Insights into seascape ecology: landscape patterns as drivers in coastal marine ecosystems = Perspectives en l'ecologia del paisatge marí: els patrons del paisatge com a factors de control en els ecosistemes marins costaners

Abstract

Habitats commonly occur as more or less interconnected patches constituting spatial heterogeneous mosaics. Connectivity and interactions among habitats can determine their functioning. Therefore, ecological patterns and processes within these habitats, and among them, are modulated by the spatial structure of the entire mosaic. Landscape ecology is aimed at understanding how the composition (patch types and sizes) and configuration (how those patches are arranged spatially) of habitats in a mosaic influence the functioning of the overall system and its individual components (the patches and the species moving across), at a panoply of spatial scales. Interactions at landscape level are usually associated either to the movement of organisms (active mobile entities) or to the transfer of materials (passive mobile entities) from one habitat to another. Applying landscape ecology, the interactions among and within ecosystems can be identified and evaluated to optimize conservation efforts across broad spatial scales. This approach, although has been successfully used in terrestrial ecosystems, remains poorly explored in the marine realm. This thesis is an attempt to assess the influence of landscape patterns in the ecological function of marine habitats. The thesis focus on the study of coastal landscapes (or seascapes) due to its resemblance to terrestrial ones, and because they are among the most vulnerable to human action and climate change. With this objective we focus on the study of three main processes of special importance in the coastal systems. First, we focus on the study of landscape patterns influence on fluxes of material among habitats of the coastal seascape and resource-driven processes, such as trophic webs and recycling of nutrients. Secondly, we study how landscape patterns can influence on sediment carbon storage in coastal habitats, particularly in seagrass ecosystems. And in third place we study the influence of landscape patterns in shaping communities. In particular we study the role of landscape patterns in shaping littoral fish assemblages, as due to its mobility they can be strongly affected by the landscape structure and their biology could also play an important role.). Doing this, we attempt not only to improve general knowledge on seascape ecology, but also to provide new insights useful for management. Therefore, this thesis provide new evidence emphasizing the importance of landscape-level interactions and processes in driving coastal ecosystems, and underlining how the relative abundance of habitats and their spatial arrangement influence ecological functions across the coastal ecosystem mosaic.

Al medi natural els hàbitats es troben normalment en forma de taques més o menys connectades, formant mosaics heterogenis. La connectivitat entre hàbitats i les interaccions que tenen lloc entre ells poden ser determinants en el seu funcionament. Per tant, els patrons de distribució d’espècies i els processos ecològics que hi tenen lloc vénen influïts tant per la composició d'aquest mosaic (és a dir, la mida i el tipus de les taques d'hàbitats que s’hi troben), com per la seva configuració (com les taques es disposen espacialment). L’ecologia del paisatge busca esbrinar com s’exerceix aquesta influència. Les interaccions entre els hàbitats s'associen normalment al moviment d'organismes (elements de moviment actiu) o a la transferència de materials (elements de moviment passiu). Entendre aquestes interaccions pot ajudar a millorar el coneixement de la dinàmica ecològica dels ecosistemes implicats, i a la vegada optimitzar els esforços de conservació que s’hi esmercen. Les aproximacions basades en aquests conceptes i, en general, en l’ecologia del paisatge, tot i que s'ha desenvolupat molt als sistemes terrestres, encara resten per explorar al medi marí. Aquesta tesi pretén contribuir a atenuar aquest biaix, tot avaluant la influència dels patrons del paisatge en la funció ecològica del hàbitats marins. La tesi es centra en l'estudi dels paisatges marins costaners, per la seva semblança amb els paisatges terrestres i per la seva vulnerabilitat a l'acció humana i al canvi climàtic. Amb aquest objectiu, ens centrem en l'estudi de tres grans processos d'especial importància en els sistemes costaners. En primer lloc, estudiem com els patrons del paisatge marí costaner poden influir sobre els fluxos de materials entre hàbitats i les conseqüències que se’n deriven per processos ecològics clau, com el funcionament de les xarxes tròfiques i el reciclatge de nutrients. En segon lloc estudiem com els patrons del paisatge poden influir en l’emmagatzemament de carboni orgànic en sediments marins, concretament el carboni que queda retingut al sediment de praderes d’angiospermes marines. En tercer lloc analitzem com, o fins a quin punt, els patrons del paisatge expliquen l’estructuració de les comunitats d'organismes, tot aplicant una aproximació multiescala. Concretament, estudiem la comunitat de peixos litorals, espècies mòbils que es poden veure afectades per aquests patrons de maneres diverses i on la biologia de cada espècie pot jugar un paper molt important. Aquesta tesi pretén no només aprofundir en el coneixement que es té de l’ecologia del paisatge marí, sinó també proveir de noves aproximacions i eines que millorin la gestió i conservació dels hàbitats marins costaners. Així doncs, la tesi aporta noves evidències que emfatitzen la importància de processos i interaccions a escala de paisatge (quan més d'un hàbitat entra en joc), destacant que, l’abundància dels diferents hàbitats i la seva disposició espacial tenen un fort paper en el funcionament i l’ecologia dels hàbitats marins.