¿Por qué hay tantos tipos de fitoplancton?

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Una nueva vía para resolver la paradoja del plancton

Existe un enigma ecológico de larga data llamado la paradoja del plancton. Famosamente articulada por el ecologista George Evelyn Hutchinson en 1961, la paradoja explora lo extraño que es que haya miles de especies de fitoplancton en los tramos superiores del océano.

Los primeros metros de agua son básicamente una sopa bien mezclada, lo que significa que todas estas especies de fitoplancton dependen de los mismos nutrientes. La teoría de la exclusión competitiva dice que una de estas especies debería ser un poco más fuerte y debería competir con el resto. Pero ninguna lo ha hecho. ¿Por qué?

Hutchinson publicó la paradoja en el apogeo de la Guerra Fría, cuando el aire estaba lleno de debates sobre los valores de la competencia y el reparto de recursos. El pensamiento ecológico estaba dominado por la idea de que la competencia impulsa a algunas especies a prosperar y a otras a extinguirse. Pero Hutchinson vio esta forma de pensar como una simplificación excesiva y consideró al fitoplancton como un ejemplo de cómo debe haber fuerzas adicionales que moldeen la biodiversidad.

Durante las últimas décadas, los ecólogos han sugerido muchas explicaciones de por qué persisten múltiples especies de fitoplancton, incluidos los efectos de rápidos cambios ambientales, la existencia de codependencias de especies, la distribución desigual de especies de fitoplancton y el hecho de que algunos fitoplancton liberan toxinas que pueden darles una ventaja sobre la competencia.

Pero un nuevo estudio realizado por el ecologista de la Universidad Estatal de Oregon Michael Behrenfeld y sus colegas busca resolver el dilema adoptando una perspectiva diferente: la del plancton.

El fitoplancton es tan pequeño y las distancias entre ellos tan vastas, desde su perspectiva, que es probable que el fitoplancton no compita en absoluto, dice Behrenfeld. Si imaginas que un fitoplancton es aproximadamente del tamaño del cepellón de un árbol, dice, el siguiente fitoplancton más cercano estaría a kilómetros de distancia.

El pequeño tamaño de un fitoplancton también significa que experimenta el agua como una sustancia espesa, tal vez similar a lo que sentimos con la miel. Cuando un fitoplancton individual se mueve, una capa de agua llamada capa límite se mueve con él. Esto significa que el fitoplancton pasa la mayor parte de su tiempo firmemente separado el uno del otro.

"Cuando lo piensas de esa manera, es como, bueno, ¿cómo puede el fitoplancton que está físicamente tan distante competir directamente entre sí?", dice Behrenfeld.

Inspirado por esta idea, Behrenfeld decidió modelar la biodiversidad del fitoplancton utilizando un enfoque llamado teoría neutra. En lugar de modelar la dinámica del ecosistema como alimentada por la competencia, este marco dice que una comunidad solo pierde especies cuando, por casualidad, demasiados miembros mueren al mismo tiempo, y solo gana especies cuando inmigran o cuando mutaciones genéticas las crean de nuevo.

Para aproximadamente un dedal de agua, la teoría neutra funcionó muy bien: el número de especies que predijo el modelo de Behrenfeld que estaría presente se aproximaba a lo que los científicos han observado en estudios en el mar. Pero cuando amplió el modelo para representar una masa de agua más grande, comenzó a formarse una brecha.

"Debemos recordar que el agua se mezcla continuamente", dice Behrenfeld. En un mundo dictado por una teoría neutra, el fitoplancton tendría que morir a un ritmo irrazonable para dejar espacio para todo el nuevo plancton que llega de otras partes del océano. En lugar de explicar por qué hay más de una especie de fitoplancton, el modelo basado en la teoría neutra de Behrenfeld predijo que en realidad debería haber un número astronómico de especies de fitoplancton.

Entonces, Behrenfeld y sus colegas consideraron otras fuerzas que podrían limitar el número de especies de plancton incluso en una utopía libre de competencia, como qué tan atractivo es el fitoplancton para los depredadores, qué tan rápido se reproducen y cómo la reproducción asexual afecta la variación genética dentro de una especie. Su trabajo valió la pena: agregar estos elementos a su modelo les proporcionó casi la misma cantidad de especies que los científicos han observado en el océano.

Nick Record, un ecólogo computacional del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas en Maine, dice que los resultados de Behrenfeld destacan cómo la constante agitación del océano obliga a los científicos a idear nuevas formas de pensar sobre las relaciones entre especies. "Los sistemas marinos son realmente diferentes" a los terrestres, dice. "Y se comportan de formas realmente diferentes".

Sin embargo, Record tiene una visión diferente de la paradoja del plancton. "No es realmente una paradoja que deba resolverse", dice Record. "Es parte de una narrativa".

En lugar de suponer que algunas soluciones son correctas y otras incorrectas, Record cree que todas las soluciones propuestas a la paradoja apuntan a una verdad mayor sobre los ecosistemas marinos: que son lo suficientemente complejos como para que los ecologistas nunca encuentren un modelo único para todos para describir cómo funcionan.

Quizás los próximos 60 años vean como el último tantas soluciones propuestas a la paradoja. Y tal vez así debería ser exactamente cuando se trata de una buena paradoja.

La investigación se ha publicado en ISME Communications: Phytoplankton biodiversity and the inverted paradox

Etiquetas: EspecieFitoplancton

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