambio global.

Esta línea de investigación analiza cómo las interacciones bióticas a múltiples escalas—desde procesos moleculares y dentro del individuo hasta poblaciones y comunidades complejas—configuran la estabilidad, el funcionamiento y la evolución de los ecosistemas, con un marcado enfoque empírico y teórico en Doñana y otros paisajes mediterráneos y en los trópicos. Estudiamos interacciones planta–animal–microorganismos, incluyendo polinización, dispersión de semillas, herbivoría, dinámicas hospedador–parásito y hospedador–patógeno, depredación intragremio, interacciones conspecíficas, así como competencia y facilitación entre plantas y animales.

A escala de comunidad estudiamos los procesos de ensamblaje y coevolución, la estructura de redes complejas de interacción y redes tróficas, y cómo la defaunación, los cambios de hábitat y las invasiones biológicas impulsan la pérdida y el re‑establecimiento de interacciones, los efectos en cascada y la resiliencia de las interacciones. A escala de población cuantificamos los procesos de dispersión, el flujo de semillas y polen, y el éxito reproductor como resultado explícito de las interacciones (p.ej. efectividad de dispersión de semillas y de provisión de recursos), así como los vínculos entre carga de patógenos, condición corporal y adecuación biológica. A escala individual y dentro del individuo estudiamos las interacciones intraespecíficas en organismos sociales, la variación entre individuos en el uso de recursos y resultados de las interacciones, la ecología del movimiento y las huellas epigenéticas asociadas a la variación a largo plazo en los regímenes de interacción.

Nuestros sistemas de estudio abarcan plantas vasculares; artrópodos, aves, anfibios y mamíferos; hongos y levaduras; y patógenos del microbioma y otros sistemas hospedador–simbionte. Metodológicamente combinamos teoría de redes y otros modelos teóricos con trabajo de campo detallado, genética y epigenética molecular, herramientas ómicas, análisis químicos y microbiológicos, y muestreos automáticos a gran escala a nivel de individuo y comunidad. Generamos conjuntos de datos abiertos y multimétodo sobre redes de interacción (p.ej., entre abejas silvestres–flores y plantas–frugívoros en Doñana) que permiten el seguimiento a largo plazo y análisis comparativos. Los retos futuros incluyen cuantificar efectos en cascada e interacciones clave, mejorar la evaluación de la resiliencia de las redes, aprovechar series históricas y aplicar herramientas ómicas y muestreos automatizados de alta resolución al seguimiento de la biodiversidad de interacciones ecológicas.

La línea de investigación “Cambio global y conservación de la biodiversidad” de la Estación Biológica de Doñana - CSIC adopta un enfoque multidisciplinar para estudiar las relaciones entre el cambio antropogénico, su impacto sobre la biodiversidad y las estrategias de conservación adoptadas para gestionar dicho impacto. Esta amplia línea de investigación integra grupos de investigación que: (1) examinan y pronostican el impacto demográfico del cambio global sobre especies, poblaciones y comunidades amenazadas; (2) analizan patrones a gran escala en el funcionamiento de los ecosistemas, la biogeografía de la conservación y los impactos y amenazas sobre la biodiversidad; y (3) evalúan la eficacia de la conservación de la biodiversidad, como la eficacia de las áreas protegidas y de la gestión y restauración ecológica, incluyendo la renaturalización y la gestión adaptativa.

Los estudios realizados abordan una amplia variedad de amenazas antropogénicas. Estas abarcan desde factores a gran escala, como el cambio climático, la contaminación química, las invasiones biológicas, las enfermedades infecciosas y la pérdida, fragmentación y degradación de hábitats, hasta factores más localizados que afectan a un conjunto más reducido de especies, como los conflictos entre comunidades humanas y fauna silvestre, el comercio de animales de compañía, la electrocución o las colisiones con parques eólicos. Los sistemas de estudio abarcan todos los continentes y la mayoría de las biorregiones y ecosistemas, desde el Ártico hasta las zonas tropicales y desde los bosques hasta los entornos acuáticos y urbanos. Los taxones objeto de estudio abarcan un amplio espectro, desde las plantas (especialmente especies invasoras y de cultivo), pasando por los invertebrados (especialmente polinizadores, vectores de enfermedades y especies invasoras), hasta todos los principales grupos de vertebrados: peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos, incluidos los seres humanos. En general, esta línea de investigación integra elementos de biogeografía, demografía, genética, eco-fisiología, ecología del paisaje y biología de la conservación para proporcionar a la sociedad soluciones que mejoren la resiliencia de la biodiversidad frente a los crecientes impactos antropogénicos.

La línea de investigación "Una Sola Salud y Biodiversidad" de la Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC), aborda de manera integradora la relación entre la salud humana, animal y ambiental. Partiendo del contexto global en el que aproximadamente el 75% de las enfermedades infecciosas emergentes son zoonóticas y están vinculadas a la salud de los ecosistemas, esta línea se centra en comprender los mecanismos ecológicos y evolutivos que regulan la aparición, transmisión y persistencia de patógenos.

