Uma abordagem funcional revela o controle de baixo do sistema cruzado nos recifes de coral

Citação: Tebbett SB, Ling SD (2025) Uma abordagem funcional revela o controle de baixo para cima do sistema cruzado nos recifes de coral. PLOS BIOL 23 (7): E3003251. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003251

Publicado: 9 de julho de 2025

Direitos autorais: © 2025 Tebbett, Ling. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos do Licença de atribuição do Inventive Commonsque permite o uso, a distribuição e a reprodução irrestritos em qualquer meio, desde que o autor e a fonte originais sejam creditados.

Financiamento: Este trabalho foi financiado pelo Conselho de Pesquisa Australiano (número de concessão FT200100949, concedido à SDL). Os financiadores não tiveram papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito.

Interesses concorrentes: Os autores declararam que não existem interesses concorrentes.

Os ecossistemas aquáticos e terrestres podem estar intimamente conectados através do fluxo entre sistemas de energia e materials (1). No entanto, os ecossistemas são frequentemente estudados de forma independente, impedindo nossa compreensão de como as mudanças em um sistema podem ter consequências de fluxo para o outro em um mundo em rápida mudança (1). Compreender esses hyperlinks de sistema cruzado pode ser uma tarefa complexa, uma vez que a magnitude dos fluxos de energia e materials é dependente do contexto, com assimetrias na magnitude das entradas de diferentes componentes do ecossistema (1). A complexidade do entendimento e rastreamento de ligações entre sistemas é ampliada pelo fato de que os ecossistemas são intrinsecamente estruturados pelas forças de cima para baixo e de baixo para cima, cuja força relativa também pode variar tremendamente em diferentes contextos. Embora seja amplamente aceito que as forças de cima para baixo e de baixo para cima possam moldar o funcionamento dos ecossistemas (ou seja, as taxas nas quais a energia ou o materials são movidas ou armazenadas em ecossistemas), as métricas ‘estáticas’ (por exemplo, a abundância de organismos) frequentemente usados ​​para quantificar os ecossistemas podem apenas fornecer informações parciais em funcionamento (usadas frequentemente para quantificar os ecossistemas (os ecossistemas podem fornecer informações parciais (2). Ao focar nas métricas baseadas em processos, um novo estudo publicado em PLOS Biology por Benkwitt e colegas (3) vincula com sucesso mudanças mediadas pelo homem nos ecossistemas de ilhas terrestres ao funcionamento de recifes de coral adjacentes. O estudo revela que a perda de aves marinhas nas ilhas, devido a ratos invasivos, reduz os principais subsídios a nutrientes naturais a recifes adjacentes, restringindo o fluxo de produtividade através de produtores primários a peixes herbívoros (Fig 1). Esses resultados destacam o potencial de vias tróficas herbívoras nos recifes a serem mediados por controles de baixo para cima, com a avaliação entre sistemas cruzados baseados em processos revelando o papel relativo dos subsídios a nutrientes desempenhando nesse controle de baixo para cima.

A taxa na qual a energia flui através de produtores primários para herbívoros é elementary para a produtividade de muitos ecossistemas e tem sido um foco de pesquisa ecológica de longa knowledge (4Assim,5). Nos sistemas de recifes de coral, a herbivoria é geralmente dominada por peixes, com peixes de recife de coral representando um dos mais diversos, abundantes e generalizados grupos de herbívoros vertebrados do mundo (6) (Fig 1b). Houve avanços substanciais em nossa compreensão de como os peixes herbívoros influenciam os recifes de cima para baixo (ou seja, como os herbívoros moldam comunidades de produtores primários), assim como houve para herbívoros em outros ecossistemas (7). No entanto, o entendimento dos controles de baixo para cima sobre herbívoros nos ecossistemas de recifes ficou atrasado, especialmente em relação à magnitude dessas forças de baixo para cima em diferentes contextos. Esse atraso no entendimento é em parte porque, diferentemente das plantas em terra, os produtores primários predominantes nos recifes de coral são pequenos, difíceis de quantificar e geralmente são esquecidos.

Nos recifes, a principal produtividade que alimenta a through trófica do herbívoro é sustentada por ‘relva’ (5) (Fig 1a). As territivas são comunidades de assembléias multi-espécies curtas (<2 cm) de algas e cianobactérias que cobrem a maioria das superfícies duras de recifes que não são cobertos por corais (8). A importância de entender o papel desses grãos cresceu nos últimos anos após o declínio world na cobertura de corais. À medida que os corais são perdidos, eles são frequentemente substituídos por relva, com cobertura de grama em vez de cobertura de coral frequentemente dominando os recifes (8). A importância dos grama na produtividade primária do recife tem sido reconhecida há muito tempo (5). No entanto, a pesquisa sobre como a produtividade do relvado medeia as comunidades de herbívoros por meio de controle de baixo para cima, tem sido surpreendentemente limitado-talvez devido ao tamanho diminuto dos relvados e às dificuldades logísticas associadas à medição do crescimento e produtividade da grama. No entanto, Benkwitt e colegas (3) reconheceu a importância de examinar as territivas nesse contexto para rastrear como os subsídios a nutrientes podem ter consequências de fluxo para a produtividade dos recifes. Ao estimar a magnitude das entradas de nitrogênio derivadas de aves marítimas, bem como medir as territivas na escala de milímetros e examinar sua qualidade nutricional, Benkwitt e colegas revelaram que os relva cresceram mais rapidamente e eram mais nutritivos onde subsídios de nutrientes derivados de aves marítimos eram maiores. Essas medidas de grama foram combinadas com métricas estáticas (por exemplo, biomassa) e baseadas em processos (por exemplo, produtividade) da comunidade de herbívoros por meio de uma abordagem de modelagem causal estrutural. Ao fazer isso, verificou -se que a taxa de produção de recursos nutricionais (isto é, crescimento de território), em vez de qualidade nutricional ou cobertura de grama, relacionada à biomassa e produtividade da comunidade de peixes herbívoros (Fig 1C).

