El aeroplancton (o plancton aéreo ) son formas de vida diminutas que flotan y flotan en el aire, transportadas por la corriente del viento ; son el análogo atmosférico del plancton oceánico .
La mayoría de los seres vivos que componen el aeroplancton son de tamaño muy pequeño a microscópico , y muchos pueden ser difíciles de identificar debido a su diminuto tamaño. Los científicos pueden recolectarlos para estudiarlos en trampas y redes de barrido desde aviones , cometas o globos. [1]
El aeroplancton está formado por numerosos microbios , incluidos virus , alrededor de 1000 especies diferentes de bacterias , alrededor de 40.000 variedades de hongos y cientos de especies de protistas , algas , musgos y hepáticas que viven una parte de su ciclo de vida como aeroplancton, a menudo como esporas. , polen y semillas esparcidas por el viento . Además, los microorganismos peripatéticos son arrastrados al aire por las tormentas de polvo terrestres, y una cantidad aún mayor de microorganismos marinos transportados por el aire son impulsados hacia la atmósfera en forma de rocío marino. El aeroplancton deposita cientos de millones de virus transportados por el aire y decenas de millones de bacterias todos los días en cada metro cuadrado del planeta.
Descripción general
La dispersión es un componente vital de la historia de vida de un organismo, [7] y el potencial de dispersión determina la distribución, abundancia y, por lo tanto, la dinámica de la comunidad de especies en diferentes sitios. [8] [9] [10] Primero se debe llegar a un nuevo hábitat antes de que filtros como las capacidades y adaptaciones de los organismos, la calidad de un hábitat y la comunidad biológica establecida determinen la eficiencia de colonización de una especie. [11] Mientras que los animales más grandes pueden cubrir distancias por sí mismos y buscar activamente hábitats adecuados, los organismos pequeños (<2 mm) a menudo se dispersan pasivamente, [11] lo que resulta en su presencia más ubicua. [12] Si bien la dispersión activa explica patrones de distribución bastante predecibles, la dispersión pasiva conduce a una inmigración más aleatoria de organismos. [8] Los mecanismos de dispersión pasiva son el transporte en ( epizoocoria ) o en ( endozoocoria ) animales más grandes (por ejemplo, insectos voladores, aves o mamíferos) y la erosión por el viento. [11] [13]
Un propágulo es cualquier material que funcione para propagar un organismo a la siguiente etapa de su ciclo de vida, como por dispersión . El propágulo suele tener una forma distinta a la del organismo parental. Los propágulos son producidos por plantas (en forma de semillas o esporas ), hongos (en forma de esporas ) y bacterias (por ejemplo, endosporas o quistes microbianos ). [14] A menudo se cita como un requisito importante para la dispersión eficaz del viento la presencia de propágulos (p. Ej., Huevos en reposo, quistes, ephippia , estadios de reposo juveniles y adultos), [11] [15] [16] que también permiten a los organismos sobrevivir de manera desfavorable condiciones ambientales hasta que entren en un hábitat adecuado. Estas unidades de dispersión se pueden expulsar de superficies como el suelo, el musgo y los sedimentos desecados de las aguas temporales. Los organismos dispersos pasivamente son típicamente colonizadores pioneros. [17] [18] [19] [13]
Sin embargo, las especies arrastradas por el viento varían en su vagilidad (probabilidad de ser transportadas con el viento), [20] con el peso y la forma de los propágulos, y por lo tanto, la velocidad del viento requerida para su transporte, [21] determinando la distancia de dispersión. . Por ejemplo, en los nematodos, los huevos en reposo se transportan con menos eficacia por el viento que en otras etapas de la vida, [22] mientras que los organismos en anhidrobiosis son más ligeros y, por lo tanto, se transportan más fácilmente que las formas hidratadas . [23] [24] Debido a que los diferentes organismos, en su mayor parte, no están dispersos en las mismas distancias, los hábitats de origen también son importantes, y el número de organismos contenidos en el aire disminuye al aumentar la distancia del sistema de origen. [17] [25] Las distancias recorridas por animales pequeños van desde unos pocos metros, [25] a varios cientos de metros, [17] y hasta varios kilómetros. [22] Si bien la dispersión de organismos acuáticos por el viento es posible incluso durante la fase húmeda de un hábitat acuático transitorio, [11] durante las etapas secas un mayor número de propágulos inactivos están expuestos al viento y, por lo tanto, se dispersan. [16] [25] [26] Los organismos de agua dulce que deben "cruzar el océano seco" [11] para ingresar a nuevos sistemas de islas acuáticas se dispersarán pasivamente con más éxito que los taxones terrestres. [11] Sin embargo, numerosos taxones del suelo y de los sistemas de agua dulce han sido capturados del aire (por ejemplo, bacterias, varias algas , ciliados , flagelados , rotíferos , crustáceos , ácaros y tardígrados ). [17] [25] [26] [27] Si bien estos han sido bien estudiados cualitativamente, faltan estimaciones precisas de sus tasas de dispersión. [13]
