Aspectos generales de la biodiversidad en los ecosistemas marinos
Introducción
Se habló de un enorme potencial para la propagación de propágulos (huevos y larvas) de animales marinos, que actuarían contra la segregación genética. Esta situación -la biota continental dominante- es un fiel reflejo de la realidad.
Comparación entre la biodiversidad de mares y continentes
En los bosques tropicales, la diversidad de árboles (hasta 250 especies por hectárea) es mucho mayor que en los bosques templados, y la especificidad de los insectos por sus árboles hospedantes está entre el 3 y el 20% (Ødegaard et al. 2000). El inventario de la biodiversidad oceánica está lejos de ser completo, como lo demuestra el hecho de que allí todavía se describen nuevos filos.
La biodiversidad en el mar profundo
La supervivencia y reproducción de Riftia pachyptila depende completamente de la producción de bacterias. Este sistema se ha utilizado en estudios experimentales de fauna de respiraderos hidrotermales.
La magnitud de la biodiversidad marina
Diversidad microbiana
Otra ventaja de las técnicas moleculares sobre los análisis microscópicos, que tienden a estudiar la diversidad celular en pequeños volúmenes de agua (normalmente menos de 1 litro de agua filtrada) y que tienden a pasar por alto muchas de las especies más raras. En un estudio muy reciente (Countway et al. 2005), Peter Countway filtró 32 litros de agua de mar frente a la costa de Carolina del Norte a través de una malla de 200 µm y recogió el ADN filtrado a las 0, 24 y 72 horas.
Simbiontes
En Nueva Caledonia y las Molucas, los corales duros viven en simbiosis con entre 5 y 9 especies de copépodos. En la literatura también se pueden encontrar ejemplos de peces marinos con 10-13 especies de monogeneos parásitos.
Extrapolaciones basadas en muestras
El intento más conocido y citado de estimar el número de especies de aguas profundas es el trabajo de Grassle y Maciolek (1992), el equivalente marino del artículo de Erwin (1982) sobre el número de especies de insectos en el mar. selvas tropicales. En el lado de la escalada, Lambshead (1993) postuló que había hasta 100 millones de especies de nematodos marinos, ya que el número de especies de nematodos excedía el de la macrofauna en un orden de magnitud. Particularmente llamativas son las propuestas de Grassle y Maciolek, Poore y Wilson y otros "chovinistas marinos" que estiman que el número de especies marinas es mayor (al menos 20 veces más).
Extrapolación basada en la fauna y las regiones conocidas
Estoy de acuerdo con Poore y Wilson (1993) en que las aguas profundas de la costa noreste de los Estados Unidos se encuentran entre las más estudiadas del mundo, y que el porcentaje (50%) de nuevas especies de macrofauna identificadas allí no se puede extrapolar a otras menos. áreas estudiadas. La extrapolación anterior basada en especies de Euphausiacea nos daría sólo 62.325 especies de biodiversidad marina -un dato que sabemos es erróneo- mientras que la misma extrapolación basada en especies de Brachyura nos daría 728.809 especies (para las fuentes de estos datos, v Costello, Emblow y White 2001 y tabla 2.1). Utilizando estas nuevas cifras, el número de especies de organismos marinos multicelulares en todo el mundo sería de 1,4 a 1,6 millones de especies o de 1,4 a 1,6 millones, dependiendo de si nos basamos en extrapolaciones del número de peces o de especies de Brachyura, respectivamente.
Enfoques basados en criterios ecológicos
De hecho, un estudio exhaustivo encontró que el número de especies de moluscos presentes en 30.000 hectáreas del Pacífico Sudeste era mayor que el encontrado en los 300 millones de hectáreas de todo el Mediterráneo (Bouchet et al. 2002). Obtener muestras de los arrecifes de coral es un gran desafío debido a la enorme diversidad de especies que allí se albergan y al hecho de que la mayoría son raras y pequeñas. En este sentido, el Proyecto de Biodiversidad Marina de Panglao (Museo Nacional de Historia Natural, París; Universidad de San Carlos, Ciudad de Cebú, Filipinas; Universidad Nacional de Singapur) representa un esfuerzo sin precedentes que también ha producido resultados increíbles en términos de descubrimiento y documentación de nuevas especies.
Sondeo de los taxonomistas
Epílogo
La expedición del HMS Challenger marcó el comienzo de la era "heroica" de la exploración de las profundidades marinas. En estas zonas, las aguas frías del fondo marino (2 ºC) se filtran a través de grietas de la corteza. El desarrollo de isótopos estables y el análisis de biomarcadores también han sido fundamentales para estudiar la estructura trófica de las comunidades quimiosintéticas de las profundidades marinas.
