Browsing by Subject "Plancton marino"

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    Dinámica espacio-temporal del ictioplancton del Mar Menor (SE de España) y factores ambientales asociados
    (2015-01-26) Quispe Becerra, Jhoni Ismael; Pérez Ruzafa, Ángel; Marcos Diego, Concepción; Departamento de Ecología e Hidrología
    OBJETIVOS: Los objetivos de la presente tesis doctoral son describir la composición taxonómica de las larvas de peces que habitan las aguas del Mar Menor, conocer la distribución espacial y la dinámica temporal del ictioplancton en la laguna, analizar los factores ambientales que determinan dicha distribución y dinámica y, finalmente, valorar el papel de la colonización larvaria a través de los canales de comunicación con el mar abierto y las corrientes en la estructura del poblamiento ictiológico. METODOLOGÍA: El trabajo se ha llevado a cabo en el Mar Menor, laguna costera ubicada en el SE de la península ibérica, en el extremo oriental de la Región de Murcia. Se establecieron en la misma 20 localidades de muestreo donde se recogió material en 1997 y desde 2006 a 2012. Adicionalmente, durante 2009 y 2012 se sumaron 8 estaciones para estudiar la influencia del Mediterráneo adyacente, ubicándolas en la bocana interior de los tres canales de comunicación con el mar abierto y en el propio Mediterráneo. El diseño experimental de muestreo permite el análisis de las escalas espacio-temporales de variabilidad del poblamiento y de las condiciones ambientales. El material trabajado en la presente memoria proviene de un total de 3.342 muestras tomadas con arrastres sub-superficiales (0,5–2 m de profundidad), diurnos, circulares y con una duración de 7 minutos, utilizando una red de plancton estándar, de forma cónica, equipada con un flujómetro. Todos los huevos y larvas de peces fueron separados y contados, y éstas últimas fueron identificadas hasta especie. El análisis de las escalas de variabilidad se ha realizado mediante Permanova y para el estudio de la estructura del poblamiento y las variables ambientales que lo explican se han utilizado regresiones múltiples y análisis multivariantes de ordenación. RESULTADOS: Se colectaron un total de 55.262 huevos y se han examinado 185.135 especímenes de larvas y postlarvas de peces, pertenecientes a 24 familias, 48 géneros y 69 especies. De éstas, 15 especies son exclusivas de la laguna. En el Mediterráneo la riqueza de especies llega a 100, existiendo 46 que no penetran en la laguna como larvas. Las familias más abundantes han sido Gobiidae (64,49%), Engraulidae (16,76%), Blenniidae (16,54%) y Atherinidae (1,11%). A su vez, las especies dominantes fueron Gobius niger (34,65%), Engraulis encrasicolus (16,76%), Gobius paganellus (15,26%), Pomatoschistus marmoratus (8,72%), Parablennius pilicornis (7,83%), Salaria pavo (6,55%), Aphia minuta (2,96%), Gobius cruentatus (1,63%), Parablennius gattorugine (1,48%) y Gobius cobitis (1,08%). De las especies estudiadas, 23 (23,7%) son residentes en el Mar Menor o típicamente lagunares, 27 (27,8%) son migradoras o pobladores cíclicos regulares, 12 (12,4%) son pobladores ocasionales o irregulares y 28 (28,9%) son visitantes extraviados o esporádicos. La densidad media anual total de larvas de peces en la laguna fue de 613,27 (± 37,02) individuos por 1000 m3, muy superior a la encontrada en el Mediterráneo adyacente, de 126,05 (± 13,51) individuos por 1000 m3. CONCLUSIONES: El poblamiento ictioplanctónico lagunar muestra gran variabilidad espacio-temporal. Un 41,3% del poblamiento lagunar varía de un año a otro. No obstante, su dinámica presenta un ciclo estacional claro, con dos picos de abundancia, en primavera y en otoño. La mayoría de las especies de interés pesquero de las familias Mugilidae, Sparidae o Clupeidae en el ictioplancton lagunar solo aparecen testimonialmente, con abundancias relativas medias inferiores al 0,03%, indicando que su penetración en la laguna ocurre principalmente en fases juveniles La distribución espacial está relacionada principalmente con los patrones de circulación de la laguna y con la colonización a través de los canales de comunicación con el mar abierto a la que se superponen las condiciones tróficas asociadas a la entrada de nutrientes por la rambla del Albujón. Existe