El papel esencial de las diatomeas en los ecosistemas acuáticos
Las diatomeas son contribuyentes clave a los ecosistemas marinos y a la producción global de oxígeno.
Juan J Pierella Karlusich, K. Cosnier, L. Zinger, N. Henry, C. Nef, G. Bernard, E. Scalco, E. Dvorak, Tara Oceans Coordinators, F. R. Jimenez Vieira, E. Delage, S. Chaffron, S. Ovchinnikov, A. Zingone, C. Bowler
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Tabla de contenidos
- Dónde viven las Diatomeas
- El tamaño y diversidad de las diatomeas
- Impacto ecológico más amplio de las diatomeas
- Comunidades de Diatomeas y Factores Ambientales
- El rol del tamaño en la distribución de diatomeas
- Tipos de Clases de Diatomeas
- Géneros Comunes de Diatomeas
- Importancia de las Diatomeas para los Ecosistemas Marinos
- Recolección de Datos y Técnicas de Investigación
- Conclusión
- Fuente original
- Enlaces de referencia
Las diatomeas son un tipo de organismo pequeño parecido a una planta que se encuentra en océanos, ríos y lagos. Son súper importantes porque forman una gran parte de las plantitas diminutas en el agua, llamadas Fitoplancton. Hay muchos tipos de diatomeas, con muchas Especies existentes en todo el mundo. Varían mucho en tamaño, algunas son minúsculas y otras forman cadenas que pueden ser mucho más largas.
Las diatomeas juegan un papel crucial en el medio ambiente. Son responsables de aproximadamente el 20% del oxígeno producido en la Tierra, ayudando a mantener la vida en los océanos y otros cuerpos de agua. Son fuente de alimento para muchas criaturas marinas, formando la base de la cadena alimentaria en los Ecosistemas acuáticos. Además, las diatomeas ayudan a exportar carbono desde la superficie del océano hacia capas más profundas, lo cual es clave para mantener el ciclo global del carbono.
Las diatomeas tienen una capa externa única hecha de sílice, que les da una estructura dura y les ayuda a sobrevivir en varios entornos. También ayudan a reciclar Nitrógeno, un nutriente esencial para plantas y otros organismos, usando técnicas especializadas para capturarlo y utilizarlo. Algunas diatomeas incluso tienen socios especiales que les ayudan a fijar nitrógeno.
Entender las diatomeas y cómo prosperan en diferentes condiciones es fundamental para predecir cómo reaccionarán los ecosistemas marinos ante cambios, ya sea por eventos naturales o actividades humanas.
Dónde viven las Diatomeas
Las diatomeas marinas se encuentran a menudo en áreas costeras, donde el agua se mezcla y es rica en nutrientes. También son comunes en regiones frías como el Ártico y la Antártida. Sin embargo, todavía hay mucho que aprender sobre cómo diferentes tipos de diatomeas se distribuyen por los océanos y dónde prefieren vivir.
Los científicos estudian las diatomeas usando varios métodos. Usan satélites para rastrear su distribución según la luz que reflejan en el agua. También confían en estudios a largo plazo como el Continuous Plankton Recorder, que recopila datos sobre el plancton desde los años 30. Más recientemente, nuevas técnicas genéticas han permitido a los científicos obtener información más detallada sobre las diatomeas al analizar su ADN.
Al comparar los resultados de diferentes estudios, los investigadores pueden empezar a llenar vacíos en el conocimiento sobre dónde viven las diatomeas y cuántos tipos diferentes existen.
El tamaño y diversidad de las diatomeas
Las diatomeas tienen una amplia gama de tamaños. Algunas son bastante pequeñas, mientras que otras pueden ser más grandes, especialmente cuando forman largas cadenas. Esta variación de tamaño es significativa para cómo interactúan dentro de sus ecosistemas.
En una investigación reciente, los científicos recolectaron muestras de varios océanos y las examinaron usando técnicas de ADN. Encontraron miles de tipos diferentes de diatomeas, demostrando una rica diversidad. Los resultados mostraron que las diatomeas constituyen una parte importante de la comunidad de fitoplancton.
En este estudio, los investigadores se centraron en las dos principales regiones del ADN que son útiles para identificar diferentes tipos de diatomeas. Al examinar estas regiones, pudieron revelar una imagen más precisa de la diversidad de diatomeas en los océanos del mundo.