Ecosistemas de las profundidades marinas: reservorio privilegiado
Introducción
Para estudiar los ecosistemas de aguas profundas es fundamental utilizar la última tecnología, que nos proporciona las herramientas necesarias para encontrar, cartografiar y estudiar los diferentes hábitats y la fauna que albergan. Los científicos están colaborando con industrias, agencias de conservación y políticos para desarrollar alternativas que promuevan la conservación y la gestión de un medio ambiente que sigue siendo uno de los grandes desconocidos de nuestro planeta. LA HISTORIA DE LA EXPLORACIÓN DE MARES PROFUNDO: DE LA TEORÍA DE LA "ZONA AZOICA" DE FORBES.
Historia de la exploración de las profundidades marinas: de la teoría
- Ecosistemas heterotróficos
- Sedimentos
- Cañones
- Corales de aguas profundas
- Montañas submarinas
- Áreas anóxicas
- Llanuras abisales
- Ecosistemas quimiosintéticos
- Fuentes hidrotermales
- Surgencias frías
- Otros hábitats reductores
En los hábitats quimiosintéticos, las comunidades biológicas dependen de la energía de sustancias químicas reducidas, como el sulfuro de hidrógeno (H2S) o el metano (CH4), de las capas internas de la Tierra. La información disponible sobre la biodiversidad y biogeografía de la fauna en los márgenes continentales es aún muy escasa. Otra característica de las fuentes frías son las altas concentraciones de H2S en los sedimentos, producto de la reducción bacteriana de los sulfatos -con ayuda del metano-.
La tecnología y la exploración del fondo marino
Sin embargo, estas cifras cambiarán a medida que se descubran nuevas especies y continúe el estudio de las áreas actualmente conocidas. Finalmente, el estudio de los sistemas de aguas profundas dio un paso importante desde el momento en que pudimos observar los hábitats con instrumentos fotográficos y de vídeo. Estos vehículos son esenciales en el estudio de los ecosistemas quimiosintéticos de aguas profundas.
Programas europeos para el estudio de las profundidades marinas
- CoML
- MarBEF
- HERMES
El objetivo principal de ChEss es estudiar la biogeografía de ecosistemas quimiosintéticos a escala global. Finalmente, uno de los legados a largo plazo de la iniciativa CoML será OBIS, el Sistema de Información Biogeográfica Oceánica (www.iobis.org). El proyecto reúne a expertos en biodiversidad, geología, sedimentología, oceanografía física, microbiología y biogeoquímica para estudiar puntos críticos en ecosistemas del margen continental.
Gestión y conservación
Estos pequeños crustáceos planctónicos forman la base de la cadena alimentaria en los ecosistemas antárticos. El principal objetivo del programa de Genómica Ambiental es definir la estructura y dinámica de la biodiversidad en los ecosistemas marinos. Su investigación se centra en la taxonomía, historia natural y conservación de moluscos, así como en el estudio de la diversidad de especies en complejos ecosistemas costeros tropicales.
La vida en suspensión: el plancton
Introducción
Los patrones de movimiento de los océanos, la estratificación de la columna de agua y los movimientos ascendentes del agua pueden tener efectos importantes. La mayor parte del plancton se encuentra en aguas cercanas a la superficie, pero también se puede encontrar en cualquier punto de la columna de agua, llegando a las fosas oceánicas más profundas. El flujo de materia hacia el fondo marino sigue un patrón estacional en las regiones templadas, y en el hemisferio norte se ha observado un impulso diferenciado de este material, coincidiendo con la llegada de la primavera a la zona abisal.
Puntos clave
- Descubrir
- Puntos calientes
- Comprender
- El ciclo del carbono y la fotosíntesis
- El ciclo del nitrógeno
- Promotores del cambio: detección y seguimiento
- Predecir
El tamaño de la bomba biológica convierte a los océanos en la mayor reserva de carbono activo de la Tierra. Los copépodos del zooplancton se reproducen a gran velocidad utilizando la biomasa de algas disponible. Gracias a los satélites, ahora disponemos de datos sobre temperatura (mapa 4.4), clorofila superficial y transporte de carbono a escala global.
Conclusión
Esta representación esquemática muestra cómo se combina el objetivo principal de la Red Europea de Excelencia en Genómica Marina ("Integración") con el programa de investigación ("Estudios Coordinados") y con otras actividades, como la interacción con los responsables políticos y la sociedad ("Difusión "). Cómo la aplicación de la genómica de Ectocarpus nos permitirá comprender la biodiversidad costera. Marine Genomics Europe, la Red Europea de Excelencia en Genómica Marina, recibe financiación de la Unión Europea.
Genómica marina y la exploración de la biodiversidad marina
Introducción
A pesar de la abundancia de vida en estos entornos tan variados, la biodiversidad marina ha despertado mucho menos interés que su homóloga terrestre, probablemente debido a la antigua creencia de que los océanos eran zonas de poca biodiversidad y a la dificultad de acceder a ellos. Asimismo, es posible que la biodiversidad marina sea más amplia en términos funcionales, en el sentido de que los organismos marinos hayan adoptado muchas nuevas estrategias de supervivencia que no tienen equivalente en el medio terrestre, como las desarrolladas por los microorganismos y animales a partir de las aberturas de ventilación hidrotermales. Esta alga tiene neumatocistos llenos de gas que la mantienen erguida, flotando cerca de la superficie.
