¿Cómo coexisten un gran número de especies cuando utilizan los mismos recursos o muy similares? Ésta ha sido una de las interrogantes fundamentales de la ecología, en particular la ecología tropical, durante más de un siglo. Investigo los mecanismos de coexistencia, desde las compensaciones entre la especialización y el dominio competitivo hasta la partición críptica de recursos y el papel de distintos tipos de fluctuaciones ambientales. Este trabajo involucra la formulación, calibración empírica y análisis de modelos ecológicos a múltiples escalas: desde la fisiología individual y energética hasta las interacciones de especies, la demografía y la conectividad.

¿Qué hace que algunas especies sean comunes y otras raras? ¿Por qué la abundancia de las diferentes especies varía de un lugar a otro en grados tan distintos? Las teorías modernas de la biodiversidad a menudo hacen predicciones contradictorias sobre el grado en que varían las abundancias de las especies coexistentes y sobre la dinámica espacial y temporal de esas abundancias. Aplicamos modelos de biodiversidad contemporáneos para comprender la importancia relativa de factores como las fluctuaciones ambientales y las diferencias en los rasgos ecológicos de las especies para impulsar estos patrones de rareza y frecuencia. Dos biorregiones de arrecifes dramáticamente diferentes a ambos lados del Istmo hacen de Panamá un laboratorio natural comparativo ideal para tal trabajo: en el Pacífico Oriental Tropical, un grupo de corales domina abrumadoramente en las condiciones de los arrecifes marginales allí, mientras que, en el Caribe, las antiguas comunidades dominantes se han derrumbado a una pequeña fracción de sus abundancias históricas.

La pesca impacta directa y profundamente la abundancia de las especies a las que se dirigen los pescadores, pero ¿qué impacto tiene en el resto del ecosistema y cómo las herramientas de gestión contemporáneas, como las reservas marinas prohibidas, median estos impactos? Nuestro grupo aborda una variedad de problemas de investigación relacionados con estas preguntas centrales, incluida la forma en que las redes de reservas marinas influyen en la recuperación de las poblaciones pescadas y los rendimientos pesqueros, para identificar puntos de referencia para la sostenibilidad de pesquerías multi-específicas no selectivas, para comprender cómo los niveles de las funciones críticas del ecosistema dependen de la extensión y estructura trófica de la pesca.

Los arrecifes de coral actuales responden a un entorno muy diferente a aquellos a los que los arrecifes de coral modernos han estado expuestos durante cientos de miles, y probablemente millones, de años. Estos cambios dramáticos en el ambiente físico y químico tienen impactos que van desde una mayor mortalidad y un menor crecimiento y reproducción de organismos, hasta cambios en las tasas biogeoquímicas que determinan si las estructuras del arrecife crecen o se disuelven. Esto tiene profundas implicaciones sobre cómo los organismos de los arrecifes interactúan entre sí y cómo evolucionarán en las próximas décadas y siglos. Además de estudiar los cambios en curso que experimentan los arrecifes del presente, me interesa utilizar el registro fósil para comprender cómo los profundos trastornos ambientales del pasado llevaron a reorganizaciones en la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas marinos.

La fotosíntesis es un proceso complejo para capturar carbono de la atmósfera. Múltiples pasos en este proceso pueden controlar la tasa máxima de captura de carbono. Utilizamos una combinación de experimentos de manipulación y observaciones de campo para comprender los pasos limitantes de la velocidad para la fotosíntesis en diferentes especies de árboles tropicales. También estudiamos cómo las condiciones ambientales y la ontogenia de la planta pueden influir en qué paso se limita la velocidad.

Las especies pueden diferir en su tolerancia al calor, pero también difieren en la medida en que experimentan el calor, según su arquitectura, morfología y fisiología. Las nuevas tecnologías nos permiten monitorear las temperaturas de las hojas en el dosel a una escala mayor que los métodos tradicionales que involucraban unir cables de termopar a las hojas. El monitoreo de las temperaturas del dosel en diversas parcelas forestales nos permite identificar las especies que experimentan las temperaturas altas más extremas. Estudiamos estas especies con más detalle para evaluar su capacidad fisiológica para soportar altas temperaturas, y analizar la importancia relativa de la arquitectura, la morfología y la fisiología como predictores de "sobrecalentamiento" de las plantas.

Se sabe poco sobre los umbrales de alta temperatura para la reproducción en plantas silvestres, pero los estudios en cultivos sugieren que la reproducción puede fallar a 30–39°C. Si los umbrales para la reproducción son universales, las especies tropicales están cerca de superarlos, ya que las temperaturas allí ya superan habitualmente los 30°C. A medida que las temperaturas continúan aumentando, la producción de semillas puede cambiar drásticamente en los bosques tropicales, con consecuencias para la composición de las especies y la dinámica de la comunidad. A través de experimentos y observaciones de campo, estamos estudiando la vulnerabilidad de las especies de árboles tropicales a la esterilidad inducida por el calor, con el objetivo final de comprender cómo el aumento de las temperaturas puede cambiar la composición de la comunidad forestal.