Impacto ecológico más amplio de las diatomeas
La presencia y abundancia de diatomeas puede verse influenciada por muchos factores en el medio ambiente. Por ejemplo, prosperan en áreas con muchos nutrientes, como nitratos. En cambio, cuando compiten con otros organismos como las cianobacterias, las diatomeas pueden tener problemas en condiciones limitadas de nutrientes.
Las diatomeas también se ven afectadas por la temperatura. Generalmente, tienden a ser más abundantes en áreas más frías. Sin embargo, también muestran diferentes patrones de diversidad de especies. Por ejemplo, aunque pueden ser abundantes en regiones polares, el número de especies diferentes tiende a disminuir a medida que te alejas del ecuador.
Investigaciones han demostrado que las diatomeas pueden servir como indicadores de la salud ambiental. Al monitorear su abundancia y diversidad, los científicos pueden evaluar cambios en la calidad del agua y la salud general del ecosistema.
Comunidades de Diatomeas y Factores Ambientales
Los científicos han utilizado análisis de redes para estudiar cómo diferentes especies de diatomeas a menudo coexisten en varios lugares. Estos análisis revelan que ciertas comunidades de diatomeas están vinculadas a condiciones ambientales específicas. Por ejemplo, algunos grupos prosperan en aguas más frías ricas en nutrientes, mientras que otros se encuentran en aguas más cálidas.
Diferentes especies de diatomeas tienden a formar comunidades distintas, influidas por factores como la disponibilidad de nutrientes y la presencia de otros organismos. Por ejemplo, algunos géneros de diatomeas son comunes tanto en regiones polares como templadas, pero podrían tener diferentes relaciones con otras vidas marinas según el entorno.
El rol del tamaño en la distribución de diatomeas
Las diatomeas pueden clasificarse por tamaño, y esta clasificación tiene implicaciones importantes para su distribución y roles ecológicos. Las diatomeas más pequeñas suelen ser más abundantes, mientras que las diatomeas más grandes son menos comunes pero juegan roles únicos en sus entornos.
En el estudio reciente, los investigadores encontraron que las diatomeas estaban presentes en varias categorías de tamaño, que van desde pico-nanoplancton hasta mesoplancton más grandes. La abundancia de diatomeas más pequeñas a menudo se subestima por los desafíos en la detección, pero los recientes avances en el análisis de ADN han ayudado a aclarar su presencia en diferentes regiones marinas.
Las diatomeas más grandes son típicamente más comunes en regiones frías, donde los niveles de nutrientes son relativamente altos. En contraste, las diatomeas más pequeñas a menudo dominan en regiones que son pobres en nutrientes, mostrando que el tamaño puede ser un factor significativo que influye en dónde prosperan las diatomeas.
Tipos de Clases de Diatomeas
Las diatomeas se pueden agrupar en tres clases principales según sus formas: Coscinodiscophyceae, Mediophyceae y Bacillariophyceae. Cada clase tiene características únicas y niveles de presencia variados en diferentes regiones oceánicas.
Estudios recientes han encontrado que Mediophyceae son muy abundantes en áreas con mucha clorofila y en aguas más frías. Coscinodiscophyceae también son comunes en regiones frías, mientras que las diatomeas pennatas raphid tienden a encontrarse en ambientes más estables y templados.
La composición de las clases de diatomeas puede cambiar según factores ambientales, demostrando que se han adaptado para prosperar en hábitats diversos en todo el mundo.
Géneros Comunes de Diatomeas
La investigación ha identificado numerosos géneros de diatomeas, siendo algunos más prevalentes que otros en diferentes regiones. Los géneros notables incluyen Chaetoceros, Thalassiosira y Pseudo-nitzschia, que se encuentran en varios ambientes marinos.
La diversidad dentro de estos géneros puede variar, con algunos géneros teniendo muchas especies, mientras que otros tienen solo unas pocas. La abundancia de cada género se ve influenciada por factores como la temperatura del agua y la disponibilidad de nutrientes.
Curiosamente, algunos géneros son más comunes en regiones específicas, como el Ártico o el Océano Austral, mientras que otros aparecen de forma más global. Esta variación puede proporcionar información sobre tendencias biogeográficas y los roles ecológicos de las diatomeas en diferentes entornos.
