Marine phytoplankton diversitynew insights from sampling-standardized data and species-accumulation curves

Resumo

La principal hipótesis de esta Tesis es que los métodos de muestreo convencionales dan lugar a sesgos sustanciales en la estimación de la riqueza de especies del fitoplancton marino, que han sido ignorados en el pasado dando lugar a importantes alteraciones en nuestra percepción de los patrones de diversidad del fitoplancton marino. Nuestro objetivo fundamental es el de revisar los patrones de diversidad del fitoplancton marino en el océano superficial después de corregir las estimas de riqueza de especies convencionales por las diferencias en el esfuerzo de muestreo aplicado. Esta aproximación nos permitirá obtener datos apropiados y comparables, a partir de los cuales podremos redibujar los patrones de diversidad del fitoplancton marino. Objetivos específicos - Investigar si nuestro conocimiento previo acerca de los patrones de riqueza de especies del fitoplancton está influenciado por el uso de esfuerzos de muestreo diferentes a lo largo de gradientes de productividad. - Estimar la exactitud y precisión de los métodos de muestreo convencionales en la determinación de la riqueza de especies local (?-diversidad). - Construir curvas de acumulación de especies, usando datos de campo y también datos obtenidos con modelos matemáticos, para cuantificar cómo de lejos están nuestras estimas de la diversidad real de una comunidad cuando se usan los protocolos de muestreo tradicionales. - Identificar diferencias en las distribuciones especies-abundancia de las comunidades de ecosistemas marinos de productividad contrastada, así como entre muestras tomadas con esfuerzos de muestreo convencionales frente a esfuerzos incrementados. - Determinar hasta qué punto la energía cinética del sistema (turbulencia) tiene influencia en la probabilidad de detección de las especies. - Testar si los patrones de distribución de diversidad son determinados por los mismos mecanismos para macro- y micro-organismos. - Explorar el papel de la productividad primaria, la disponibilidad de recursos y las condiciones ambientales en el control de los patrones de diversidad del fitoplancton. - Mejorar nuestro conocimiento actual sobre los procesos responsables del ensamblado de las comunidades fitoplanctónicas y su papel en la determinación de los patrones de diversidad. Esquema de la Tesis Para alcanzar los objetivos expuestos con anterioridad se han desarrollado diferentes líneas de trabajo, de la siguiente forma: - En el Capítulo II, se caracterizaron y compararon comunidades naturales en términos de su distribución especies-abundancia y su relación productividad-diversidad. Se usaron datos de composición de especies y abundancias obtenidos de muestras de áreas de productividad muy diferenciada (zonas oligotróficas vs. de afloramiento) y también a partir de volúmenes de muestra convencionales vs. incrementados. Con el objetivo de determinar si las diferencias potenciales entre áreas de diferente productividad son debidas a sesgos en el muestreo o, por el contrario, a diferencias reales en la estructura de la comunidad, los datos brutos de riqueza de especies se estandarizaron por el esfuerzo de muestreo, obteniendo así estimas comparables entre sí, que se usaron para explorar la relación entre diversidad y productividad a diferente escala espacial de observación. - En el Capítulo III se testó la hipótesis de la subestimación de riqueza de especies debido a la aplicación de esfuerzo de muestreo insuficiente. Para ello, se analizaron 10 réplicas de agua de mar de volumen convencional tomadas de la misma botella Niskin en un ecosistema de afloramiento, la Ría de Vigo, en dos momentos de diferente productividad. Así, a partir de los datos obtenidos con los volúmenes convencionales y con aquéllos incrementados 10 veces con respecto a los primeros, se construyeron curvas de acumulación de especies para determinar el nivel de submuestreo con respecto al que sería el esfuerzo de muestreo óptimo. Además, quería testarse si el nivel de submuestreo es similar o no bajo diferentes condiciones oceanográficas. Finalmente, se crearon comunidades sintéticas mediante un modelo de comunidad neutral para determinar la importancia del nivel de homogenización en la distribución espacial de los individuos sobre la probabilidad de detección de las especies. - A continuación, en el Capítulo IV se compilaron datos globales de composición y abundancia de especies de las comunidades fitoplanctónicas del océano global superficial, así como una amplia colección de variables ambientales y biológicas, con el objetivo de testar las predicciones de algunas de las principales teorías propuestas para explicar los patrones de distribución global de diversidad. Usamos modelos lineales y cuadráticos para describir la riqueza de especies en función de varias variables explicativas, realizamos un extenso análisis de correlación entre pares de variables y finalmente buscamos la combinación de factores que mejor explicasen los patrones de riqueza de especies observados para el fitoplancton marino, atendiendo también a la escala espacial y temporal de observación. - En el Capítulo V se presenta una síntesis de los principales resultados obtenidos y una discusión general acerca de las implicaciones que podrían tener nuestros hallazgos para la correcta comprensión de los patrones de diversidad del fitoplancton marino y los procesos que los provocan. - Finalmente, en el Capítulo VI se enumeran las principales conclusiones obtenidas con el trabajo incluido en esta Tesis doctoral.