Gigantes falsos:
la evolución de altas tasas de clareo en las medusas.
José Luis Acuña-Universidad de Oviedo, Spaña
Angel López-Urrutia, Instituto Español de Oceanografía, Gijón, España
Sean Colin, Roger Williams University, EEUU
Por qué son gelatinosas las medusas?
-Probablemente no para evadir a sus depredadores haciéndose transparentes o poco apetecibles:
A muchos depredadores les encanta comer medusas.
Muchas medusas viven en el océano profundo, donde no hay luz.
Muchas medusas son bioluminiscentes.
-Las medusas parecen tener algún tipo de truco para resistir las bajas concentraciones de alimento:
No usan lípidos
No migran en el tiempo
Soportan períodos muy prolongados de decrecimiento
-Una posibilidad es que sus cuerpos cargados de agua les permiten sostener superficies de captura
de presas más grandes (p.e. Harbison 1992).
-Un análisis de costes y beneficios de su mecanismo de depredación permite apoyar ésts idea.
Los peces y las medusas son depredadores de crucero
Modified
Kiørboe
2008
Adaptadofrom
de Kiørboe
2008
U
S’
-Los peces capturan presas de un volumen de agua que se
puede calcular como el producto de la superficie de
percepción visual por la velocidad de natación
-Las medusas nadan para forzar el agua situada frente a la
campana (en la figura, en rojo) a fluir a través del margen,
donde una caída de presión hace que el agua rote en un
vértice con forma de donut alrededor de los tentáculos,
donde sucede la captura de las presas (en la figura, en
verde). Aquí asumiremos que:
Volumen clareado=βVolumen Perturbado
O bien
Tasa de Clareo=βSU
-Donde β es una eficiencia de búsqueda que expresa la razón entre el volumen clareado y el
volumen perturbado
-Intuitivamente, β>>1 en los peces y <1 en las medusas, pero es esto cierto?
…con eficiencias de búsqueda muy diferentes.
Tasa de Clareo=βSU
-Para estimar β resolvemos ésta ecuación para β y la combinamos
con datos publicados de tasas de clareo, S y U.
β=Tasa de Clareo/SU
Podemos aplicar el modelo de costes y beneficios de Ware (1978)
RESPIRACIÓN TOTAL
Energía neta
disponible
para
producción
Acuña, LópezUrrutia y Colin
2011
=
Energía
bruta
obtenida por
depredación
-
Coste
metabólico
de la
natación
-
Respiración
basal
1
 =  −   3 − 
2
Eficiencia de asimilación del
alimento
(Uye & Shimauchi 2005)
Densidad del agua
Concentración de las
presas
Coeficiente de arrastre
(Mc. Henry & Jed 2003)
Coef. conversión unidades
Eficiencia de búsqueda
Superficie de la
campana
Eficiencia propulsiva
Sahin et al.2009
Daniel 1983
Velocidad de natación
H (mg C/ddía)
costes, beneficios Rb (mg C/day)
benefits-costs (mg C/day)
Podemos aplicar el modelo de costes y beneficios de Ware (1978)
1
 =  −   3 − 
2
300
P=100 μg C/L
-Los costes aumentan como el cubo de la velocidad
-Los beneficios aumentan sólo linealmente
200
-La respiración basal es constante.
P=50 μg C/L
100
P=25 μg C/L
P=12.5 μg C/L
P=6,1 μg C/L
0
-Hay una velocidad óptima de natación para la que la
ganancia neta es máxima.
-La pendiente de la recta de beneficios disminuye con P.
Esto desplaza la función hacia la izquierda y hace que la
velocidad óptima sea más lenta.
80
40
-Sin embargo, las medusas no ajustan su velocidad (e.g.
Titelman & Hanson 2006).
0
-40
-Beneficios-costes generan una curva en n.
-Si le restamos la respiración basal, la curva se desplaza
ligeramente hacia abajo.
-¿Qué velocidad fija debería favorecer la selección
natural?
0
10
20
30
30
Velocidad de natación, U (cm/s)
-¡¡LA QUE PERMITA GANANCIA CON MENOS
PRESAS!! Pero para eso, necesitamos otra dimensión.
...para analizar la evolución de la estructura, no del comportamiento
Ureal
Uopt
H(mg C d-1)
-Representando H frente a P y U, la isoclina de
crecimiento 0 alcanza un mínimo global cuando se
nada a una velocidad óptima global
-La velocidad de una Aurelia es ligeramente menor,
pero dentro de la región en la que las tasas de
decrecimiento son moderadas
-Reduciendo el contenido en agua se reduce la
superficie de la campana, lo que facilita una
velocidad óptima más rápida pero causa el
crecimiento negativo a densidades de presa más
altas.
-Sin embargo, aumentar β no tiene efecto sobre Uopt,
aunque hace al sistema más eficaz a bajas
concentraciones de presa y menos sensible a la
optimización de la velocidad.
-Las medusas habrían evolucionado de B a A
(aumentar S) inflando sus cuerpos con agua mientras
que los peces lo habrían hecho de B a C (aumentar β)
mediante el desarrollo de la detección visual.
Son realmente tan buenas? Ni más ni menos que los peces
-Las medusas tienen las mismas tasas de clareo y
respiran lo mismo que los peces del mismo
contenido en carbono.
-Sin embargo, sus tasas de clareo son 10 veces
superiores a las de los crustáceos, sus presas
putativas.
-Por qué?
Aunque 10 veces
mejores
que sus presas
¿Son
las medusas
capaces
de
procesar mayores volúmenes de agua?
-En sistemas terrestres los depredadores disponen de un 10% por ciento de biomasa que sus presas. Por
eso, los depredadores usan un area 10 veces mayor que sus presas.
-Por el mismo motivo, en sistemas acuáticos deberíamos esperar que los depredadores usen un
volumen 10 veces mayor que sus presas!
3er nivel trófico
2º nivel trófico
1er nivel trófico
En resumen ¿Son
las medusas capaces de
procesar mayores volúmenes de agua?
-Como depredadores, tanto medusas como peces sufren la escasez de presas.
-La estrategia de los peces: aumentar β.
-La estrategia de la medusa: aumentar S.
-Esto probablemente tuvo un coste en la velocidad de natación, desde la decena hasta unos pocos
centímetros por segundo
-La diferencia no es enorme, pero engloba al típico rango de velocidad de las corrientes turbulentas en la
superficie del mar
-Esta es probablemente la razón por la que las medusas pertenecen al plancton y no al necton, dependiendo
de corrientes oceánicas y frentes para los encuentros sexuales y para reclutar en sus hábitats bentónicos.
-Sin embargo, éste truco ha permitido a las medusas mantener el tipo en la carrera competitiva con los
peces, e incluso reemplazarles cuando las poblaciones de éstos últimos son sobreexplotadas.
¡Gracias!
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