L'Antartide è un paese quasi disabitato, continente ghiacciato devastato dal freddo, ventoso, e condizioni asciutte. Il ricercatore del Virginia Tech Jeb Barrett faceva parte di un team collaborativo internazionale che ha analizzato i modelli di biodiversità nelle McMurdo Dry Valleys dell'Antartide.

"Sorprendentemente, abbiamo scoperto che il biotico, o vivere, le interazioni sono cruciali nel plasmare i modelli di biodiversità anche negli ecosistemi estremi delle valli secche antartiche. I suoli antartici sono ecosistemi modello, limitato dal clima estremo e dalla mancanza di piante vascolari, e ospitano semplici reti trofiche con poche specie, " ha detto Barretta, professore presso il Dipartimento di Scienze Biologiche del College of Science.

Questi risultati sono stati recentemente pubblicati in due articoli separati in Biologia della comunicazione . Un articolo sulle interazioni biotiche analizza l'intera comunità di organismi del suolo; il suo documento complementare si concentra sulla comunità dei nematodi del suolo utilizzando un approccio di modellizzazione.

Caratteristiche delle comunità antartiche, come semplici reti trofiche e scarsa ricchezza di specie, consentire una maggiore comprensione dell'intera comunità, dai batteri agli invertebrati pluricellulari.

Questa ricerca è il prodotto di una collaborazione internazionale di scienziati provenienti da una mezza dozzina di paesi:Stati Uniti, Nuova Zelanda, Canada, Australia, Gran Bretagna, e Sud Africa. Organizzato dall'Università di Waikato e dal Programma Antartico della Nuova Zelanda, è il primo del suo genere a studiare una comunità del suolo nella sua interezza su scala regionale.

Barrett conduce ricerche in Antartide da 20 anni; ha schierato per questa collaborazione di ricerca nel 2009 e nel 2010. La ricerca nel laboratorio Barrett affronta le influenze dei suoli, variabilità climatica, idrologia, e biodiversità sul ciclo biogeochimico dalla scala dei microrganismi ai paesaggi regionali.

"La mia ricerca in Antartide si è concentrata sull'analisi dei fattori fisici e geochimici che predicono i modelli di biodiversità. Inizialmente mi sono concentrato sulle comunità di nematodi, e il mio lavoro si è ora esteso alle comunità batteriche, anche, " ha detto Barretta, un membro di facoltà affiliato del Global Change Center, ospitato all'interno del Fralin Life Science Institute.

Il Biologia della comunicazione il documento sulle interazioni biotiche considera l'intera comunità di organismi del suolo:cianobatteri, batteri eterotrofi, nematodi, e altri microscopici invertebrati. Gli scienziati hanno studiato i fattori che determinano la distribuzione e l'abbondanza di questi organismi, così come la temperatura, topografia, distanza dalla costa, e proprietà del suolo, come i livelli di acqua e pH, nella loro analisi.

"Ciò che rende questo documento davvero unico è che abbiamo considerato l'intera comunità di organismi del suolo e tutte le possibili interazioni biotiche e abiotiche che potenzialmente modellano la composizione e la diversità delle specie, " ha detto Barrett. "Abbiamo usato la tecnica statistica della modellazione delle equazioni strutturali per scoprire quali sono i driver di queste comunità".

La biogeochimica e il clima hanno forti effetti sulla biodiversità, ma questi nuovi dati hanno dimostrato che ci sono altri due fattori importanti. Hanno scoperto che la biogeografia e le interazioni tra specie sono fattori trainanti della biodiversità più forti di quanto originariamente previsto. I processi biogeografici si verificano quando un organismo si muove nello spazio, interagendo con la sua comunità mentre si muove. Interazioni tra specie, come le relazioni predatore-preda e la competizione, influenzare anche la biodiversità.

Nel documento di accompagnamento, i ricercatori hanno utilizzato un approccio di modellizzazione per studiare la co-occorrenza e la distribuzione di tre specie di nematodi dominanti presenti nel suolo. Nematodi, noto anche come nematodi, sono un gruppo di organismi semplici che si sono adattati con successo a quasi tutti gli ecosistemi della Terra. I ricercatori hanno dimostrato che la competizione è un fattore trainante dei modelli di diversità nella comunità dei nematodi più importante di quanto si pensasse in precedenza.

"Abbiamo modellato tre specie di nematodi:Plectus, Scottnema, ed Eurdoylaimus, che sono potenzialmente interagenti. I nostri risultati mostrano che non sono solo i fattori ambientali che influenzano la distribuzione delle specie attraverso il paesaggio polare, ma che anche la competizione e le interazioni stanno giocando un ruolo importante nei modelli di diversità, " disse Barretta.

La sfida futura per i ricercatori è capire come gli effetti del cambiamento climatico su queste interazioni altereranno la convivenza delle specie in Antartide. Si aspettano che con l'aumento delle temperature, lo scioglimento del ghiaccio creerà ambienti che selezioneranno specie di nematodi più adatte ad ambienti più caldi e umidi. Le prime indicazioni di questo sono già state osservate negli studi di monitoraggio a lungo termine del team delle comunità del suolo, come riportato sulla rivista Ecology lo scorso anno.

La ricerca in corso di Barrett è finanziata dal programma di ricerca ecologica a lungo termine (LTER) della National Science Foundation. Il suo obiettivo di ricerca con LTER è utilizzare una combinazione di esperimenti manipolativi e osservazioni a lungo termine per comprendere come la variabilità climatica influenzi gli organismi e gli ecosistemi antartici.