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Herbivoria en Peces

Herbivoria en pezes tropicales

Los pezes herbivoros se encuentran principalmente en el matenimento de las salud de los ecosistemas, particularmente en los sistemas de los arecifes tropicales. Los arrecifes de cornal estan en constante desafios (calentamiento global, enfermedades del coral, depredacion etc.) que pueden molestar el balance natural de estos ecosistemas. Es imporante para nosostros entender las dinamicas de estos sistemas inclusive al nivel fundamental de los microbios intestinales y su rol en la digestion de los pezes herbivoros. Un mayor conocimiento de estas interacciones complejas pueden ayudarnos a identificar y controlar factores criticos que amenacan estos ecosistema.

Herbivoria en Aricefi

Herbivory
Alga en el arecife

Los pezes herbivoros son una parte importante en los ecosistemas de los arecifes de coral. Ellos ayudan los pezes en el mantenimiento del balance entre los corales y los macroalgas en los arecifes. Los macroalgas crecen rapidamente y por lo general son menos sensitivos que otras especies de coral a cambios de factores ambientales como la temperatura, y la sedimentacion. Por estas razones los macroalgas tienen el potencial de adaptarse mejor en los corales. Sin embargo, el consumo de macroalgas por los herbivoros limita su densidad manteniendo una saludable comptencia entre los dos grupos. Los arecifes que caresen de la cantidad apropiada de herbivoros sufren bastante debido al sobrecrecimiento del alga. Uno de los casos mas conocidos de sobrecimiento occurio en el caribe despues de una enfermedad que virtualmente mato a los urchins (Diadema antillarum) herbivoros. El massivo diezmamiento de estos golfillos causo un colapso ecologico en los arecifes de coral. Los macroalgas dominaron sobre las otra especies de coral. Este cambio ecologico ha tenido un efecto negativo en la diversidad y compocion de los arecifes caribeños. Este evento desafortunado en el caribe demuestra que la funcion de los pezes herbivoros es importante en la salud de los arecifes de coral

Herbivory
Diadema antillarum

En los arecifes de coral existen herbivoros invertebrados y herbivoros vertebrados. Los herbivoros invertebrados incluyen los golfillos, cangrejos, limpets, chitons, y gusanos polychaete. Herbivoros vertebrados pueden ser pezes del arecife, tortugas de mar, dugongs.

Productores primarios- Las algas de arrecife coralinos

Herbivory
Phytoplankton

Los ecosistemas de arrecife coralino confían mucho en los productores primarios. Los productores primarios terrestres son bien conocidos por nosotros, son las plantas verdes. Los productores primarios son a menudo el ·primer paso· en la cadena alimenticia; toman el carbón inorgánico de la atmósfera (bióxido de carbono) y lo fijan en las moléculas orgánicas del carbón (carbohidratos), transportándolas posteriormente en la red de alimentos cuando las algas son consumidas por herbívoras.

En el ambiente marina, los productores primarios más significativos son los grandes microalga que se asemejan a plantas y fitoplancton microscópico. Ambos sirven como fuentes de alimento para una variedad de mamíferos marinos. Los herbívoras marinas se alimentan de diversos tipos de microalga grandes (rojo, verde, y marrón), que se distinguen de uno al otro por sus diversos pigmentos fotosintéticos. Planktívoras o los filtro-alimentadors se alimentan de fitoplancton que flotan libremente en el mar. Pezes del arecife de coral.

Herbivory
Green Algea
Herbivory
Brown Algea
Herbivory
Red Algea

Los pezes del arecife de coral son diversos y comunmente tienen colores brillantes y attractivos. Esta caracteristica los haces objetos de diversion y observacion. Ultimamente, han llegado ha ser parte de la cultura popular y hace tenemos como Nemo (clown fish, Amphiprion), Dory (blue tang, Surgeonfish, Paracanthurus hepatus), Gill (Moorish Idol, Zanclidae especies), etc.

La mayoria de arecife pertencen a una larga y diversa clasificacion de pezes espinosos con diversos sub ordenes. Como los persiformes. Resaltan los encontrados en Labroides, Blennoids, Gobioids, Percoids, and Acanthuroids. El cuadro debajo contiene los peses mayormenente encontrados en los arecifes de coral.

Tabla 1: Pezes del arecife

Herbivory
Suborder  
Labroidei Damselfishes (Pomacentridae),
Wrasses (Labridae),
Parrotfishes (Scaridae)
Blennoidei Blennies
Gobioidei Gobies, Dartfishes
Percoidei Butterflyfishes (Chaetodontidae),
Angelfishes (Pomacanthidae)
Acanthuroidei Sureonfishes (Acanthuridae),
Rabbitfishes (Siganidae),
Moorish Idol (Zanclidae),
Spadefishes (Ephippidae),
Scats (Scatophagidae)

Digestión en pescados herbívoros de arrecife

Herbivory
Pharyngeal teeth

La mayoría de las algas (como las plantas terrestres) tienen membranas celulares complejas de polisacárido que deban ser analizadas después de que la consumición para que los pescados tengan acceso a sus alimentos. En pescados herbívoros esto se puede alcanzar por los estreses mecánicos, químicos, o enzimáticos [i]. La interrupción mecánica de la pared de célula se puede realizar usando un molino pharyngeal o un estomago similar como una molleja, que muele y destroza las células algales, una acción que sea análoga a nuestra propia masticación. Se logra la digestión química usando el lysis ácido de las células en el estómago. Finalmente, la digestión enzimática de células algales es lograda probablemente por la fermentación microbiana; las enzimas producidos por los microorganismos que habitaban el aparato gastrointestinal pueden digerir los polisacáridos que normalmente son inutilizables y los convierten a las moléculas orgánicas que los pescados pueden absorber y utilizar.

