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May 19, 2023

Flusso genico a lungo raggio oltre le previsioni del trasporto oceanografico in una specie di fondazione marina tropicale

Scientific Reports volume 13,

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9112 (2023) Citare questo articolo

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Il trasporto di organismi dispersi passivamente attraverso i margini tropicali rimane poco compreso. Le ipotesi sul potenziale di trasporto oceanografico non sono verificabili con dati empirici su larga scala. Per colmare questa lacuna, abbiamo utilizzato la specie di fanerogame marine, Halodule wrightii, che è unica in tutto l’Atlantico tropicale. Abbiamo testato l'ipotesi che la differenziazione genetica stimata in tutto il suo range biogeografico su larga scala possa essere prevista mediante un trasporto oceanografico simulato. L'ipotesi alternativa presuppone che la dispersione sia indipendente dalle correnti oceaniche, come il trasporto da parte dei pascolatori. Abbiamo confrontato stime genetiche empiriche e previsioni modellate di dispersione lungo la distribuzione di H. wrightii. Abbiamo genotipizzato otto loci microsatelliti su 19 popolazioni distribuite nell'Africa atlantica, Golfo del Messico, Caraibi, Brasile e sviluppato un modello biofisico con correnti oceaniche ad alta risoluzione. I dati genetici hanno rivelato un basso flusso genico e la massima differenziazione tra (1) il Golfo del Messico e altre due regioni: (2) Caraibi-Brasile e (3) Africa atlantica. Questi due erano geneticamente più simili nonostante la separazione da un oceano. Il modello biofisico indicava una probabilità bassa o nulla di dispersione passiva tra le popolazioni e non corrispondeva ai dati genetici empirici. I risultati supportano l'ipotesi alternativa di un ruolo per i vettori di dispersione attivi come i pascolatori.

Si ipotizza spesso che la dispersione a lungo raggio di organismi marini con propaguli trasportati passivamente sia mediata dalle correnti oceaniche, un'ipotesi che manca di molti test empirici nonostante le sue importanti implicazioni ecologiche ed evolutive1,2. Le sfide legate al monitoraggio empirico del movimento e dei risultati delle unità di dispersione passive hanno ristretto le nostre conoscenze sulla connettività delle popolazioni nella maggior parte della biodiversità marina3. Infatti, la maggior parte delle specie marine, in particolare quelle che formano habitat (macroalghe, coralli o fanerogame marine), migrano attraverso propaguli dispersi passivamente4,5. Pertanto, si prevede che queste specie formino metapopolazioni collegate passivamente dal trasporto di tali stadi di dispersione6, ma i processi che mediano tale trasporto sono scarsamente compresi. Molte di queste specie marine, comprese le fanerogame marine, hanno ampi intervalli di distribuzione geografica, il che contrasta con la loro capacità di dispersione prevista o con la capacità di mantenere una dispersione regolare a lunga distanza in tutto il loro areale7,8. Le caratteristiche biologiche della fase di dispersione, la sua interazione con una serie di fattori abiotici, storici e biotici, determinano i limiti della gamma delle specie e il flusso genico tra le popolazioni9, che incidono in modo significativo sulla distribuzione e sulla persistenza di una specie10.

Sono stati sviluppati studi su larga scala focalizzati sulla connettività delle popolazioni di fanerogame marine11,12,13 ma nessuno ha affrontato la dispersione attraverso l'oceano a lunga distanza nella regione atlantica tropicale14. Lungo questa ampia regione geografica, le popolazioni di fanerogame marine potrebbero essere isolate da barriere biogeografiche come le grandi distanze oceaniche (ad esempio, le migliaia di chilometri che separano l'Atlantico orientale da quello occidentale), la mancanza di habitat adatti (ad esempio, lo scarico di acqua dolce vicino ai fiumi Amazzonia o Congo). , o le principali correnti oceanografiche (es. Corrente dei Caraibi e Corrente Equatoriale del Sud15,16). Le ipotesi principali prevedono che le correnti oceanografiche determinino la maggior parte della connettività degli stadi dispersi passivamente, funzionando sia come barriere che come promotori del flusso genico. La regione atlantica tropicale, ricca di diversità delle fanerogame marine14, dispone solo di valutazioni su scala locale incentrate sulla diversità genetica, sulla dispersione e sulla connettività delle fanerogame marine16,17,18. È noto che quattro generi di fanerogame marine dominano l'Atlantico tropicale: Thalassia, Syringodium, Halophila e Halodule, che si presentano come specie singole o mescolate19. Tuttavia, solo Halodule wrightii è distribuito sulle coste costiere dell'Atlantico tropicale orientale e occidentale, fungendo da modello ottimale per studi di connettività a livello di intervallo su scale spaziali pan-atlantiche.