Limitaciones de los parámetros de las funciones de predación. Implicaciones para la iniciación de las proliferaciones de fitoplancton
DOI:
https://doi.org/10.3989/scimar.04271.18APalabras clave:
proliferaciones algales, plancton, selección de la presa, funciones de predación, modelo multiespecie, limitaciones matemáticasResumen
Las proliferaciones de fitoplancton son eventos de producción y acumulación de biomasa de fitoplancton que tienen una fuerte influencia tanto en la dinámica del ecosistema como en actividades socioeconómicas. Entre los factores biológicos que afectan la dinámica de las proliferaciones fitoplanctónicas, la selección de presas por el zooplancton puede jugar un papel importante. En este trabajo consideramos el estado inicial de desarrollo de una proliferación algal considerando que la presión de la predación puede permitir a una especie de algas con una menor tasa de crecimiento intrínseco que un competidor, ser dominante. Utilizamos un modelo sencillo con dos especies de microalgas y un herbívoro (zooplancton) para deducir relaciones generales entre el crecimiento del fitoplancton y la predación. Estas relaciones se aplican a dos funciones de respuesta de predación para deducir las limitaciones matemáticas que los parámetros de estas funciones deben obedecer. Para evaluar la utilidad de las relaciones deducidas en un marco más general, los resultados se aplican a un modelo de múltiples especies del ecosistema marino (ERSEM).
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Anderson T.R., Gentleman W.C., Sinha B. 2010. Influence of grazing formulations on the emergent properties of a complex ecosystem model in a global ocean general circulation model. Progr. Oceanogr. 87(1-4): 201-213. http://dx.doi.org/10.1016/j.pocean.2010.06.003
Armstrong R.A. 1994. Grazing limitation and nutrient limitation in marine ecosystems: Steady state solutions of an ecosystem model with multiple food chains. Limnol. Oceanogr. 39(3): 597-608. http://dx.doi.org/10.4319/lo.1994.39.3.0597
Armstrong R.A. 2003. A hybrid spectral representation of phytoplankton growth and zooplancton response: The "control rod" model of plankton interaction. Deep Sea Res. Part II 50: 2895-2916. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2003.07.003
Baretta J., Baretta-Bekker J. 1997. Special issue: European regional seas ecosystem model II. J. Sea Res. 38: 169-413. http://dx.doi.org/10.1016/S1385-1101(97)00054-3
Baretta J.W., Ebenhöh W., Ruardij P. 1995. The European regional seas ecosystem model: a complex marine ecosystem model. Neth. J. Sea Res. 33: 233-246. http://dx.doi.org/10.1016/0077-7579(95)90047-0
Baretta-Bekker J.G., Baretta J., Rasmussen E. 1995. The microbial food web in the European regional seas ecosystem model. Neth. J. Sea Res. 33: 363-379. http://dx.doi.org/10.1016/0077-7579(95)90053-5
Bell T. 2002. The ecological consequences of unpalatable prey: phytoplankton response to nutrient and predator additions. Oikos 99(1): 59-68. http://dx.doi.org/10.1034/j.1600-0706.2002.990106.x
Buskey E., Hyatt C. 1995. Effects of the Texas (USA) 'brown tide' alga on planktonic grazers. Mar. Ecol. Prog. Ser. 126: 285-292. http://dx.doi.org/10.3354/meps126285
Cropp R., Norbury J. 2013. Modelling plankton ecosystems and the Library of Lotka. In: Blackford J., Allen I., et al., Advances in Marine Ecosystem Modelling Research (III). J. Mar. Syst. 125: 3-13. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmarsys.2012.08.005
Ebenhöh W., Baretta-Bekker J., Baretta J. 1997. The primary production module in the marine ecosystem model ERSEM II, with emphasis on the light forcing. J. Sea Res. 38: 173-193. http://dx.doi.org/10.1016/S1385-1101(97)00043-9
Flynn K.J. 2002. Toxin production in migrating dinoagellates: a modelling study of PSP producing alexandrium. Harmful Algae, 1: 147-155. http://dx.doi.org/10.1016/S1568-9883(02)00028-8
