Impacto de los factores ambientales en la meiofauna de la playa

Las playas de arena se encuentran en todo el mundo y juegan roles importantes en nuestro entorno. Ayudan a proteger las costas, ofrecen lugares para la recreación y apoyan las poblaciones de peces. Desafortunadamente, estas playas enfrentan amenazas por actividades humanas y el aumento del nivel del mar. A pesar de que son esenciales para los ecosistemas, las playas de arena son de los entornos costeros menos estudiados.

Dentro de las playas de arena, existen organismos microscópicos llamados meiofauna. Estas criaturas, que son invertebrados pequeños que miden entre 40 micrómetros y 1 milímetro, cumplen roles cruciales al conectar plantas con animales más grandes en la cadena alimentaria. La meiofauna puede contar en millones por metro cuadrado de playa. Son sensibles a los cambios en su entorno, lo que las convierte en buenos indicadores de la salud ecológica. A pesar de su importancia, estudiar la meiofauna es complicado porque identificarlas basado en sus características físicas es un reto y no se sabe mucho sobre su ecología.

Los avances recientes en tecnología, especialmente un método llamado metabarcoding, han permitido a los investigadores estudiar estas pequeñas criaturas de manera más efectiva. El metabarcoding utiliza ADN para ayudar a identificar muchas especies en una muestra. Este método puede ser más eficiente y económico que los métodos de identificación tradicionales.

Las investigaciones han mostrado que la meiofauna es rica en diversidad de especies y que esta diversidad puede variar mucho de una playa a otra. Factores clave que moldean estas comunidades incluyen el tipo de arena presente y la energía en el agua a lo largo de la playa. Diferentes tipos de playas, como aquellas con pendientes pronunciadas y arena gruesa en comparación con las que tienen pendientes más suaves y granos más finos, influyen en los tipos de meiofauna que se encuentran. Aunque teorías pasadas sugerían que la meiofauna podría dispersarse fácilmente a grandes distancias, nuevos hallazgos indican que muchas especies no viajan lejos, lo que afecta a sus comunidades.

Las interacciones biológicas como la depredación y la competencia entre especies de meiofauna también juegan roles significativos en la formación de estas comunidades. A pesar de todo este conocimiento, entender las interacciones más amplias dentro de las comunidades de meiofauna sigue siendo limitado.

#Objetivos del estudio

En este estudio, nuestro objetivo es investigar cómo las características ambientales y los factores espaciales contribuyen a los cambios observados en las comunidades de meiofauna de playa. Vamos a aplicar dos métodos de modelado: Modelado de Disimilitud Generalizada (GDM) para observar patrones y cambios en las comunidades basados en factores ambientales y espaciales, y Modelado de Distribución de Especies Conjunta (JSDM) para entender cómo estos factores, así como las interacciones biológicas, influyen en la composición de estas comunidades. Al estudiar un gran conjunto de datos recopilados de la costa sur del Mar del Norte, esperamos obtener información sobre las comunidades de meiofauna y sus roles ecológicos.

Creemos que las comunidades de meiofauna cambian principalmente debido a factores ambientales, particularmente las características del sedimento y las condiciones de la playa. Los factores espaciales y las interacciones entre especies pueden tener un papel menor. Usando GDM y JSDM, nuestro estudio busca mejorar la comprensión de cómo las características ambientales dan forma a estas comunidades y cómo interactúan las especies.

#Métodos

#Muestreo y mediciones ambientales

Recoleccionamos muestras de meiofauna de 24 playas de arena a lo largo del sur del Mar del Norte, cubriendo más de 650 kilómetros de costa durante los meses de verano de 2021 y 2022. Cada playa fue muestreada en varios lugares, apuntando específicamente a áreas que representan diferentes distancias de la línea de marea baja.

En cada lugar de muestreo, recolectamos dos núcleos de sedimento para extraer meiofauna. El núcleo más grande nos permitió reunir el volumen necesario de sedimento, mientras que el núcleo más pequeño ayudó con mediciones específicas. Usamos un método que involucra una solución de cloruro de magnesio para separar los organismos diminutos del sedimento. Después de recolectar la meiofauna, preservamos las muestras para análisis en laboratorio.

#Extracción y análisis de ADN

Extraímos ADN de las muestras de meiofauna y utilizamos un proceso estandarizado para amplificar regiones específicas del ADN para identificación. Esto involucró un proceso de PCR en dos pasos que amplificó una parte del gen mitocondrial, citocromo c oxidasa I (COI), que es útil para identificar varios organismos eucariotas. Realizamos varias pruebas para asegurar la precisión durante el proceso de secuenciación.

Una vez completada la secuenciación, analizamos los datos resultantes para identificar diferentes especies de meiofauna dentro de nuestras muestras. Filtramos los datos para eliminar secuencias menos relevantes y nos enfocamos en identificar unidades taxonómicas operacionales (OTUs) basadas en su información genética.

#Selección de variables ambientales

Medimos varios factores ambientales que podrían influir en las comunidades de meiofauna, incluyendo el tamaño de grano del sedimento, distancia de la línea de marea baja, ancho de la playa, salinidad, pendiente de la playa y rango de marea. Usamos bases de datos existentes para proporcionar datos ambientales adicionales, como la temperatura del agua superficial y la precipitación, y eliminamos variables que estaban altamente correlacionadas para centrarnos en aquellas que mostraban un impacto fuerte.