Os resultados deste novo estudo em PLOS Biology enfatizam a importância de uma abordagem baseada em processos para a quantificação de ecossistemas, bem como a necessidade de considerar de forma abrangente o contexto do sistema em questão para entender a mudança. Um foco na quantificação de processos dinâmicos do ecossistema invariavelmente fornece informações mais diretas sobre a taxa em que o materials ou a energia está pedalando por um ecossistema em comparação com medições estáticas (2). Apesar de muitas vezes ser mais difícil de quantificar, um foco aprimorado nas métricas baseadas em processos produzirá informações mais informativas sobre como a mudança ambiental molda o funcionamento dos ecossistemas e, finalmente, a capacidade de um ecossistema de apoiar os principais serviços.

A descoberta de que as conexões entre sistemas podem moldar significativamente uma through central de produtividade nos recifes de coral também enfatiza a necessidade de entender e quantificar a magnitude de tais conexões de sistema cruzado de maneira mais ampla em diferentes contextos (1). As conexões entre sistemas são difundidas entre ambientes aquáticos e terrestres (1), e em um mundo em mudança, essas conexões podem ser corroídas, interrompendo o funcionamento dos ecossistemas (3). Por exemplo, fora do reino marinho, riachos de água doce e ecossistemas ribeirinhos terrestres adjacentes também estão intimamente ligados de natureza recíproca (1). As folhas de árvores que são depositadas em riachos representam um subsídio nutricional elementary que sustenta a produtividade de redes alimentares detrítras aquáticas (1). De fato, as larvas de vários insetos dependem desses recursos detríticos em fluxos (1). A produtividade dessa through detrítica também pode comentários sobre ecossistemas terrestres adjacentes à medida que as larvas de insetos se desenvolvem e emergem a partir do fluxo, pelo qual elas se tornam vítimas de predadores terrestres, como pássaros e répteis (1). Dado que esse suggestions recíproco é sustentado pela deposição de folhas de árvores, as ações humanas que removem as árvores interromperão e enfraquecem fundamentalmente essas complexas conexões de sistema cruzado recíproco, provavelmente corroendo a produtividade dos ecossistemas aquáticos e terrestres.

As ações humanas podem não apenas enfraquecer as conexões do sistema cruzado, mas também podem fortalecer as conexões, interrompendo o ecossistema do destinatário funcionando de uma maneira importante. Por exemplo, o fluxo de sedimentos terrestres para ecossistemas aquáticos pode ser fortalecido por ações humanas (9). Em relação aos recifes de coral, esse aumento de insumos de sedimentos terrestres pode representar o maior impacto do sistema cruzado, restringindo a produtividade das vias herbívoras. Uma proporção substancial dos recifes de coral do mundo tem sido e continua sendo impactada por maiores insumos de sedimentos devido a modificações da terra, como o desmatamento (9). Esses sedimentos podem ficar presos na estrutura complexa dos gramados, com cargas mais altas de sedimentos restritando fortemente o crescimento e a produtividade dos peixes herbívoros (2) (Fig 1d). Como tal, entender como o fortalecimento das conexões do mar por entradas de sedimentos pode reduzir a produtividade dos caminhos herbívoros representa uma área-chave para a pesquisa em andamento. Isso é particularmente importante, considerando que essas reduções na produtividade podem ter consequências para as pessoas por meio de rendimentos reduzidos da pesca (9).

Além dos recifes de coral, a ascensão de gramados carregados de sedimentos também está se desenrolando nos sistemas de recifes temperados costeiros do mundo (10). Compreender como o aumento dos insumos de sedimentos está moldando a produtividade dos recifes costeiros do mundo, em geral, representa uma questão de pesquisa tentadora. No entanto, dada a escala, a diversidade dos diferentes ecossistemas terrestres e de recifes envolvidos, a variedade de forças de baixo para cima e de cima para baixo que operam e a variabilidade inerente na magnitude dos fluxos de sedimentos, isso representa uma questão desafiadora a ser abordada. Como Benkwitt e colegas (3) demonstrar, é possível rastrear a magnitude das conexões do sistema cruzado. Talvez o estudo deles possa atuar como um plano que pode ser ampliado para explorar como outras conexões entre sistemas estão remodelando a produtividade dos sistemas de recifes do mundo em escalas globais.