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A study unravels the formation of 'fairy circles' in the posidonia meadows

Aug. 17, 2017

Los llamados ‘círculos de hadas’ son claros sin vegetación de forma circular que surgen en las praderas submarinas de Posidonia oceanica del Mediterráneo, entre otros entornos. Hasta ahora se desconocía  como se forman estos vacíos, pero un nuevo modelo matemático muestra que estas curiosas formas se deben a la competencia entre las plantas por los recursos. El estudio, publicado en Science Advances, ha sido realizado por investigadores del Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC, CSIC-UIB), en colaboración con biólogos del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC-UIB) y la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), de Arabia Saudita.

“La formación de patrones de vegetación es un fenómeno misterioso”, explica Damià Gomila, investigador del CSIC en el Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos. “No parece posible que, sin la presencia de algún factor externo que imponga un orden, la vegetación pueda llegar a distribuirse de forma ordenada formando un patrón espacial. Y aun pareciendo inverosímil, sucede.”

El estudio evidencia que la competición entre plantas cambia la dinámica de crecimiento de la pradera radicalmente, produciendo un comportamiento a escala de kilómetros difícil de predecir con simples reglas de crecimiento, explica Gomila. Partiendo de una descripción microscópica de la proliferación de plantas clonales (como la posidonia) y de la teoría de formación de patrones se ha desarrollado un modelo macroscópico capaz de reproducir las diversas estructuras observadas en el fondo marino y asociar los diferentes paisajes a las condiciones de mortalidad a las que está expuesta la pradera. Este resultado constituye una potente herramienta de diagnóstico y gestión, permite determinar a qué distancia operan los mecanismos de competición y supone el primer paso para esclarecer la causa directa de la formación de patrones de vegetación en las praderas de Posidonia oceanica. 

Los mecanismos de competición suelen ser diversos y frecuentemente difíciles de determinar. En ecosistemas áridos terrestres se observan patrones similares, explica Gomila. El más llamativo de ellos es la formación de unos característicos círculos sin vegetación en Namibia, donde la población local los conoce como círculos de hadas, o ‘Fairy circles’ en inglés, y que estudios recientes asocian al estrés hídrico y a la presencia de termitas. Los patrones de Namibia no son un caso aislado. Se observan fenómenos similares en distintas especies de  vegetación en diferentes partes del mundo, hecho que refuerza la idea de universalidad detrás de este fenómeno. 

En ecosistemas marinos los mecanismos que actúan han de ser necesariamente distintos. El acceso a los recursos naturales (luz y nutrientes) así como la interacción con la hidrodinámica son factores cruciales en el proceso. Estos mecanismos introducen una interacción no local entre las plantas. En otras palabras, las plantas en una determinada región pueden limitar el crecimiento de plantas vecinas, de forma que zonas ligeramente más pobladas inhiben el crecimiento en su entorno más de lo que su entorno las inhibe a ellas. El resultado es un proceso de realimentación que da lugar a zonas con alta densidad de plantas frente a otras, relativamente cercanas, sin vegetación.  Lejos de ser simplemente un fenómeno curioso, la aparición de huecos en la vegetación es una interesante estrategia ecológica pues permite generar una cantidad de biomasa mayor de la que se produciría en una pradera homogénea. 

En el litoral de las Islas Baleares estos “círculos de hadas” están presentes en buena parte de las praderas submarinas, a veces en combinación con otras estructuras en forma de franjas o círculos aislados de vegetación sobre el lecho de arena. El   cambio de un paisaje submarino  con círculos de hadas a paisajes de franjas o círculos sobre el fondo de arena apunta a un aumento de la mortalidad y la proximidad de la pérdida de las praderas, indicando donde focalizar los esfuerzos de conservación.

La existencia de estos patrones en el fondo marino, cuya extensión abarca kilómetros y se encuentran en profundidades de hasta 30 metros, pone de manifiesto los complejos mecanismos de crecimiento que operan en el desarrollo de las praderas y que no pueden explicarse únicamente a partir de las reglas de crecimiento de las plantas individuales que la componen, sino que la interacción entre ellas juega un papel fundamental. La compresión de estos mecanismos puede ser determinante en la evaluación de su estado de conservación y predicción de su comportamiento futuro.


Daniel Ruiz-Reynés, Damià Gomila, Tomás Sintes, Emilio Hernández-García, Núria Marbà, Carlos M. Duarte. Fairy-circle landscapes under the sea. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1603262

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