Ecología del paisaje marino

La ecología del paisaje marino es una disciplina científica que se ocupa de las causas y las consecuencias ecológicas de los patrones espaciales en el entorno marino , basándose en gran medida en marcos conceptuales y analíticos desarrollados en la ecología del paisaje terrestre . ^[1]

La ecología marina, la aplicación de los conceptos de ecología del paisaje al ambiente marino ^[2] ha ido surgiendo lentamente desde la década de 1970, ^{[3] [4] [5] [6] [7]} produciendo nuevos conocimientos ecológicos y mostrando un potencial creciente para apoyar el desarrollo de prácticas de gestión basadas en la ciencia y con significado ecológico. ^{[8] [9] [10] [11]} Para los sistemas marinos, la aplicación de la ecología del paisaje surgió a través del reconocimiento de que muchos de los conceptos desarrollados en la teoría de la biogeografía de islas ^{[12] [13]} y el estudio de la dinámica de parches (precursores de la ecología del paisaje moderna) podrían ser aplicables a una variedad de entornos marinos desde parches de plancton ^[14] hasta arrecifes de parches , ^[15] lechos de mejillones intermareales ^[16] y praderas de pastos marinos . ^{[17] [18]}

Los avances en la comprensión ecológica de los patrones espaciales no se limitaron a los entornos de fondos marinos poco profundos . En el océano abierto , los avances en los sistemas de observación oceánica desde la década de 1970 han permitido a los científicos mapear, clasificar, cuantificar y rastrear la estructura espacial dinámica en forma de remolinos , rugosidad de la superficie , corrientes , penachos de escorrentía, hielo , frentes de temperatura y parches de plancton utilizando tecnologías oceanográficas , un tema al que cada vez se hace referencia más como ecología del paisaje marino pelágico . ^{[19] [20] [21]} Las estructuras del subsuelo también, como las ondas internas , las termoclinas , las haloclinas , las capas límite y la estratificación que resultan en capas distintas de organismos, se están mapeando y modelando cada vez más en múltiples dimensiones.

Al igual que los ecólogos del paisaje , los ecólogos del paisaje marino se interesan por la geometría espacialmente explícita de los patrones y las relaciones entre los patrones, los procesos ecológicos y el cambio ambiental. Un principio central de la ecología del paisaje es que el contexto del parche es importante, donde las condiciones locales se ven influenciadas por los atributos del entorno. Por ejemplo, la disposición física de los objetos en el espacio y su ubicación relativa a otras cosas influye en cómo funcionan. ^[22]

Un ecólogo del paisaje planteará preguntas diferentes, enfocadas a distintas escalas que otros científicos, como por ejemplo: ¿Cuáles son las consecuencias ecológicas de parches de diferentes formas, tamaño de parche, calidad, geometría de los bordes, disposición espacial y diversidad de parches en el paisaje? ¿A qué escala(s) es más influyente la estructura? ¿Cómo influyen los patrones del paisaje en la forma en que los animales encuentran alimento, evaden a los depredadores e interactúan con los competidores? ¿Cómo altera la actividad humana la estructura y la función de los paisajes?

Varios principios rectores que existen en el núcleo de la ecología del paisaje han hecho importantes contribuciones a la planificación y conservación del paisaje terrestre, pero en los sistemas marinos nuestra comprensión aún está en sus inicios. El primer libro sobre ecología del paisaje marino se publicó en diciembre de 2018. ^[23]

Los paisajes marinos se definen en términos generales como espacios espacialmente heterogéneos y dinámicos que pueden delinearse en una amplia gama de escalas en el tiempo y el espacio. Con respecto a los paisajes marinos definidos por unidades de muestreo, un cuadrante de 1 m2 ^puede ser una unidad de muestreo de paisaje marino (SSU) válida, al igual que una ventana analítica de 1 km2 ^en un sistema de información geográfica. La amplia diversidad de posibles escalas focales en la ecología marina significa que el término paisaje marino no puede usarse como una indicación de escala o un nivel de organización.

El mar exhibe patrones espaciales complejos que pueden ser mapeados y cuantificados, como gradientes en comunidades de plantas a través de marismas mareales o los intrincados mosaicos de parches típicos de los arrecifes de coral . ^[24] También en el océano abierto, la estructura espacial dinámica en forma de corrientes de agua, remolinos, frentes de temperatura y parches de plancton se pueden medir fácilmente. ^{[25] [26]} Los procesos físicos como las tormentas influyen dramáticamente en los patrones espaciales en el medio ambiente y la actividad humana también puede crear directamente una estructura de parches, modificar la composición del mosaico e incluso eliminar por completo elementos del paisaje marino. Además, los cambios inducidos por el cambio climático en las especies relacionados con el cambio de temperatura del agua y el aumento del nivel del mar están impulsando una reconfiguración gradual de la geografía de las especies y los hábitats.