Granos de polen
Los núcleos de perforación recientes de Suiza han evidenciado los fósiles más antiguos conocidos de plantas con flores, los granos de polen, que han revelado que las plantas con flores tienen 240 millones de años. [28] La dispersión eficaz del polen es vital para el mantenimiento de la diversidad genética y fundamental para la conectividad entre poblaciones separadas espacialmente. [29] Una transferencia eficiente del polen garantiza una reproducción exitosa en las plantas con flores. No importa cómo se dispersa el polen, el reconocimiento masculino-femenino es posible mediante el contacto mutuo del estigma y las superficies de polen. Las reacciones citoquímicas son responsables de la unión del polen a un estigma específico . [30] [2]
Las enfermedades alérgicas se consideran uno de los problemas de salud pública contemporáneos más importantes que afectan entre el 15 y el 35% de los seres humanos en todo el mundo. [31] Existe un conjunto de pruebas que sugieren que las reacciones alérgicas inducidas por el polen van en aumento, especialmente en los países altamente industrializados. [31] [32] [2]
Esporas de hongos
Una gran cantidad de evidencia correlativa sugiere que el asma está asociado con hongos y desencadenado por un número elevado de esporas de hongos en el medio ambiente. [33] Son intrigantes los informes de asma por tormentas eléctricas . En un estudio ahora clásico del Reino Unido, un brote de asma aguda se relacionó con aumentos en las ascosporas de Didymella exitialis y las basidiosporas de Sporobolomyces asociados con un evento meteorológico severo. [34] Las tormentas eléctricas están asociadas con penachos de esporas: cuando las concentraciones de esporas aumentan drásticamente en un período corto de tiempo, por ejemplo, de 20.000 esporas / m 3 a más de 170.000 esporas / m 3 en 2 horas. [35] Sin embargo, otras fuentes consideran el polen o la contaminación como causas del asma por tormentas eléctricas. [36] Los eventos de polvo transoceánicos y transcontinentales mueven grandes cantidades de esporas a través de grandes distancias y tienen el potencial de impactar la salud pública, [37] y evidencia correlativa similar vincula el polvo soplado del Sahara con las admisiones a la sala de emergencias pediátricas en la isla de Trinidad. [38] [3]
El estudio de las esporas de hongos en el aeroplancton se llama aeromicología .
Esporas de helecho
Las esporas de pteridofitos , como las esporas de helecho, al igual que los granos de polen y las esporas de hongos, también son componentes del aeroplancton. [39] [40] Las esporas de hongos suelen ocupar el primer lugar entre los componentes de bioaerosol debido a sus concentraciones más altas (1000–10 000 m −3 ), mientras que los granos de polen y las esporas de helecho pueden alcanzar un contenido similar (10–100 m −3 ). [41] [32]
Artrópodos
Muchos animales pequeños, principalmente artrópodos (como insectos y arañas ), también son transportados hacia la atmósfera por las corrientes de aire y pueden encontrarse flotando a varios miles de pies de altura. Los pulgones , por ejemplo, se encuentran con frecuencia a gran altura.
El globo , a veces llamado kite, es un proceso por el cual las arañas , y algunos otros pequeños invertebrados , se mueven por el aire liberando uno o más hilos de gasa para atrapar el viento, haciendo que se vuelvan en el aire a merced de las corrientes de aire . [42] [43] Una araña (generalmente limitada a individuos de una especie pequeña), o una araña después de la eclosión, [44] trepará tan alto como pueda, se parará sobre las piernas levantadas con el abdomen apuntando hacia arriba ("andar de puntillas"), [45] y luego suelta varios hilos de seda de sus hileras en el aire. Estos forman automáticamente un paracaídas de forma triangular [46] que se lleva a la araña en las corrientes ascendentes de los vientos donde incluso la más mínima brisa dispersará al arácnido. [45] [46] La flexibilidad de sus dragalinas de seda puede ayudar a la aerodinámica de su vuelo, haciendo que las arañas se desvíen una distancia impredecible ya veces larga. [47] Incluso muestras atmosféricas recolectadas de globos a cinco kilómetros de altitud y barcos en el medio del océano han informado aterrizajes de arañas. La mortalidad es alta. [48]
El campo eléctrico estático de la Tierra también puede proporcionar sustentación en condiciones sin viento. [49]
Nematodos
Los nematodos (gusanos redondos), el taxón animal más común, también se encuentran entre el aeroplancton. [16] [17] [25] Los nematodos son un vínculo trófico esencial entre organismos unicelulares como las bacterias y organismos más grandes como los tardígrados , copépodos , gusanos planos y peces . [13] Para los nematodos, la anhidrobiosis es una estrategia generalizada que les permite sobrevivir en condiciones desfavorables durante meses e incluso años. [50] [51] En consecuencia, los nematodos pueden dispersarse fácilmente con el viento. Sin embargo, según lo informado por Vanschoenwinkel et al., [25] los nematodos representan sólo alrededor del uno por ciento de los animales arrastrados por el viento. Entre los hábitats colonizados por nematodos se encuentran aquellos que están fuertemente expuestos a la erosión eólica como, por ejemplo, las costas de aguas permanentes, suelos, musgos, madera muerta y corteza de árboles. [52] [13] Además, a los pocos días de formarse aguas temporales como los fitotelmas, se demostró que eran colonizadas por numerosas especies de nematodos. [19] [53] [13]