un importante componente aleatorio en la dinámica del poblamiento que probablemente forma parte de los mecanismos homeostáticos del ecosistema lagunar. La elevada riqueza y diversidad de especies acumuladas y la gran proporción de especies ocasionales y extraviadas sugieren un papel muy importante de los mecanismos de lotería competitiva. ABSTRACT OBJECTIVES: The objectives of this thesis are to describe the taxonomic composition of larval fish that inhabit the waters of the Mar Menor, knowing the spatial distribution and temporal dynamics of ichthyoplankton in the lagoon, analyze the environmental factors that determine this distribution and dynamics and finally assess the role of larval colonization through the channels of communication with the open sea and the currents in the structure of ichthyological settlement. METHODOLOGY: The study has been conducted in the Mar Menor coastal lagoon located in the SE of the Iberian Peninsula at the eastern end of the Region of Murcia. Material was collected in 20 sampling sites in 1997 and from 2006 to 2012. Additionally, during 2009 and 2012, 8 stations, located in the inner mouth of the three channels of communication with the open sea and in the Mediterranean, were added to study the influence of the adjacent open sea. The experimental sampling design allows the analysis of the spatio-temporal scales of variability of the assemblage and environmental conditions. A total of 3,342 samples were analyzed. They were collected using diurnal, circular subsurface tows (0.5-2 m deep), with a duration of 7 minutes, using a standard plankton net, equipped with a flowmeter. All eggs and fish larvae were removed and counted, and the latter were identified to species. The analysis of the scales of variability was performed using PERMANOVA. The study of the structure of the assemblage and the environmental variables that explain it has been made by using multiple regression and multivariate ordination analysis. RESULTS: A total of 55,262 eggs were collected and 185 135 specimens of fish larvae and post-larvae, belonging to 24 families, 48 genera and 69 species, were examined. Of these, 15 species are unique to the lagoon. In the Mediterranean species richness reaches 100, 46 of them do not penetrate the lagoon as larvae. The most abundant families were Gobiidae (64.49%), Engraulidae (16.76%), Blenniidae (16.54%) and Atherinidae (1.11%). In turn, the dominant species were Gobius niger (34,65%), Engraulis encrasicolus (16,76%), Gobius paganellus (15,26%), Pomatoschistus marmoratus (8,72%), Parablennius pilicornis (7,83%), Salaria pavo (6,55%), Aphia minuta (2,96%), Gobius cruentatus (1,63%), Parablennius gattorugine (1,48%) and Gobius cobitis (1,08%). 23 (23.7%) of the studied species are resident in the Mar Menor lagoon, 27 (27.8%) are migratory or regular cyclical residents, 12 (12.4%) are occasional or irregular residents and 28 (28.9%) are marine stragglers or casual visitors. The total annual average density of fish larvae in the lagoon was 613.27 (± 37.02) individuals per 1000 m3, much higher than that found in the adjacent Mediterranean that reach 126.05 (± 13.51) individuals/1000 m3. CONCLUSIONS: The lagoon ichthyoplankton shows large spatial and temporal variability. 41.3% of the lagoon assemblage varies from year to year. However, their dynamics presents a clear seasonal cycle, with two abundance peaks in spring and autumn. Most species of commercial interest of the families Mugilidae, Sparidae or Clupeidae are present in the lagoon ichthyoplankton just in testimony with relative abundances lower to 0.03%, indicating that penetration into the lagoon occurs mainly as juveniles. The spatial distribution is mainly related to the circulation patterns of the lagoon and to the colonization through the channels of communication with the open sea. Overlapping to this act the trophic conditions associated with nutrient inputs from the Albujón watercourse. There is a substantial random component in the assemblage dynamics which is probably part of the homeostatic mechanisms of the lagoon ecosystem. The high richness and diversity of species and accumulated large proportion of occasional and straggler species suggest an important role of the mechanisms of competitive lottery.
