Efectos del incremento de las temperaturas en los ecosistemas marinos

La variabilidad climática configura los rasgos fisiológicos, la distribución espacial y las interacciones entre las especies, definiendo la fenología, la trofodinámica y, en última instancia, el ritmo de la transferencia de materia y energía en las redes alimentarias. Las especies han desarrollado estrategias complejas de comportamiento e historia de vida para maximizar la aptitud física, por ejemplo el explotar los períodos del año que mejor se ajustan a los requisitos de nicho óptimos para el crecimiento, la supervivencia y la reproducción. Así, a largas escalas de tiempo, la evolución da forma a la distribución y la fenología de los depredadores y las presas. Las especies por debajo del nivel superior de depredador participan en un juego co-evolutivo que consiste en unir estacionalmente a su presa y «desajustar» a sus depredadores.

La fenología marina se define operativamente como el calendario de eventos biológicos clave, como el inicio y la duración de floraciones de fitoplancton, los picos de zooplancton, las fechas de desove, la eclosión larvaria y las migraciones. En regiones templadas se han observado adelantos de eventos primaverales coherentes con el calentamiento oceánico desde la década de 1980, documentados por series satelitales y registros in situ.

La hipótesis del emparejamiento no coincidente se ha considerado durante mucho tiempo uno de los principios fundamentales para explicar la variabilidad del reclutamiento en las poblaciones de peces, y propone que los cambios interanuales en el crecimiento y la supervivencia de un depredador dependen del grado de coincidencia entre su requerimiento de alimentos y la disponibilidad de presas. El desajuste aparece cuando la ventana de primera alimentación de las larvas de peces no coincide con el pico de zooplancton que sostiene su supervivencia, determinado por la floración de fitoplancton y modulado por temperatura, estratificación y mezcla estacional. La fenología de los depredadores y las presas, y por lo tanto el grado de coincidencia o desajuste, están limitados por limitaciones dependientes de la temperatura, que son particularmente fuertes para los organismos ectotérmicos, como los peces y sus presas. Por lo tanto, cualquier cambio en el clima puede desencadenar respuestas inesperadas que desequilibren los patrones establecidos en las interacciones tróficas, afectando en última instancia el reclutamiento de niveles tróficos más altos.

El cambio climático global afecta tanto a los compartimientos abióticos como bióticos de los ecosistemas marinos, pero con notables variaciones entre taxones, grupos funcionales y regiones oceánicas. En particular, los cambios en la temperatura del mar pueden tener una influencia significativa en las poblaciones a través de mecanismos que van desde procesos fisiológicos básicos a cambios en la distribución tanto de zooplancton como de especies de peces y comunidades biológicas enteras. El aumento de la temperatura eleva las tasas metabólicas en ectotermos según relaciones tipo Q10 y reduce la solubilidad del oxígeno, estrechando el margen aeróbico y afectando crecimiento, demanda de alimento y encuentros depredador-presa bajo niveles bajos a moderados.

Las olas de calor marinas han aumentado en frecuencia e intensidad desde la década de 1980 y provocan desplazamientos fenológicos, adelantos y acortamientos de ventanas tróficas y desincronizaciones que afectan el reclutamiento de peces y la estabilidad de redes alimentarias.

Es de importancia conocer cómo el calentamiento afecta la fenología de las especies marinas y, por lo tanto, las interacciones tróficas. Los cambios futuros en las interacciones depredador-presa son generalmente evasivos, ya que dependen de una interacción compleja entre restricciones basadas en la fisiología y retroalimentaciones dentro y entre especies, lo que lleva a proyecciones inciertas de los efectos biológicos del cambio climático. Sin embargo, un posible desajuste fenológico entre las especies de nivel trófico inferior y superior es de suma importancia en la estructuración de las redes alimentarias marinas, ya que no solo podría tener un impacto negativo en la productividad, sino que también aumentaría la vulnerabilidad de los peces capturados.

Diversas especies marinas han desplazado su distribución hacia latitudes más altas y a mayor profundidad, modificando la superposición espaciotemporal entre depredadores y presas y tasas de encuentro y reclutamiento en invertebrados, peces y componentes del plancton.

Un modelo depredador-presa que representa el ciclo de vida completo de los peces y zooplancton incluyendo su fenología encontró una fuerte dependencia de la sincronía con la presa de zooplancton en la población de peces, apuntando hacia una posible disminución pronunciada de la población con el calentamiento debido a la desincronización frecuente con su presa de zooplancton. En contraste, la población de peces templados parece ser más capaz de rastrear los cambios en el tiempo de presa y, por lo tanto, evitar un fuerte declive de la población.