El entorno extremo de luz polar en los polos norte y sur sostiene la biodiversidad

Investigadores que trabajan en Finlandia, con la participación de un investigador catalán,  proponen que el entorno lumínico único de las regiones polares de la Tierra crea condiciones que resultan en zonas híbridas circumpolares alrededor de los polos norte y sur. Estas condiciones extremas aumentan la sincronía de la fenología reproductiva entre especies, es decir, obligan a todas las especies a reproducirse en un periodo más corto. Esto contribuirá a mantener la biodiversidad a largo plazo.

En un artículo de investigación publicado recientemente, el profesor de Ecología Subártica Kari Saikkonen de la Universidad de Turku, Finlandia, y sus colegas, entre los cuales hay un investigador catalán, el Dr. Pere Puigbò, presentan una nueva teoría sobre el papel del entorno lumínico polar de la Tierra en el mantenimiento de la biodiversidad a escala geológica, abarcando millones de años. La duración de la luz diurna y la noche en la Tierra se caracteriza por una cantidad igual de luz diurna y nocturna durante todo el año en el Ecuador, una ligera variación estacional al alejarse del Ecuador, y una marcada estacionalidad en la duración del día más cerca de los polos. En las regiones extremas del norte y sur, dentro de los círculos Ártico y Antártico, esto resulta en los fenómenos únicos de varios meses de "sol de medianoche" con 24 horas de luz solar en el verano, y la "noche polar" del invierno, cuando el sol no se eleva por encima del horizonte durante meses.

"En el centro de nuestra teoría está la hipótesis de que el entorno lumínico extremo de las regiones polares crea zonas híbridas en ambas regiones polares", dice el profesor Saikkonen.

A diferencia de la temperatura, la duración del día es un factor ambiental estable que cambia de manera consistente a lo largo de las latitudes, pero no se ve afectado por el clima local o global. Así, muchos organismos, especialmente los organismos fotosintéticos como las plantas y muchos microbios, se han adaptado a utilizar los cambios estacionales en la duración del día para sincronizar, por ejemplo, su reproducción. Como utilizan la luz como señal, el entorno lumínico en las regiones polares aumenta la probabilidad de que la floración de especies de plantas estrechamente relacionadas coincida. Esto, a su vez, crea oportunidades para que las especies se hibriden.

La hibridación se refiere a la reproducción de organismos con otra especie o variedad. La hibridación puede realizarse intencionalmente, como ocurre con muchos cultivos agrícolas para crear un rasgo deseado en particular, o puede ocurrir de manera natural cuando las especies están cerca unas de otras y son biológicamente compatibles.

Aunque la hibridación es común en casi todos los grupos de organismos, su papel como fuerza para mantener la biodiversidad no se ha comprendido completamente. La hibridación también puede implicar retrocruce, donde individuos híbridos se aparean con individuos de la especie original. Esto permite la transferencia de genes de una especie a otra, al tiempo que crea nuevas combinaciones genéticas adaptativas para diferentes condiciones ambientales", dice el profesor Saikkonen.

En latitudes más bajas, el ligero cambio en la duración del día entre estaciones no causa solapamiento en el momento de la reproducción entre poblaciones genéticamente distintas, subespecies o variedades pertenecientes a un complejo de especies, ni promueve la hibridación.

"Por lo tanto, los desplazamientos de rango de las especies a lo largo de las latitudes durante los ciclos de períodos más fríos y más cálidos de la Tierra causan aislamiento recurrente y contacto entre especies. Esto resulta en la mezcla y diferenciación de especies y crea nueva biodiversidad durante largos períodos de tiempo geológico", dice el profesor Saikkonen.

Los microbios desempeñan un papel crucial en el desarrollo y mantenimiento de la biodiversidad.

Los microbios han desempeñado un papel clave en la evolución de la biodiversidad actual desde el origen de la vida y continúan teniendo un papel significativo en el mantenimiento y promoción de la biodiversidad global.

"Los microbios son omnipresentes, y cada vez hay más evidencias que revelan que tienen un alto potencial adaptativo debido a su corto ciclo de vida. Muchos microbios son sensibles a la luz y afectan el bienestar de prácticamente todas las plantas y animales. Dado que todas las plantas y animales tienen una microbiota propia y diversa, estos deben ser estudiados en su totalidad", señala el profesor Saikkonen.

En el nuevo estudio, el Profesor Saikkonen, el Dr. Pere Puigbò, y sus colegas hipotetizan cómo los microbios fotosensibles pueden ayudar a las plantas a adaptarse a las regiones polares.

El cambio climático tiene un gran impacto en las regiones polares de la Tierra.

​​El cambio climático y la pérdida de biodiversidad son algunas de las mayores amenazas globales para los ecosistemas y los servicios ambientales en la historia humana. Las regiones polares de la Tierra se están calentando a un ritmo sin precedentes: hasta 2–4 veces más rápido que el promedio global.

“Los modelos climáticos predicen que el hielo marino del Ártico se derretirá para finales de este siglo. Durante el mismo período, el área libre de hielo en la Antártida aumentará aproximadamente de un dos por ciento actual a casi un 25 por ciento. El derretimiento solo de los glaciares antárticos occidentales provocaría un aumento del nivel del mar de cinco metros, amenazando al 10 por ciento de la población mundial y a muchos de los ecosistemas oceánicos costeros del mundo en las próximas décadas o siglos”, dice el profesor Saikkonen.

Los investigadores proponen una alternativa a la discusión convencional sobre la biodiversidad que no está centrada únicamente en las especies, sino también en la diversidad genética de los organismos y en la importancia de las asociaciones con la microbiota, es decir con el conjunto de microorganismos que habitan en plantas y animales.

“Proponemos que la biodiversidad puede, a largo plazo, recuperarse después de perturbaciones y extinciones masivas, pero los ecosistemas se reestructurarán en nuevas asociaciones de especies. Esto requiere prestar una mayor atención a la importancia de garantizar suficiente potencial genético, de especies y de interacciones entre especies para apoyar la futura diversificación y las funciones y funcionalidades de los ecosistemas. Así que abordar la pérdida de biodiversidad impulsada por el cambio climático es importante”, subraya el profesor Saikkonen.

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