Flynn K.J. 2010. Do external resource ratios matter? Implications for modelling eutrophication events and controlling harmful algal blooms. J. Mar. Syst. 83: 170-180. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmarsys.2010.04.007
Flynn K.J., Iringoien X. 2009. Why aldehyde-induced insidious effects cannot be considered as a diatom defence mechanism against copepods. Mar. Ecol. Prog. Ser. 377: 79-89. http://dx.doi.org/10.3354/meps07865
Flynn K.J., Davidson K., Cunningham A. 1996. Prey selection and rejection by a microflagellate; implications for the study and operation of microbial food webs. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 196: 357-372. http://dx.doi.org/10.1016/0022-0981(95)00140-9
Gentleman W.C., Neuheimer A.B. 2008. Functional responses and ecosystem dynamics: how clearance rates explain the influence of satiation, food-limitation and acclimation. J. Plank. Res. 30: 1215-1231. http://dx.doi.org/10.1093/plankt/fbn078
Gentleman W., Leising A., Frost B., et al. 2003. Functional responses for zooplankton feeding on multiple resources: a critical review of assumed biological dynamics. Deep Sea Res. Part II 50: 2847-2875. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2003.07.001
Grover J.P. 1995. Competition, herbivory, and enrichment: nutrient-based models for edible and inedible plants. Am. Nat. 145(5): 746-774. http://dx.doi.org/10.1086/285766
Guisande C., Frangópulos M., Maneiro I., et al. 2002. Ecological advantages of toxin production by the dinoflagellate Alexandrium minutum under phosphorus limitation. Mar. Ecol. Prog. Ser. 225: 169-176. http://dx.doi.org/10.3354/meps225169
Holling C. 1959. Some characteristics of simple types of predation and parasitism. Can. Entom. 91: 385-398. http://dx.doi.org/10.4039/Ent91385-7
Holt R., Grover J., Tilman D. 1994. Simple rules for interspecific dominance in systems with exploitative and apparent competition. Am. Nat. 144(5): 741-771. http://dx.doi.org/10.1086/285705
Irigoien X., Flynn K.J., Harris R.P. 2005. Phytoplankton blooms: a loophole in microzooplankton grazing impact? J. Plankton Res. 27: 313-321. http://dx.doi.org/10.1093/plankt/fbi011
Jessup C.M., Bohannan B.J.M. 2008. The shape of an ecological trade-off varies with environment. Ecol. Let. 11: 947-959. http://dx.doi.org/10.1111/j.1461-0248.2008.01205.x PMid:18557986
Kierstead H., Slobodkin L. 1953. The size of water masses containing plankton blooms. J. Mar. Res. 12: 141-147.
Kretzschmar M., Nisbet R., MacCauley E. 1993. A predator-prey model for zooplankton grazing on competing algal populations. Theor. Popul. Biol. 44: 32-66. http://dx.doi.org/10.1006/tpbi.1993.1017
Leibold M.A. 1989. Resource edibility and the effects of predators and productivity on the outcome of trophic interactions. Am. Nat. 134: 922-949. http://dx.doi.org/10.1086/285022
Leibold M.A. 1996. A graphical model of keystone predators in food webs: trophic regulation of abundance, incidence, and diversity patterns in communities. Am. Nat. 147: 784-812. http://dx.doi.org/10.1086/285879
Leising A., Horner R., Pierson J., et al. 2005. The balance between microzooplankton grazing and phytoplankton growth in a highly productive estuarine fjord. Progr. Oceanogr. 67: 366-383. http://dx.doi.org/10.1016/j.pocean.2005.09.007
Litchman E., Klausmeier C. 2008. Trait-based community ecology of phytoplankton. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 39: 615-639. http://dx.doi.org/10.1146/annurev.ecolsys.39.110707.173549
Maestrini S., Granéli E. 1991. Environmental conditions and ecophysiological mechanisms which led to the 1988 Chrysochromulina polylepis bloom: an hypothesis. Ocean. Acta 14: 397-413.
Margalef R., Estrada M., Blasco D. 1979. Functional morphology of organisms involved in red tides, as adapted do cecaying turbulence. In: Taylor D.L. and Sliger H.H. (eds), Toxic dinoagellate blooms. Elsevier, North Holland, pp. 315-320.
May R.M. 1974. Stability and Complexity in Model Ecosystems. Princeton University Press. 263 pp.