Importancia de las Diatomeas para los Ecosistemas Marinos
Las diatomeas son esenciales para mantener la salud de los ecosistemas marinos. Participan activamente en el ciclo del carbono, ayudando en la producción de oxígeno y formando la base de la red alimentaria marina. Al entender cómo funcionan las diatomeas y dónde prosperan, los investigadores pueden predecir mejor los impactos del cambio climático en la vida marina.
Las diatomeas también pueden servir como indicadores para monitorear la salud del océano y los cambios provocados por actividades humanas. A medida que las condiciones ambientales cambian, rastrear las poblaciones de diatomeas puede revelar tendencias más amplias que afectan al ecosistema marino.
Recolección de Datos y Técnicas de Investigación
Al realizar estudios sobre diatomeas, los investigadores utilizan una combinación de muestreo en el campo, técnicas moleculares y modelado para recopilar datos completos. Este enfoque incluye la recolección de muestras de agua de varias regiones oceánicas, extracción de ADN y secuenciación de regiones específicas del material genético.
La investigación también incorpora datos de bases de datos y estudios existentes para construir una comprensión más completa de las distribuciones de especies y las relaciones ambientales.
Herramientas científicas como la microscopía y el análisis genético avanzado permiten evaluaciones más precisas de la diversidad, abundancia y roles ecológicos de las diatomeas. Además, estos métodos proporcionan información valiosa sobre las conexiones entre las diatomeas y sus entornos.
Conclusión
En resumen, las diatomeas son un componente vital de los ecosistemas marinos debido a su papel en la producción primaria y su influencia en el ciclo de nutrientes. Sus formas diversas y amplia distribución geográfica subrayan su importancia en los entornos acuáticos.
Los esfuerzos de investigación actuales están mejorando nuestra comprensión de la diversidad de las diatomeas, los patrones de distribución y las adaptaciones ecológicas, lo cual es crítico para predecir cómo responderán estos organismos a los cambios globales. A medida que obtenemos una comprensión más profunda de las poblaciones de diatomeas, podemos proteger mejor los ecosistemas marinos y monitorear su salud en un mundo cambiante.
Fuente original
Título: Patterns and drivers of diatom diversity and abundance in the global ocean
Resumen: Diatoms constitute one of the most diverse and ecologically important phytoplankton groups, yet their large-scale diversity patterns and drivers of abundance are unclear due to limited observations. Here, we utilize Tara Oceans molecular and morphological data, spanning pole to pole, to describe marine diatom diversity, abundance, and environmental adaptation and acclimation strategies. The dominance of diatoms among phytoplankton in terms of relative abundance and diversity was confirmed, and the most prevalent genera were Chaetoceros, Thalassiosira, Actinocyclus and Pseudo-nitzschia. We defined 25 distinct diatom communities with varying environmental preferences illustrative of different life strategies. The Arctic Ocean stands out as a diatom hotspot with 6 of the diatom communities being exclusive to it. Light harvesting and photoprotection were among the cellular functions in which natural diatom populations invested the bulk of their transcriptional efforts. This comprehensive study sheds light on marine diatom distributions, offering insights to assess impacts of global change and oceanic anthropogenic impacts.
Autores: Juan J Pierella Karlusich, K. Cosnier, L. Zinger, N. Henry, C. Nef, G. Bernard, E. Scalco, E. Dvorak, Tara Oceans Coordinators, F. R. Jimenez Vieira, E. Delage, S. Chaffron, S. Ovchinnikov, A. Zingone, C. Bowler
Última actualización: 2024-12-11 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.08.598090
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.08.598090.full.pdf
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.
Gracias a biorxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.
Enlaces de referencia
- https://zenodo.org/record/3768951#.YM4odnUzbuE
- https://gitlab.univ-nantes.fr/combi-ls2n/taradada
- https://gitlab.sb-roscoff.fr/nhenry/abims-metabarcoding-taxonomic-assignment/-/tree/v1.0.1
- https://zenodo.org/doi/10.5281/zenodo.3768950
- https://www.genoscope.cns.fr/tara/#SMAGs
- https://doi.org/10.1594/PANGAEA.875582
- https://hmmer.org/
- https://www.r-project.org/