El enfoque combina estudios sobre distintos patógenos (tanto de transmisión vectorial como directa), vectores (especialmente insectos hematófagos como mosquitos), hospedadores (entre los cuales destacan las aves y los murciélagos) y su interacción con el medio ambiente. Se investigan procesos clave como la dinámica de transmisión, la coevolución hospedador-parásito y el papel de factores ambientales, incluyendo el cambio climático y la urbanización, en la propagación de enfermedades. Destacan estudios sobre virus como el del Nilo Occidental, la gripe aviar o la rabia, así como parásitos y otros agentes zoonóticos, así como las interacciones entre microbiota, temperatura y transmisión de enfermedades. Paralelamente, se desarrolla una línea sólida en toxicología ambiental, centrada en contaminantes emergentes como metales pesados, plásticos o antibióticos, evaluando su distribución, dispersión y efectos sobre la biodiversidad, especialmente en ecosistemas acuáticos.

Las investigaciones involucradas integran herramientas avanzadas como la genómica, la modelización epidemiológica y la ecología molecular, junto con programas de vigilancia y transferencia de conocimiento. En conjunto, esta línea contribuye a mejorar la predicción, prevención y control de enfermedades infecciosas, apoyando la toma de decisiones en salud pública y conservación.

En el contexto del actual cambio global de origen antropogénico, la línea de investigación «Sociedades humanas y biodiversidad» de la Estación Biológica de Doñana (CSIC) analiza las relaciones entre seres humanos y naturaleza con el fin de orientar la gestión de la biodiversidad. Esta línea tiene un marcado carácter aplicado y está estrechamente vinculada a la toma de decisiones y al diseño de políticas.

Abarcando escalas temporales que van del pasado al presente y niveles de organización que van desde las especies hasta los paisajes, investigamos cómo se configuran, perciben y valoran estas relaciones, y cómo pueden restaurarse para favorecer la conservación de la biodiversidad y el bienestar humano. A través de la ecología histórica, analizamos cómo las percepciones e intereses humanos han impulsado el uso de las especies, su declive y las invasiones biológicas, al tiempo que reconstruimos distribuciones pasadas de especies y estados de los ecosistemas. Mediante la evaluación de los impactos ecológicos y económicos de las especies invasoras, así como de sus efectos sobre el bienestar humano y su potencial de invasión, contribuimos a mejorar su priorización y gestión.

Abordando el cambio climático como un factor clave del cambio global, cuantificamos tanto sus efectos directos como los mediados por los ecosistemas sobre la salud humana, y evaluamos la eficacia de los planes de acción frente al calor y de los sistemas de alerta temprana. A escala de paisaje, empleamos modelos espaciales para analizar la conectividad entre ecosistemas acuáticos y terrestres, evaluar su estado ecológico e identificar prioridades de conservación que orienten las actuaciones de restauración y protección. Se apoyan y evalúan estrategias de restauración en sistemas naturales y agrícolas desde el marco de la gestión adaptativa, con especial énfasis en el diseño y la implementación participativos. Los enfoques socioecológicos sustentan el seguimiento a largo plazo y la facilitación de transiciones agroecológicas en el área de Doñana y más allá.

Esta línea integra diversas fuentes de información, entre ellas documentos históricos y obras de arte, encuestas, entrevistas, procesos deliberativos (como los Living Labs), modelos mentales, imágenes de satélite y grandes bases de datos de salud y socioeconómicos.

La línea de investigación "Ecología teórica y computacional" de la Estación Biológica de Doñana (EBD), CSIC, agrupa a un conjunto heterogéneo de investigadores que tienen intereses en modelos matemáticos, aproximaciones estadísticas, estudios de campo y síntesis de amplias bases de datos. Se abarcan desde cuestiones evolutivas hasta ecológicas donde el principal factor aglutinador es el papel de las interacciones bióticas en el origen y mantenimiento de la biodiversidad. 
Las aproximaciones son muy variadas e incluyen evolución digital para entender la prevalencia y el control de genes que pueden dar lugar a enfermedades. El papel de la macroevolución para entender procesos de interacción entre especies en ambientes estresantes. Los determinantes de la estabilidad de las comunidades ecológicas bajo fluctuaciones ambientales comunes en ambientes estocásticos como los mediterráneos. Y finalmente la construcción de modelos más refinados que nos puedan valer para predecir dinámicas futuras de especies y ecosistemas bajo un contexto de cambio global.

Las investigaciones que se realizan dentro de este grupo incluyen herramientas avanzadas de modelización, el uso de cluster de supercomputación, el muestreo de largas series temporales para la inferencia de procesos ecológicos en sistemas protegidos y agrícolas y el desarrollo de nuevos conceptos teóricos que se pueden aplicar tanto a sistemas competitivos y mutualistas. En conjunto, esta línea contribuye a obtener un mayor conocimiento mecanicista de los procesos básicos que operan en el contexto de comunidades ecológicas, teniendo en gran medida el contexto evolutivo y macroevolutivo para lograr predecir por otro lado las dinámicas de los agentes desde genes, hasta genotipos, poblaciones, comunidades ecológicas y conjunto de linajes evolutivos con un pasado común.