En la actualidad, nos enfrentamos a una crisis ambiental sin precedentes, donde la alteración de los ecosistemas del planeta Tierra está acelerando la tasa de extinción a un ritmo alarmante. En este contexto, comprender los mecanismos que sostienen la biodiversidad se vuelve una tarea clave en la ecología. El río Paraná se encuentra entre los ríos más grandes del planeta y se caracteriza por presentar extensas áreas de humedales. En su tramo medio, el río Paraná desarrolla una extensa llanura de inundación con una gran heterogeneidad ambiental y una fuerte influencia del pulso de inundación sobre los procesos ecosistémicos. Estas condiciones ambientales, y su ubicación en la región neotropical, determinan una gran biodiversidad que en el caso de los peces supera las 300 especies. Dentro de estas especies, los depredadores tienen un rol central en la estructuración de las tramas tróficas ya que regulan las poblaciones de sus presas, conectan los distintos compartimentos de la red y determinan el ciclo de nutrientes, entre otras funciones. En esta tesis, nos proponemos a describir las propiedades estructurales de las redes tróficas y de ocurrencia del Río Paraná medio y evaluar los posibles mecanismos que determinan estas propiedades, centrándonos en las principales especies de peces piscívoros como objeto de estudio.
El estudio se desarrolló en dos áreas de la llanura aluvial del río Paraná entre las ciudades de Santa Fe y Paraná. Se muestrearon las comunidades de peces y las variables ambientales en 27 ambientes acuáticos a lo largo de 10 años, considerando distintos tipos de hábitats y distintas condiciones estacionales, y se seleccionaron 16 especies de depredadores ictiófagos. Las redes de ocurrencia (o espaciales) se construyeron con 3009 interacciones (depredadores por sitio) en 149 comunidades (sitios por fecha) mientras que la red trófica se construyó con 1300 interacciones (depredador-presa) distribuidas en 114 presas. Posteriormente, las redes fueron analizadas con distintas herramientas de redes para analizar las estructuras, la asociación con los atributos y los mecanismos que subyacen a la organización de la biodiversidad. Para evaluar los patrones estructurales como la modularidad y el anidamiento, se construyeron modelos nulos para confrontar contra los valores observados en la red trófica y la red de ocurrencia. A su vez, mediante el concepto de roles topológicos, analizamos el papel que tiene cada depredador en la conexión de distintos compartimentos de las tramas tróficas y de las redes de ocurrencia, considerando como afectan los atributos corporales (por ejemplo, tamaño corporal, morfología del cuerpo). Luego, examinamos como se relacionan la similitud funcional, el solapamiento de nicho trófico y el uso del espacio a nivel de especies infiriendo los mecanismos que promueven la coexistencia. Además, analizamos la manera en la cual la similitud funcional, uso de ambientes y capturas de presas determina la congruencia entre los módulos de las distintas redes. Por último, se generaron tramas tróficas simuladas para cada ambiente utilizando un modelo basado en los patrones de consumo de presas de cada especie, la co-ocurrencia entre depredadores y presas y las necesidades energéticas de los depredadores. Con estos datos, analizamos las relaciones entre la riqueza, las principales variables estructurales de las tramas tróficas (modularidad, conectancia, anidamiento, fuerza de interacciones y conexión intermodular) y la biomasa en pie mediante un análisis de vías.
Nuestros resultados indican que tanto la red trófica como la red de ocurrencia presentan un patrón modular (subgrupos de especies interactúan mucho entre ellos, pero poco con el resto de la red), donde los módulos emergen por una coincidencia entre rasgos y se orientan al uso de diferentes tipos de presas o de sitios. La estructura modular de las redes se mantuvo consistentemente estable a lo largo del tiempo a pesar de una gran variación en la composición de la comunidad en distintas situaciones climáticas. A su vez, observamos que las distintas situaciones hidroestacionales afectan la capacidad de conectar módulos de los depredadores, donde las especies van cambiando su importancia como conectores de las redes de interacción. En este sentido, observamos que el tamaño corporal cumple un rol diferentes en ambas redes; donde se asocia de manera positiva con la conexión de los módulos tróficos, pero negativamente con la conexión espacial. Además, se observó que la captura de presas y el uso de hábitats se asocia de manera positiva con la similitud funcional. Dentro de los módulos las especies que tienden a compartir los mismos sitios tienden a capturar presas similares. Por último, observamos que la riqueza y la estructura de las redes tróficas están estrechamente relacionadas, y ambas afectan el funcionamiento ecosistémico. Específicamente, la riqueza de especies junto con la organización modular y la eficiencia de las redes (gran cantidad de conexiones / conectancia) promueve la biomasa en pie en las comunidades del Río Paraná. Considerados globalmente, nuestros resultados son un paso hacia adelante para comprender los mecanismos que sostienen nuestra diversidad biológica, brindando información necesaria para elaborar proyectos de conservación eficientes, en un contexto de rápida pérdida de la biodiversidad.