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    Macroecological patterns of trophic variability in the oceanic plankton = Patrones macroecológicos de variabilidad trófica en el plancton oceánico
    (2016-02-29) Mompeán de la Rosa, María del Carmen; Bode Riestra, Antonio; Departamento de Zoología y Antropología Física
    OBJETIVOS El objetivo principal que se plantea en esta tesis es analizar los patrones de variabilidad en las fuentes de nutrientes y la complejidad de la red trófica planctónica a distintas escalas espaciales. Los objetivos parciales fueron: • Determinar la variabilidad geográfica en la composición isotópica del plancton de distintos tamaños a escalas espaciales de cientos a miles de kilómetros. • Determinar la existencia de patrones macroecológicos en la composición isotópica del plancton en función del tamaño y variables ambientales (principalmente temperatura y nutrientes). • Estimar propiedades de la red trófica (ej. relación de tamaños, diversidad trófica, estado metabólico) a partir de la composición isotópica de los aminoácidos del plancton. MÉTODOS: Analizamos la biomasa y la abundancia natural de isótopos estables de nitrógeno en un amplio muestreo de plancton fraccionado por tamaños durante la expedición Malaspina-2010 a través de tres grandes océanos. La expedición utilizó dos buques oceanográficos para la observación y recolección de muestras de agua, seston y plancton a través de tres de los mayores océanos (http://metamalaspina.imedea.uib-csic.es/geonetwork/srv/en/main.home). En nuestro estudio incluimos muestras de plancton de 145 estaciones. Las muestras fueron recolectadas con redes verticales tipo bongo (30 cm de diámetro, 40 µm de malla y 50 cm de diámetro, y 200 µm de malla) entre 200 m de profundidad y la superficie por la mañana temprano. El plancton fue fraccionado por tamaños usando filtros de 200, 500, 1000, 2000 and 5000 sobre filtros de vidrio pre pesados y secados en horno a bordo (60°C, 24 h). Además, alícuotas de las muestras fueron conservadas en formol (4% concentración final) para la determinación posterior de la abundancia de tricomas de la cianobacteria fijadora de N Trichodesmium. El contaje se realizó con un sistema de análisis de imagen (FlowCam). La biomasa fue determinada en laboratorio para cada fracción de tamaño como contenido de carbono (C) usando un analizador elemental (Carlo Erba CHNSO 1108). La abundancia natural de los isótopos estables de nitrógeno (15N) se determinó usando un espectrómetro de masas (Finnigan Mat Delta Plus) acoplado a un analizador elemental. Para el análisis de isótopos estables en aminoácidos se escogieron un total de 15 muestras en el transecto del Atlántico Norte Subtropical. Los valores de δ15N de aminoácidos individuales se midieron utilizando un espectrómetro de masas de relaciones isotópicas acoplado por combustión a un cromatógrafo de gases (gas chromatography /combustion/isotope ratio mass spectrometry GC/C/IRMS), después por hidrólisis con ácido 6 N HCl y formación de derivados del éster, siguiendo métodos ya publicados (ej., McCarthy et al., 2013; Germain et al., 2013). RESULTADOS Y CONCLUSIONES: Los parámetros del espectro de tamaños de la biomasa y δ15N mostraron baja variabilidad en la mayoría de las regiones, a excepción del noroeste del océano Atlántico. El análisis comparativo del espectro de tamaños de δ15N y la biomasa se reveló como una herramienta práctica para estimar las fuentes de nitrógeno inorgánico y su transferencia neta hacia niveles superiores de la red trófica como se muestra a grandes escalas espaciales con el plancton oceánico. Las diferencias entre el espectro de tamaños de δ15N y la biomasa sugieren homogeneidad geográfica en la transferencia neta de nitrógeno a niveles superiores de la red trófica. El uso de datos de isótopos en compuestos específicos como aminoácidos (CSI-AA) mostró una baja variabilidad del impacto de nitrógeno diazotrófico en las diferentes fracciones de tamaño del plancton, mientras que nuestro primer estudio de 15N en la materia orgánica mostró alta variabilidad con el tamaño. Además estos resultados en aminoácidos indicaron una mayor importancia de la diazotrofía, incluso en zonas con menor abundancia de fijadores de nitrógeno o menores medidas previas de fijación de nitrógeno. Las estimaciones de la posición trófica en CSI-AA para diferentes clases de tamaño del plankton varió en un estrecho rango (1.8 to 2.5), con el valor inferior en la zona central, y un incremento general esperado con el tamaño. El estudio de aminoácidos individuales (en particular Phe y Thr), así como los valores de δ15N del total de proteínas, mostró fuertes correlaciones con 15N en el