Ecologia Funcional
Giulia Ghedini
Todos os organismos consomem energia e recursos para viver, crescer e reproduzir-se. Estas transformações de energia alimentam a produção biológica e apoiam os processos do ecossistema, que são essenciais para a nossa vida, como a produção de alimentos e oxigénio. O laboratório de Ecologia Funcional visa compreender como o meio ambiente (contexto ecológico) regula a taxa na qual os organismos utilizam energia, e identificar regras gerais de como os processos do organismo se expandem de forma a determinar o funcionamento dos ecossistemas.
O grupo trabalha com o fitoplâncton como sistema modelo, já que estas minúsculas algas são peças-chave na produtividade marinha e na absorção de carbono. Combinando manipulações experimentais de comunidades multiespécies com fenotipagem metabólica e métodos de biologia evolutiva, o grupo aborda três questões principais:
1. Como podemos explicar a recorrência de padrões de escala nas escalas biológicas?
O metabolismo dos organismos é dimensionado através do tamanho de forma previsível em muitas espécies. Padrões de escala semelhantes também ocorrem em comunidades inteiras, mas a sua origem permanece desconhecida. O grupo estuda a plasticidade metabólica dentro de organismos individuais e a sua regulação de densidade para explicar os padrões de escalonamento metabólico e crescimento em comunidades inteiras.
2. Podemos prever como as características metabólicas evoluem nas comunidades?
As interações entre espécies afetam como os organismos absorvem e gastam recursos, mas os resultados evolutivos das mudanças metabólicas em comunidades multiespécies permanecem desconhecidos. O laboratório investiga se a coevolução com várias espécies afeta previsivelmente o uso de energia dos organismos e as suas consequências para a coexistência de espécies (partição de nicho) e produtividade da comunidade.
3. Quais são os mecanismos que sustentam as mudanças metabólicas?
O fitoplâncton interage fortemente com outras células fitoplanctónicas e com as bactérias com as quais está associado. O contato célula a célula e as associações fitoplâncton-bactéria são alguns dos mecanismos que podem afetar a capacidade competitiva e as taxas de uso de energia de outras células fitoplanctónicas. Estudamos as consequências ecológicas e evolutivas desses mecanismos no metabolismo do fitoplâncton e como estes são influenciados pela diversidade de espécies e variabilidade ambiental.
Através destas questões que abordam as mudanças em três níveis de organização biológica - comunidades, populações e indivíduos - o grupo estuda a relação entre o funcionamento dos ecossistemas, as características das espécies e os mecanismos que afetam os fluxos de energia nestas diferentes escalas.
Financiamento
Projetos
Understanding how species evolve in their communities is a key challenge in biology and has wide-ranging implications, from managing bacterial resistance to antibiotics to predicting changes in productivity under climate change. Except for bacteria, evolution in communities remains unexplored for most species. Living in a community can be both good and bad: co-occurring species can increase competition for resources but can also offer new opportunities not available for species in isolation. Can we predict how species traits related to energy use change over time in communities? How do these changes affect the productivity and efficiency of communities? This project explores these questions using phytoplankton as a model system. Phytoplankton plays a vital role in our oceans – not only it forms the base of marine food webs but also provides half of the world’s oxygen and carbon uptake. We will combine eco-physiological measurements of energy consumption and production with experimental evolution, leveraging new advances in phytoplankton genomics, to quantify change across three scales: genes, phenotypes and communities. With this multi-disciplinary approach, we will disentangle some of the mechanisms through which species interactions shape energy fluxes across biological scales. Furthermore, by tracking phytoplankton productivity and efficiency, we will provide new theory and data to test for changes in critical ocean functions, such as the production of oxygen and the uptake of carbon.
This project has received funding from “la Caixa” Foundation (ID 100010434) and from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Skłodowska-Curie grant agreement No 847648. The fellowship code is LCF/BQ/PI21/11830001.