Microorganismos marinos
Una corriente de microorganismos en el aire rodea el planeta por encima de los sistemas meteorológicos pero por debajo de las rutas aéreas comerciales. [54] Algunos microorganismos peripatéticos son arrastrados por las tormentas de polvo terrestres, pero la mayoría se origina a partir de microorganismos marinos en el rocío del mar . En 2018, los científicos informaron que cientos de millones de virus y decenas de millones de bacterias se depositan diariamente en cada metro cuadrado del planeta. [55] [56]
Actividad microbiana y nubes
La atmósfera exterior alberga diversos conjuntos microbianos compuestos por bacterias, hongos y virus [58] cuyo funcionamiento permanece en gran parte inexplorado. [57] Si bien la presencia ocasional de patógenos u oportunistas humanos puede causar un peligro potencial, [59] [60] en general, la gran mayoría de los microbios en el aire se originan en entornos naturales como el suelo o las plantas, con grandes variaciones espaciales y temporales de biomasa y biodiversidad. . [61] [62] Una vez arrancadas y aerosolizadas de las superficies por perturbaciones mecánicas como las generadas por el viento, los impactos de las gotas de lluvia o el burbujeo de agua, [63] [64] las células microbianas son transportadas hacia arriba mediante flujos turbulentos . [65] Permanecen en el aire durante un promedio de ~ 3 días, [66] un tiempo suficiente para ser transportados a través de océanos y continentes [67] [68] [69] hasta que finalmente se depositan, eventualmente ayudados por procesos de condensación de agua y precipitación. ; Los propios aerosoles microbianos pueden contribuir a formar nubes y desencadenar la precipitación sirviendo como núcleos de condensación de nubes [70] y núcleos de hielo . [71] [72] [57]
Los microorganismos vivos transportados por el aire pueden terminar concretizando la dispersión aérea colonizando su nuevo hábitat, [73] siempre que sobrevivan a su viaje desde la emisión hasta la deposición. De hecho, la supervivencia bacteriana se ve naturalmente afectada durante el transporte atmosférico, [74] [75] pero una fracción sigue siendo viable. [76] [77] A gran altitud, los entornos peculiares que ofrecen las gotas de nubes se consideran en algunos aspectos como hábitats microbianos temporales, que proporcionan agua y nutrientes a las células vivas transportadas por el aire. [78] [79] [80] Además, la detección de niveles bajos de heterotrofia [81] plantea interrogantes sobre el funcionamiento microbiano en el agua de las nubes y su posible influencia en la reactividad química de estos entornos complejos y dinámicos. [80] [82] El funcionamiento metabólico de las células microbianas en las nubes aún se desconoce, aunque es fundamental para comprender las condiciones de vida microbiana durante el transporte aéreo de larga distancia y sus impactos geoquímicos y ecológicos. [57]
Tecnologías de nueva generación
En los últimos años, las tecnologías de secuenciación de ADN de próxima generación , como la metabarcoding , así como los estudios coordinados de metagenómica y metatranscriptómica , han proporcionado nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de los ecosistemas microbianos y las relaciones que los microorganismos mantienen con su entorno. Se han realizado estudios en suelos, [83] el océano, [84] [85] el intestino humano [86] y en otros lugares. [87] [88] En la atmósfera, sin embargo, la expresión de genes microbianos y el funcionamiento metabólico permanecen en gran parte sin explorar, en parte debido a la baja biomasa y las dificultades de muestreo. [57] Hasta ahora, la metagenómica ha confirmado una alta biodiversidad fúngica, bacteriana y viral, [89] [90] [91] [92] y la genómica dirigida y transcriptómica hacia genes ribosomales ha apoyado hallazgos anteriores sobre el mantenimiento de la actividad metabólica en aerosoles [ 93] [94] y en las nubes. [62] En las cámaras atmosféricas se ha demostrado consistentemente que las bacterias transportadas por el aire reaccionan a la presencia de un sustrato de carbono mediante la regulación de las expresiones de los genes ribosomales . [95] [57]
Galería
Esporas de pteridophyta , incluidas esporas de helecho, en el aire de Lublin
Transportados por el aire esporas de hongos
Detalle de la formación de una densa nube de aeroplancton al atardecer, sobre el río Loira en Francia
Ver también
- Procesos eólicos
- Aerobiología
- Aerosol
- Dispersión biológica
- Vector de dispersión
- Dispersion de semillas
- Organismos a gran altura
- Palinología
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enlaces externos
- Viviendo en el aire