#Resultados

#Rotación de comunidades

Los resultados del GDM mostraron que los cambios en la composición de la comunidad de meiofauna a lo largo de las playas de arena fueron principalmente influenciados por factores ambientales. La distancia desde el nivel de marea baja fue el factor más significativo, indicando que la transición entre condiciones marinas y terrestres impulsa el recambio de especies. Se observó una clara separación en las comunidades de meiofauna entre áreas dominadas por condiciones marinas y terrestres.

El tamaño de grano del sedimento también surgió como un factor importante, ya que influye en el ambiente físico donde vive la meiofauna. Las variaciones en el sedimento afectan no solo la disponibilidad de espacio y oxígeno, sino también la estructura general del hábitat. La distancia geográfica entre los sitios de muestreo también jugó un papel, subrayando que la meiofauna no se dispersa libremente, con limitaciones en el movimiento que impactan la composición de la comunidad.

La pendiente de la playa resultó ser un factor relevante también, ya que las pendientes más pronunciadas tienden a influir en el tipo de meiofauna presente. Si bien la salinidad y el rango de marea mostraron algunos efectos en la rotación de comunidades, estos fueron menores en comparación con otros factores. Curiosamente, la temperatura media anual no mostró un impacto significativo en la rotación de comunidades a lo largo de los sitios de muestreo.

#Procesos de ensamblaje de la comunidad

Los resultados del JSDM revelaron que los factores ambientales gobiernan en gran medida cómo se ensamblan las comunidades de meiofauna. El estudio indicó que en áreas con condiciones ambientales más distintivas, ocurre una clasificación de especies fuerte, lo que lleva a la presencia de especies específicas que prosperan bajo esas condiciones.

El tamaño de grano se destacó nuevamente como un factor crítico que influye en el ensamblaje de la comunidad. Parece que la meiofauna tiene un rango óptimo de tamaño de grano donde las condiciones son favorables para su supervivencia y reproducción. Los hallazgos sugirieron que la mayor diversidad de meiofauna ocurre en áreas donde las características del sedimento son más adecuadas.

Sorprendentemente, aunque los factores ambientales fueron influyentes, el estudio también mostró que en condiciones ambientales similares, las interacciones entre especies se volvieron más pronunciadas. Esto significa que cuando las especies ocupan hábitats similares, compiten o se apoyan mutuamente, lo que podría llevar a cambios en la composición de la comunidad.

#Discusión

#Influencia ambiental

Nuestros hallazgos respaldan la idea de que las comunidades de meiofauna están principalmente moldeadas por factores ambientales, especialmente aquellos relacionados con la estructura física de las playas. La fuerte influencia del tamaño de grano en el ensamblaje de la comunidad indica que los tipos de sedimento pueden servir como filtros esenciales para las especies. Esto enfatiza la necesidad de tener en cuenta las características del sedimento al estudiar la distribución y diversidad de la meiofauna.

La transición de condiciones marinas a terrestres en la línea de marea baja destaca cómo cambios significativos en el hábitat pueden influir no solo en el recambio de especies sino también en la composición general de las comunidades. A través de esta investigación, obtenemos una visión más profunda de los roles ecológicos de la meiofauna y su lugar dentro de los ecosistemas costeros.

#Interacciones bióticas

Si bien los factores ambientales son esenciales, nuestro estudio también revela el papel de las interacciones bióticas. Parece que la competencia y la depredación juegan roles significativos, especialmente en entornos similares. Esta interacción entre especies puede contribuir al ensamblaje de la comunidad e indica que entender la meiofauna requiere examinar tanto aspectos ecológicos como ambientales.

#Implicaciones para futuras investigaciones

Nuestro estudio tiene implicaciones para futuras investigaciones sobre la meiofauna. Entender los rasgos y adaptaciones de estos organismos puede mejorar nuestro conocimiento de sus funciones ecológicas. Investigar una gama más amplia de taxa de meiofauna podría conducir a mejores conocimientos sobre los rasgos que influyen en sus distribuciones e interacciones.

También hay necesidad de realizar experimentos controlados para identificar variables ambientales específicas que afecten el ensamblaje de la comunidad. Llevar a cabo experimentos de campo que simulen condiciones naturales de playa mientras se manipulan factores como tipo de sedimento o salinidad podría proporcionar información valiosa sobre las respuestas de la meiofauna a cambios en su entorno.

#Conclusión

En resumen, este estudio mejora nuestra comprensión de los factores que influyen en las comunidades de meiofauna de playa. La combinación de condiciones ambientales, factores espaciales e interacciones bióticas contribuye a la dinámica compleja de estas comunidades. Al integrar métodos avanzados como el metabarcoding con modelado estadístico, podemos obtener mejores perspectivas sobre las relaciones ecológicas que dan forma a los ecosistemas de las playas de arena. La investigación continua ayudará a informar estrategias de conservación y manejo para estos hábitats costeros vitales.