El llegat de les antigues edats de gel dona forma a com les prades marines responen a les amenaces ambientals en l'actualitat

Un estudi amb participació de l’IMEDEA (CSIC-UIB) assenyala que la migració i les edats de gel del plistocè encara afecten la grandària i l’estructura de les comunitats modernes de la fanerògama marina Zostera marina.

El llegat genètic pot influir més que l'entorn actual en les comunitats de prades marines presents, podent afectar la seva adaptació al canvi climàtic. 

Un equip internacional en el qual ha participat la investigadora de l’IMEDEA (CSIC-UIB) Fiona Tomas ha comprovat que l'evolució passada té impactes ecològics molt més profunds del que es pensava. En el treball, que ha estat recentment publicat en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, es van analitzar les comunitats de prades marines de Zostera marina, que és la base de moltes xarxes alimentoses marines costaneres al llarg de les costes de l'Atlàntic nord i el Pacífic, i es va descobrir que la seva història genètica antiga pot exercir un paper més important que l'entorn actual en la determinació de la seva grandària, estructura i organismes associats. Això, així mateix, podria tenir implicacions sobre com s'adapten aquestes prades marines a amenaces com el canvi climàtic.

Fa aproximadament mig milió d'anys, quan el món era més càlid, algunes plantes de Zostera marina van viatjar des del Pacífic fins a l'Atlàntic, i no totes foren prou resistents per travessar l'Àrtic. Per a les que van tenir èxit, una sèrie de glaciacions durant l'època del plistocè van afectar encara més la seva capacitat d'estendre's. Aquestes experiències mil·lenàries van deixar petjades duradores en el seu ADN: fins i tot avui en dia, les poblacions de Zostera marina a l'Atlàntic són molt menys diverses genèticament que les del Pacífic.

Per a l'equip científic va ser impactant descobrir que el llegat genètic pot, de vegades, influir més que l'entorn ambiental actual a determinar les actuals comunitats de prades marines presents. Si bé l'equip investigador ja sabia de l'existència d'una separació genètica important entre els dos oceans, no pensava que aquesta influència pogués arribar a ser més important que les condicions ambientals.

Zostera marina és una de les espècies de plantes d'aigües poc profundes més esteses en el món. El seu rang de distribució s'estén des de regions subtropicals com la Baixa Califòrnia fins a Alaska i l'Àrtic. A més de proporcionar aliment i hàbitat per a molts animals marins, aquesta planta ofereix una gran quantitat de serveis als humans: protegeix les costes de les tempestes, absorbeix carboni i proporciona aigües netes. En la majoria de llocs on forma prades, aquesta planta és l'espècie dominant, o l'única planta marina present. Això fa que la seva supervivència sigui crítica per a les persones i els animals que viuen allà, i la menor diversitat genètica a l'Atlàntic podria dificultar a algunes de les seves poblacions l’adaptació a canvis sobtats. La diversitat genètica proporciona a les plantes diferents eines per respondre als canvis i, per tant, les poblacions menys diverses podrien tenir menys capacitat de resposta.

Els científics ja han vist desaparèixer aquesta espècie d'algunes regions a mesura que les aigües s'escalfen. Per exemple, a Portugal, el lloc més al sud d'Europa, aquesta espècie ha començat a retrocedir i a desplaçar-se més al nord, cap a aigües més fredes.

Un grup de científics va crear una xarxa global de recerca denominada ZEN (Zostera Experimental Network (Xarxa Experimental de Zostera) en adonar-se de la necessitat urgent de comprendre i conservar les prades marines a tot el món. L'objectiu era fer els mateixos experiments i mostrejos per obtenir una imatge global coordinada de la salut de les prades marines de Zostera marina. Per a aquest estudi, l'equip va mostrejar 20 parcel·les de comunitats de prades marines a 50 llocs de l'Atlàntic i el Pacífic, i va obtenir dades de 1.000 parcel·les de prada.

En primer lloc, es van recopilar dades bàsiques de les plantes: grandària, forma, biomassa total i els diferents animals i algues que viuen allà i al seu voltant. Després es van recopilar dades genètiques de totes les poblacions de la planta. També es van mesurar diverses variables ambientals a cada lloc: temperatura, salinitat de l'aigua i disponibilitat de nutrients, entre altres. L'objectiu era descobrir què va donar més forma a les comunitats de Zostera marina: el medi ambient o la genètica. Després d'executar alguns models, van descobrir una sèrie de diferències entre els ecosistemes de prades de l'Atlàntic i el Pacífic, unes diferències que coincidien estretament amb la divergència genètica de la migració del plistocè i les edats de gel posteriors.

Mentre que les prades marines del Pacífic sovint creixien com a «boscos» que superaven regularment el metre d'altura i, de vegades, aconseguien més del doble d'aquesta altura, l'Atlàntic albergava «prades» més diminutes que rares vegades s'acostaven a aquesta altura. Les diferències genètiques també van coincidir amb la biomassa total de les plantes. A l'Atlàntic, la genètica evolutiva i el medi ambient actual van exercir papers igualment importants en la biomassa de la planta. Al Pacífic, la genètica tenia un rol més important. Aquests impactes de la genètica també es van observar més enllà de la planta, en altres parts de l'ecosistema. Per exemple, quan es tractava dels petits animals que vivien a la planta, com els invertebrats, la signatura genètica del Plistocè novament va tenir un paper més important que el medi ambient en el Pacífic, mentre que el paper dels dos va ser igualment important a l'Atlàntic. Així doncs, l'antic llegat d'aquesta migració del plistocè i el coll de botella que va sofrir aquesta espècie a l'Atlàntic ha tingut conseqüències per a l'estructura de l'ecosistema 10.000 anys després.

Mantenir la diversitat actual és un bon primer pas per protegir les prades marines existents. La restauració és una bona opció en els llocs on ja s'han perdut prades, com a la costa aquest de Virgínia, als Estats Units, on ha estat un èxit, però molts altres esforços de restauració només aconsegueixen un èxit limitat.

Els resultats d'aquest treball ressalten que «mantenir la diversitat genètica de les prades existents i tenir-la en compte serà fonamental a l'hora de conservar i restaurar prades de fanerògames marines», indica la Dra. Tomas.

Font: IMEDEA (CSIC-UIB)

Referència bibliogràfica

Emmett Duffy, J. et al. A Pleistocene legacy structures variation in modern seagrass ecosystems. Pnas, 119 (32) e2121425119. https://doi.org/10.1073/pnas.2121425119 

Data de publicació: Mon Sep 12 10:42:00 CEST 2022