El rol de microbios en la digestión en pescados de arrecife

Hay un mas y mas evidencia para la contribución de microbios intestinales (y de sus enzimas) en la digestión de algas en pescados herbívoros de arrecife. La fermentación microbiana se ha detectado por uso de análisis de cortas cadenas de acido graso (SCFA) en los intestinos de una variedad de especie de pescados herbívoros tropicales, incluyendo muchos Acanthurids que contienen Epulopiscium[ii], [iii]. SCFAs son productos de la fermentación microbiana y se piensa que contribuyen a la nutrición de ciertos pescados herbívoros. Un estudio más directo de la microbiota intestinal del herbívoro pez ángel rey (familia: Pomacanthidae) ha demostrado que una variedad de microorganismos de la tripa se podría cultivar de los contenidos intestinales de estos peces, y algunos de estos microbios podían crecer en los componentes de las membranas celulares algales (celulosa, agar, y ácido alginico) [intravenoso]. El propio trabajo del laboratorio Angert sobre la comunidad bacteriana en la tripa de Naso tonganus (Bulbnose Unicornfish) ha rendido secuencias de gene de las bacterias que son cerca relacionadas con la especies tales como Clostridio, Bacteroidetes, y Verrucomicrobia.

Acanthuridae

Herbivory
Naso literatus, Orangespine

Las especies de Epulopiscium se encuentran en la tripa de Acanthuridae, una familia de los pescados tropicales de arrecife que incluyen los peces cirujanos /las espigas (Acanthurinae), los peces unicornios (Nasinae), y los · sawtails· (Prionurinae). La mayoría de Acanthurids se encuentran en los arrecifes del océano Indo-Pacífico, aunque encuentran algunos en áreas tropicales y subtropicales alrededor del mundo. Esta familia se distingue por sus espinas dorsales peduncle caudal (la base de la aleta dorsal), que se utilizan para la defensa o durante comportamiento agresivo.

Herbivory
Acanthurus lineatus, Lined Surgeonfish

Muchos Acanthurids son herbívoros visibles en el arrecife. Son vistos a menudo de moverse en escuelas o grupos pequeños, hábilmente pastando en el substrato. Se encuentran en el agua poco profunda donde pueden centrarse sobre las algas que prosperan en las superficies duras como el escombro de roca y de coral. La mayoría de las especies Acanthurid son sobre todo herbívoras, alimentándose de microalga de arrecife, aunque algunos son planktívoras o detritívoras [v].

Evidencia del rol de Epulopiscium

El predominio de la especie Epulopiscium en las zonas intestinales de Acanthurides herbívoros sugiere un rol en la digestión, aunque no sepamos exactamente como la simbiosis funciona entre los dos organismos. La relacion entre Epulopiscium con otras especies bacterianas que son habitantes obligatorios intestinales y/o activo en la fermentación apoya la teoría que la especie Epulopiscium puede contribuir a la digestión de alimentos. Las especies de Epulopiscium se relacionan con las especies de Clostridio, que son habitantes intestinales de una variedad de organismos (incluyendo, pero no limitado a, los seres humanos [i], los cerdos [ii], los pescados de agua dulce [iii], los peces marinos subtropicales [iv], y los pollos [v]). Muchas especies de Clostridio pueden digerir los complejos polisacáridos y fermentar las azúcares complejos. Incluso algunos Clostridia aislados de tripa humana tienen la capacidad de digerir laminaran, un componente de algas marrones [VI]. El Epulopiscium también se relaciona muy de cerca con Metabacterium polyspora, un simbionte intestinal de conejillos de Indias y otros roedores [vii].

Herbivory
Acanthurus nigrofuscus, Brown Surgeonfish
Herbivory
Zebrasoma scopas, Twotone Tang

Los resultados iniciales de secuenciar el genoma entero de Epulopiscium han verificado la idea que funcionan en la fermentación de alimentos en las zonas intestinales de Acanthurid. Hasta ahora, parece que las especies de Epulopiscium tienen genes para los procesos bioquímicos asociados a la importación y a la digestión de polisacáridos. El estudio adicional de Epulopiscium y sus genes esperanzadamente aclararán el carácter de esta interacción particular entre pez y microbio.

Referencias

  1. Knowlton, N. 2001. Sea urchin recovery from mass mortality: New hope for Caribbean coral reefs? Proceedings of the National Academy of Sciences 98(9): 4822-48244
  2. Hay, M.E. 1997. The ecology and evolution of seaweed-herbivore interactions on coral reefs. Coral Reefs 16(Supp.1): S67-S76
  3. Choat, J.H. and K.D. Clements 1998. Vertebrate Herbivores in Marine and Terrestrial Environments: A Nutritional Ecology Perspective. Annual Review of Ecological Systems 29: 375-403 
  4. Clements, K.D. and J.H. Choat. 1995. Fermentation in Tropical Marine Herbivorous Fishes. Physiological Zoology 68(3): 355-378
  5. Choat, J.H., K.D. Clements, and W.D. Robbins. 2002. The trophic status of herbivorous fishes on coral reefs: 1. Dietary Analyses. Marine Biology 140:613-623
  6. Martinez-Diaz, S.F. and H. Perez-Espana. 1999. Feasible mechanisms for algal digestion in the king angelfish. Journal of Fish Biology 55: 692-703
  7. Kuiter, Rudie H. and Helmut Debelius. 2001. Surgeonfishes, Rabbitfishes, and their Relatives: A comprehensive guide to Acanthuroidei. TMC Publishing: Chorleywood, UK. 18