Programas genómicos y biología marina
El contexto de la biología marina es muy diferente, ya que los esfuerzos se han centrado en comprender cómo funcionan los organismos en el contexto de su ecosistema específico, en lugar de plantear preguntas generales sobre su biología. La metagenómica se reconoció por primera vez en el campo de la biología marina y es un buen ejemplo de cómo se puede adaptar el enfoque genómico para resolver algunas de las preguntas que se plantean los biólogos marinos. Sin embargo, aunque la metagenómica nos permite obtener una visión amplia de la composición genética de los ecosistemas, análisis más detallados requerirán enfoques centrados en los organismos.
Modelos genómicos en biología marina: la necesidad de disponer de
En algunos contextos puede resultar útil tener un organismo modelo muy completo para el que estén disponibles tanto la secuencia genómica como las herramientas genómicas funcionales. Tener la secuencia completa del genoma es obviamente un requisito esencial para que un organismo sirva como modelo. Asimismo, estos dos aspectos (secuencia del genoma y herramientas funcionales) están relacionados en la medida en que la disponibilidad de herramientas para el análisis de la función de los genes proporciona un argumento complementario para la secuenciación del genoma.
Red Europea de Excelencia en Genómica Marina
Dentro de la red MGE, los enfoques genómicos se utilizan para investigar una amplia gama de cuestiones relacionadas con el funcionamiento de los ecosistemas marinos y la biología de los organismos marinos. 1Las cursivas muestran los principales objetivos de la red, que incluyen importantes problemas para la gestión y explotación de la biodiversidad costera. Esta articulación entre el estudio en organismos modelo y la aplicación directa de enfoques genómicos en un contexto ecológico es una de las características más destacadas del trabajo del.
Organismos modelo como técnica para aplicar los métodos
Los criterios para la selección del organismo modelo fueron el tamaño del genoma (pequeño tamaño) y la presencia de características que faciliten el análisis genético (la capacidad de completar su ciclo vital y realizar cruces en el laboratorio). Antes de que comenzara el programa, varias especies de feófitos habían servido como modelos en el estudio de su biología. Por otro lado, estudios previos habían descrito que el tamaño del genoma de los ectocarpianos era significativamente menor (Stache 1993), hecho que pudimos confirmar (Peters et al. 2004).
Ectocarpus siliculosus: un organismo modelo para las feofíceas
Este método permite la introducción de marcadores fluorescentes en la biología celular y también se utiliza para optimizar la carga biolística en el desarrollo de un protocolo de transformación (colaboración con Colin Brownlee, Marine Biological Association, Plymouth, Reino Unido). Microinyección de un esporofito joven de Ectocarpus (ocho células) con ARN bicatenario y un marcador fluorescente (alexa-flúor 488). Paralelamente, se trabaja en el desarrollo de herramientas moleculares para Ectocarpus, como la tecnología de transformación genética y de interferencia de ARN (ARNi) (foto 5.5).
El proyecto genómico de Ectocarpus y la biodiversidad litoral
En este contexto, el proyecto genoma de Ectocarpus ha atraído la atención de varios grupos interesados en la microevolución de la genética de poblaciones y la sistemática feofícea, algunos de los cuales aplicarán la información del genoma de Ectocarpus al estudio de las algas marrones clave en los ecosistemas costeros. De hecho, el genoma de Ectocarpus proporcionará herramientas genéticas de gran valor para el estudio de los procesos microevolutivos (interespecíficos e intraespecíficos) de los feoficeos. La comparación de la variación de la secuencia del genoma entre individuos dentro de la misma población y entre múltiples poblaciones facilita la identificación de loci verdaderamente no codificantes (Luikart et al. 2003).
Otros organismos modelo actuales y futuros para los biosistemas
En especies haploides-diploides como Ectocarpus, estos parámetros son particularmente interesantes para estudiar las consecuencias de la coexistencia de individuos que viven independientemente en las fases haploide y diploide sobre la estructura de la genética de poblaciones (por ejemplo, Engel, Destombe y Valero 2004). Sin embargo, las muestras genómicas de rodoficeos no deben limitarse a organismos de la clase Bangiophyceae, a la que pertenecen ambos P. Actualmente se están desarrollando herramientas genéticas como la transformación genética y el análisis de expresión genética mediante microarrays para este organismo.
Conclusión
Su trabajo reciente en la Estación Biológica de Roscoff se centra en el desarrollo de Ectocarpus siliculosus como organismo modelo para este grupo. Delphine Scornet es técnica de investigación en el Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia (CNRS). Actualmente trabaja en la Estación Biológica de Roscoff en el proyecto del genoma de Ectocarpus siliculosus.
