Adaptaciones a un Océano en Cambio

¿Cómo grupos funcionales claves del plancton se adaptan a cambios químicos en los océanos e impactan los ciclos biogeoquímicos?
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Los fuertes y dinámicos gradientes químicos horizontales en el Pacífico Sur Oriental (PSO), desde aguas ultra-oligotróficas hasta zonas de surgencia costera, exhiben combinaciones altamente variables de bajo O2 y pH/alto pCO2. Los gradientes también incluyen fuertes cambios verticales en concentración de O2, desde niveles de saturación en superficie a niveles indetectables en el núcleo de la zona de mínimo oxígeno (ZMO). Estos gradientes cubren un amplio rango de escalas espacio-temporales.

Las respuestas de las comunidades planctónicas y la retroalimentación entre la función comunitaria y la dinámica biogeoquímica, podrían depender en gran medida de las adaptaciones y capacidades de aclimatación de componentes claves, que pueden variar en forma importante en los hábitats oceánicos. Más aún, las respuestas biológicas a múltiples factores de estrés pueden ser aditivas, sinérgicas o antagónicas.

Nuestra hipótesis es que la variabilidad genómica en especies marinas está involucrada en las respuestas funcionales diferenciales a múltiples factores de estrés y esto determina la persistencia o la modficación de funciones ecológicas/biogeoquímicas en la medida que cambia la química del océano.

Se postula que el funcionamiento comunitario en ambientes altamente estables, como el giro del Pacífico Sur, es menos robusto frente a cambios en condiciones químicas respecto de ambientes altamente fluctuantes, como el océano costero.

Para abordar este tema, se realizarán trabajos de campo y laboratorio. Para el primero, se aislarán representantes claves de los funcionales planctónicos provenientes de zonas con gradientes de pCO2, pO2 y nutrientes. Asociado a esta actividad, se iniciará una nueva colección de cultivos de fitoplancton en la Pontificia Universidad Católica, en coordinación con la Colección de Cultivos de Roscoff.

Se realizarán experimentos de perturbación con un solo factor de estrés sobre especies seleccionadas, enfocándose en la variabilidad fisiológica en respuesta a variaciones de pCO2/pH, u O2, y permitirán mejorar el diseño de experimentos con múltiples factores de estrés. En base a estos resultados, se realizará el análisis genómico de especies/géneros (e.g. bajo O2 - Prochlorococcus; pH bajo/alto pCO2 – cocolitofóridos).

Para el trabajo de campo, se realizarán observaciones-experimentos en expediciones de nuestro Instituto. Se realizarán estimaciones in situ de tasas fisiológicas/metabólicas y comunitarias; expresión génica; y mediciones de flujo de partículas (en particular asociado con el ciclo del carbono, relativamente desconocido en las Zonas de Mínimo Oxígeno).

Además, los análisis genómicos cultivo-independientes de especies representativas, permitirán poner a prueba las asociaciones entre variación genómica y fisiológica. La composición y el funcionamiento de las comunidades serán analizados y comparados con la genómica poblacional entre los representantes específicos de los grupos funcionales planctónicos.

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Duarte, C.Navarro, J.M.Acuña, K.Torres, R.Manríquez, P.H.Lardies, M.A.Vargas, C.A.Lagos, N.A.Aguilera, V.M.

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