Los patrones revelados por los dispositivos de teledetección se suelen mapear y representar utilizando dos tipos de modelos: (1) colecciones de parches discretos que forman mosaicos, por ejemplo, como se representa en un mapa de hábitat bentónico bidimensional, o (2) gradientes que varían continuamente en modelos de terreno tridimensionales, por ejemplo, en datos batimétricos detectados de forma remota. ^{[27] [28]} En la ecología del paisaje, los parches se pueden clasificar en un modelo binario de parche-matriz basado en la teoría de la biogeografía de islas, donde un tipo de parche de hábitat focal (por ejemplo, pastos marinos) está rodeado por una matriz inhóspita (por ejemplo, arena), o un parche-mosaico de parches interconectados, donde las interacciones de las partes influyen en la función ecológica de todo el mosaico. Tanto los modelos de parches como de gradientes han proporcionado información importante sobre la ecología espacial de las especies marinas y la biodiversidad.

La escala, las dimensiones espaciales o temporales de un fenómeno, es central para la ecología de los paisajes marinos y el tema permea todas las aplicaciones de un enfoque de ecología de paisajes marinos desde los modelos conceptuales hasta el diseño de muestreos, análisis e interpretación de resultados. ^[29] Es probable que las respuestas de las especies y las etapas de vida a la irregularidad y los gradientes en la estructura ambiental dependan de la escala, por lo tanto, la selección de la escala es una tarea importante en cualquier estudio ecológico. La ecología de paisajes marinos reconoce que las decisiones tomadas para escalar los estudios ecológicos influyen en nuestra perspectiva y, en última instancia, en nuestra comprensión de los patrones y procesos ecológicos. ^[30] Históricamente, los científicos marinos han desempeñado un papel importante en la comunicación de la importancia de la escala en la ecología ^[31]

En 1963, un oceanógrafo físico, Henry Stommel , publicó un diagrama conceptual que tendría un profundo efecto en todas las ciencias ambientales. ^[32] El diagrama ^[33] representaba la variación en la altura del nivel del mar en escalas espaciales desde centímetros hasta la del planeta y en escalas de tiempo desde segundos hasta decenas de milenios. ^[34] El oceanógrafo John Steele (1978) adaptó el diagrama de Stommel para representar las escalas espaciales y temporales de la irregularidad en el fitoplancton , el zooplancton y los peces .

La medición de la estructura del hábitat en múltiples escalas es típica en la ecología de paisajes marinos, en particular cuando no se conoce una única escala significativa o esta no es significativa para el proceso ecológico de interés. Se han utilizado mediciones en múltiples escalas para descubrir la escala en la que las poblaciones están asociadas con características clave del hábitat. ^{[35] [36]} Con respecto a la escala de los paisajes marinos, un enfoque es seleccionar escalas espaciales y temporales que sean ecológicamente significativas para los movimientos del organismo u otros procesos de interés. ^[37]

La ausencia de información, o la falta de observación continua sobre la forma en que los animales utilizan el espacio a través del tiempo, puede dar lugar con demasiada frecuencia a una consideración insuficiente del contexto del paisaje marino, lo que puede dar lugar a conclusiones erróneas sobre los impulsores primarios de los patrones y procesos ecológicos. Pittman y McAlpine (2003) ^[38] ofrecen un marco multiescalar para escalar los estudios ecológicos que integra la teoría de la jerarquía con la ecología del movimiento y el concepto de vecindarios ecológicos. ^[39] Aquí, la escala focal está guiada por las escalas espaciales y temporales relevantes para un proceso ecológico de interés. La escala focal está anidada dentro de una jerarquía espacial que incorpora patrones y procesos tanto a escalas más finas como más amplias ^[40].

Comprender la ecología del paisaje marino es importante para estudiar el desarrollo de los peces juveniles, en particular cuando se examinan los estuarios . Las investigaciones anteriores sobre la función de crianza se han centrado predominantemente en hábitats individuales o especies específicas, sin una comprensión integral de las intrincadas relaciones dentro y entre diversos parches de hábitat. ^{[41] [42] [43]} Esto es preocupante debido a los frecuentes cambios oncogénicos ^{[ aclaración necesaria ]} observados en muchas especies juveniles, lo que hace que utilicen múltiples hábitats a lo largo de sus fases de desarrollo. Varios hábitats, incluidas las raíces de manglares, las macroalgas, las praderas marinas y otros, ofrecen distintos servicios y recursos cruciales para el desarrollo de los peces juveniles. El hecho de no considerar la totalidad de los hábitats ocupados durante el desarrollo puede impedir que los ecólogos y los administradores de recursos evalúen de manera efectiva el valor de conservación y la prioridad de las regiones estuarinas.