Concepts and approaches for marine ecosystem research with reference to the tropics

Resumen

Este artículo es una revisión de los conceptos y enfoques predominantes en la modelación e investigación de los ecosistemas marinos, tales como: (1) la Teoría Trofodinámica de ecosistemas pelágicos, (2) modelos de compartimentos/ red (compartment/network models), (3) experimentos de mesocosmos, y (4) modelos basados en enfoques individuales y ecosistemas virtuales. Se resumen y discuten preguntas relevantes para la investigación así como las limitaciones de cada enfoque, y se muestra como el concepto de ecosistema ha cambiado a través del tiempo. El espectro de biomasa acuática (obtenido de la teoría de ecosistemas pelágicos) puede revelar la estructura trófica de los diferentes ecosistemas; puede mostrar como el tamaño de los organismos se distribuyen dentro del ecosistema y como los diferentes grupos, de acuerdo al tamaño, participan en el metabolismo y producción del mismo. Los modelos de compartimentos/redes permiten describir más detalladamente la estructura trófica y el flujo de energía- /biomasa en los ecosistemas, particularmente, con el modelamiento explícito de P/B y las tasas de consumo de alimento y biomasa de cada compartimento. Además, se pueden obtener índices para la caracterización y comparación entre sistemas, como por ejemplo la eficiencia trófica promedio, el rendimiento energético, los grados de conectividad y de madurez, y otros. Novedosas ampliaciones dinámicas de los modelos tróficos de red, permiten explorar los impactos pasados y futuros de las pesquerías y de las perturbaciones ambientales, así como sondear políticas de manejo como por ejemplo, las áreas marinas protegidas. Los experimentos de mesocosmos tratan con una multitud de preguntas relacionadas con procesos acuáticos (i.e. producción primaria, pastoreo, depredación, paso de energía entre niveles tróficos, etc.) y el comportamiento de los organismos (i.e. crecimiento, migración, reacción a los contaminantes, etc.) bajo condiciones semi-naturales. Como los procesos dentro del mesocosmos frecuentemente difieren de los naturales en tasa y magnitud, éstos deberán ser considerados como grandes experimentos in vitro, diseñados para probar selectos componentes del ecosistema y no como intentos de abarcar múltiples procesos interactivos. Los modelos que utilizan organismos individuales como unidades, pueden revelar las causas de la variabilidad natural dentro de las poblaciones (crecimiento, fenotipo, comportamiento) y del papel de la variación intraespecífica de los procesos interespecíficos, de la sucesión y de los mecanismos retroactivos. Los ecosistemas virtuales están siendo utilizados ampliamente en la investigación interdisciplinaria dentro de la oceanografía biológica para simular interacciones no lineares entre las fluctuaciones dinámicas de la circulación oceánica, la física de las interacciones aire- mar, turbulencia y óptica, biogeoquímica, y en la fisiología y comportamiento del plancton. Todos estos aspectos pueden ser comparados con observaciones reales. Los diferentes enfoques disponibles para el análisis de ecosistemas acuáticos deberán ser considerados como medios complementarios para la descripción y comprensión de los ecosistemas. La perspectiva actual de los ecosistemas marinos es el resultado del análisis de ecosistemas durante las últimas décadas, y es la de un compuesto de subsistemas poco acoplados de dinámicas desincronizadas que mantienen la función y estructura fundamental del todo a través de la acción combinada.