Green vs brown food web : effects of habitat type on multidimensional stability proxies for a highly-resolved Antarctic food web

Abstract

Los análisis de redes tróficas son herramientas poderosas para comprender la estructura, dinámica y estabilidad de las comunidades. Caleta Potter (Isla 25 de Mayo/Rey Jorge) es uno de los fiordos con mayor biodiversidad y más estudiados de la Península Antártica Occidental (PAO), donde el cambio climático está afectando a las comunidades bentónicas y pelágicas. Este ecosistema de fiordo presenta un grado considerable de heterogeneidad ambiental y de distribución de especies a lo largo del espacio: la porción exterior de la caleta está dominada por fondos duros, mientras que la porción interior está dominada por fondos blandos. En este trabajo, hemos incorporado el tipo de hábitat a una red trófica antártica de alta resolución y hemos evaluado sus efectos en diferentes métricas de red y proxies para varias dimensiones de estabilidad. Consideramos una perspectiva multidimensional y empleamos técnicas de simulación para abarcar la variabilidad. Nuestros resultados mostraron que la incorporación del tipo de hábitat al análisis de la red trófica de Caleta Potter condujo a dos tipos funcionales diferentes de redes segregadas en el espacio: una red trófica verde (en la caleta exterior) y una red trófica marrón (en la caleta interior). Las redes tróficas verdes y marrones mostraron diferencias significativas en su estructura y en algunos indicadores de estabilidad multidimensional (p. ej., cuasi-estabilidad de signo y omnivoría), lo que sugiere que estas dos redes tróficas presentan distinta resiliencia a las perturbaciones. Sin embargo, no se observaron cambios en la robustez de la red al realizar experimentos in silico. Concluimos que el tipo de hábitat desempeña un papel importante en la estructura y estabilidad de las redes tróficas antárticas y debe tenerse en cuenta para diseñar estrategias de conservación eficaces.

Food web analyses are powerful tools to understand the structure, dynamics and stability of communities. Potter Cove (25 de Mayo/King George Island) is one of the most biodiverse and studied fjords on the West Antarctic Peninsula (WAP), where climate change is affecting benthic and pelagic communities. This fjord ecosystem presents a considerable degree of environmental and species distribution heterogeneity across space: the outer portion of the cove is dominated by hard bottoms meanwhile the inner portion is dominated by soft bottoms. In this work, we have incorporated habitat type to a highly-resolved Antarctic food web, and evaluated its effects on different network metrics and proxies for various dimensions of stability. We considered a multidimensional perspective and employed simulation techniques to encompass variability. Our results showed that the incorporation of habitat type to Potter Cove food web analysis led to two different functional types of networks segregated on space: a green food web (in the outer cove) and a brown food web (in the inner cove). The green and the brown food webs showed significant differences in network structure and in some proxies for multidimensional stability (i.e. quasi sign-stability and omnivory), suggesting that these two food webs have different resilience to perturbations. However, there were no changes in network robustness when in silico experiments were performed. We conclude that habitat type plays a significant role in the structure and stability of Antarctic food webs, and should be taken into account to design effective conservation strategies.

Análises de teias alimentares são ferramentas poderosas para entender a estrutura, a dinâmica e a estabilidade das comunidades. Potter Cove (25 de Mayo/Ilha Rei George) é um dos fiordes mais biodiversos e estudados da Península Antártica Ocidental (WAP), onde as mudanças climáticas estão afetando comunidades bentônicas e pelágicas. Este ecossistema de fiorde apresenta um grau considerável de heterogeneidade ambiental e de distribuição de espécies no espaço: a porção externa da enseada é dominada por fundos duros, enquanto a porção interna é dominada por fundos moles. Neste trabalho, incorporamos o tipo de habitat a uma teia alimentar antártica altamente resolvida e avaliamos seus efeitos em diferentes métricas de rede e proxies para várias dimensões de estabilidade. Consideramos uma perspectiva multidimensional e empregamos técnicas de simulação para abranger a variabilidade. Nossos resultados mostraram que a incorporação do tipo de habitat à análise da teia alimentar de Potter Cove levou a dois tipos funcionais diferentes de redes segregadas no espaço: uma teia alimentar verde (na enseada externa) e uma teia alimentar marrom (na enseada interna). As teias alimentares verde e marrom apresentaram diferenças significativas na estrutura da rede e em alguns indicadores de estabilidade multidimensional (ou seja, estabilidade quase-signal e onivoria), sugerindo que essas duas teias alimentares apresentam diferentes resiliências a perturbações. No entanto, não houve alterações na robustez da rede quando experimentos in silico foram realizados. Concluímos que o tipo de habitat desempenha um papel significativo na estrutura e estabilidade das teias alimentares antárticas e deve ser levado em consideração para o desenvolvimento de estratégias de conservação eficazes.