Mitra A., Flynn K. 2005. Predator-prey interactions: is 'ecological stoichiometry' sufficient when good food goes bad? J. Plankton Res. 27: 393-399. http://dx.doi.org/10.1093/plankt/fbi022
Mitra A., Flynn K. 2006. Promotion of harmful algal blooms by zooplankton predatory activity. Biol. Lett. 2: 194-197. http://dx.doi.org/10.1098/rsbl.2006.0447 PMid:17148360 PMCid:PMC1618909
Murray J. 1989. Mathematical Biology. Springer, Berlin. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-662-08539-4
Pätsch J., Radach G. 1997. Long-term simulation of the eutrophication of the North Sea: temporal development of nutrients, chlorophyll and primary production in comparison to observations. J. Sea Res. 38: 275-310. http://dx.doi.org/10.1016/S1385-1101(97)00051-8
Pitchford J., Brindley J. 1999. Iron limitation, grazing pressure and oceanic high nutrient-low chlorophyll (HNLC) regions. J. Plankton Res. 21: 525-547. http://dx.doi.org/10.1093/plankt/21.3.525
Radach G., Pätsch J. 1997. Climatological annual cycles of nutrients and chlorophyll in the North Sea. J. Sea Res. 38: 231-248. http://dx.doi.org/10.1016/S1385-1101(97)00048-8
Sailley S., Vogt M., Doney S., et al. 2013. Comparing food web structures and dynamics across a suite of global marine ecosystem models. Ecol. Modell. 261-262: 43-57. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2013.04.006
Schaffer W.M. 1981. Ecological Abstraction: The Consequences of Reduced Dimensionality in Ecological Models. Ecol. Monogr. 51: 383-401. http://dx.doi.org/10.2307/2937321
Smayda T.J., Reynolds C.S. 2001. Community assembly in marine phytoplankton: application of recent models to harmful dinoagellate blooms. J. Plankton Res. 23(5): 447-461. http://dx.doi.org/10.1093/plankt/23.5.447
Solé J., Estrada M., García-Ladona E. 2006a. Biological controls of Harmful Algal Blooms: A modelling study. J. Mar. Syst. 61: 165-179. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmarsys.2005.06.004
Solé J., García-Ladona E., Estrada M. 2006b. The role of selective predation in Harmful Algal Blooms. J. Mar. Syst. 62: 46-64. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmarsys.2006.04.002
Steele J. 1974. The structure of marine ecosystems. Harvard University Press. http://dx.doi.org/10.4159/harvard.9780674592513
Teramoto E., Kawasaki K., Shigesada N. 1979. Switching effect of predation on competitive prey species. J. Theor. Biol. 79: 303-315. http://dx.doi.org/10.1016/0022-5193(79)90348-5
Tillmann U., Hesse K., Colijn F. 2000. Planktonic primary production in the German Wadden Sea. J. Plankton Res. 22: 1253-1276. http://dx.doi.org/10.1093/plankt/22.7.1253
Touzet N., Franco J., Raine R. 2007. Influence of inorganic nutrition on growth and PSP toxin production of Alexandrium minutum (Dinophyceae) from Cork Harbour, Ireland. Toxicon 50: 106-119. http://dx.doi.org/10.1016/j.toxicon.2007.03.001 PMid:17452045
Truscott J. 1995. Environmental forcing of simple plankton models. J. Plankton Res. 17: 2207-2232. http://dx.doi.org/10.1093/plankt/17.12.2207
Truscott J., Brindley J. 1994. Ocean plankton populations as excitable media. Bull. Math. Biol. 56: 981-998. http://dx.doi.org/10.1007/BF02458277
van Donk E. 1997. Defenses in phytoplankton against grazing induced by nutrient limitation, UV-B stress and infochemicals. Aq. Ecol. 31: 53-58. http://dx.doi.org/10.1023/A:1009951622185
Vichi M., Pinardi N., Masina S. 2007. A generalized model of pelagic biogeochemistry for the global ocean ecosystem. Part I: Theory. J. Mar. Syst. 64: 89-109. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmarsys.2006.03.006
Wyatt T., Horwood J. 1973. Model which generates red tides. Nature 244: 238-240. http://dx.doi.org/10.1038/244238a0
Yoshida T., Hairston N.H., Ellner S. 2004. Evolutionary trade-off between defence against grazing and competitive ability in a simple unicellular alga, Chlorella vulgaris. Proc. R. Soc. London, 271: 1947-1953. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2004.2818 PMid:15347519 PMCid:PMC1691804
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