plancton, lo que sugiere un conjunto de nuevas relaciones que pueden ser importantes en el uso de los datos de CSI-AA para rastrear las contribuciones directas del plancton al pool de nitrógeno orgánico en los océanos. Así estos nuevos resultados representan la investigación más detallada de datos de CSI-AA en clases de tamaños de zooplancton hasta la fecha y apuntan a un papel clave del zooplancton grande en la transmisión del nitrógeno diazotrófico hacia las redes tróficas oceánicas. OBJECTIVES: The principal goal is to analyze the variability pattern in the nutrient sources and the planktonic trophic web at different spatial scales in the ocean. The secondary objectives were: • To determinate the geographic variability in the isotopic composition to different size fractions of plankton at large-scale spatial scales • To characterize macroecological patterns in the isotopic composition of plankton based on the size and environmental variables (mainly temperature and nutrients). • To estimate food wed properties ( eg. Size ratio, trophic diversity, metabolic state) from the amino acids isotopic composition of plankton. METHODS: We analyzed carbon biomass and the natural abundance of stable nitrogen isotopes in a large set of size-fractionated plankton samples from the research expedition Malaspina-2010 across three ocean basins. The expedition employed two oceanographic ships to make observations and collect water, seston and plankton samples across three major ocean basins (http://metamalaspina.imedea.uib-csic.es/geonetwork/srv/en/main.home). In this study plankton samples from 145 stations were considered. Samples were collected by vertical hauls of bongo-type nets (30 cm diameter, 40 µm mesh size and 50 cm diameter, and 200 µm mesh size) between 200 m depth and the surface during early morning hours. Plankton was size-fractionated using sieves of 200, 500, 1000, 2000 and 5000 µm, collected on pre-weighted glass-fiber filters and oven dried (60°C, 24 h) on board. In addition, sample aliquots were preserved in formalin (4% final concentration) for later determination of the abundance of trichomes of the N-fixing cyanobacterium Trichodesmium. Counts were made using a semiautomatic image analysis flow-through system (FlowCam). Biomass was later determined in the laboratory for each size fraction as carbon content (C) using an elemental analyzer (Carlo Erba CHNSO 1108). Natural abundance of stable nitrogen isotopes (15N) was determined using a mass spectrometer (Finnigan Mat Delta Plus) coupled to the elemental analyzer. In total 15 samples in the transect Subtropical North Atlancic were chosen for CSI-AA. The δ15N values of individual AAs were measured via GC-IRMS, after 6 N HCl acid hydrolysis and the formation of TFA ester derivatives following previously published methods (e.g., McCarthy et al., 2013; Germain et al., 2013). RESULTS AND CONCLUSIONS: Except in the northwestern Atlantic, parameters of biomass and δ15N size-spectra showed low variability in most regions. The comparative analysis of δ15N and biomass size-spectra revealed as a practical tool to estimate the sources of inorganic nitrogen and their net transfer up the food web as illustrated at large spatial scales with ocean plankton. Differences between δ15N and biomass size-spectra suggest geographic homogeneity in the net transfer of nitrogen up the food web. Use of compound-specific amino acid isotope data (CSI-AA) revealed relatively low variability in the impact of diazotrophic nitrogen within the different plankton size fractions, while 15N of bulk organic matter showed high variability with size. Moreover these results indicated a greater importance of diazotrophy than suggested by bulk δ15N, even in zones having less abundant nitrogen fixing organisms and lower concurrent measurements of nitrogen fixation previously reported. Explicit CSI-AA trophic position estimates for different plankton size classes varied in a relatively narrow range (1.8 to 2.5), with the lowest values in the central zone, and showed the expected general increase with mean plankton size class. Investigations of individual amino acids (in particular Phe and Thr), as well as reconstructed total protein δ15N values, revealed strong correlations with bulk plankton 15N, suggesting a set of new relationships that may be important in using CSI-AA data to tracing direct plankton contributions to many detrital organic nitrogen pools in the ocean. Overall, these new results represent the most detailed investigation of CSI-AA data in zooplankton size classes to date, and point to a key role of large zooplankton in the transmission of the diazotrophic nitrogen up oceanic food webs.