Comportamiento ecológico del mesozooplancton oceánico de la cuenca del Pacífico de Colombia según las variaciones ambientales presentadas durante la década 2004-2012

Abstract

La variabilidad climática ha ocasionado cambios notorios en el medio ambiente. Esto ha traído como consecuencia que los organismos tengan que adaptarse continuamente. En algunos casos, las adaptaciones han ocasionado cambios negativos en la estructura y dinámica de los ecosistemas. Por este motivo se han estudiado las diferentes adaptaciones y respuestas de los organismos. Se ha encontrado que cambian de tamaño corporal debido a las condiciones ambientales, principalmente por la temperatura. Sin embargo, los estudios se han enfocado en latitudes medias y altas, sobre la región costera, con condiciones de El Niño, enfocado en crustáceos y estudiando un solo nivel de organización ecológica a la vez. Por esta razón, se evaluó el comportamiento del zooplancton oceánico de la región tropical en tres niveles de organización ecológica durante un periodo dominado por el enfriamiento de las aguas. Se estableció como área de estudio la región oceánica de la Cuenca del Pacífico de Colombia. Para establecer las condiciones ambientales, se utilizaron bases de datos de frecuencia mensual de las variables ambientales de temperatura, salinidad y concentración de clorofila obtenidas a partir de imágenes satelitales. Las muestras de zooplancton fueron recolectadas anualmente durante el segundo semestre entre 2004 y 2012 en ocho estaciones. Adicionalmente, entre 2007 y 2009 se obtuvieron muestras en el primer semestre. Para hacer los análisis a nivel de especie, se identificaron y obtuvieron las biomasas de las especies de copépodos de la superfamilia Eucalanoidea. Con esta información se determinaron relaciones entre la biomasa de los copépodos y las variables ambientales (temperatura y concentración de clorofila). Además, se determinó cómo pudo influir la variabilidad climática a estas relaciones. Para hacer los análisis poblacionales se separaron, identificaron y cuantificaron las especies de los poliquetos holoplanctónicos. Los valores de densidad poblacional de cada especie fueron relacionados con la variabilidad climática y las condiciones ambientales. También se correlacionaron las densidades poblacionales con la temperatura, salinidad y concentración de clorofila. Por último, para realizar los análisis comunitarios, se escaneó una porción de cada muestra para obtener y cuantificar el biovolumen de cada individuo. A partir de esta información se realizó un análisis de espectro de tamaño con los diferentes ensamblajes recolectados entre 2007 y 2010, correlacionándolos con la variabilidad climática y las variables ambientales. A nivel de especie, seis de las siete especies de copépodos presentaron una relación directa con la temperatura y concentración de clorofila, aumentando sus tamaños con el incremento de los valores ambientales. Solo Subeucalanus pileatus presentó una relación negativa con la temperatura. Las relaciones más fuertes se presentaron entre el tamaño corporal y la concentración de clorofila. En ambos tipos de relaciones, la variabilidad climática moduló negativamente estas respuestas: El Niño cambió la relación tamaño-clorofila, mientras que La Niña cambió la relación tamaño-temperatura. A nivel poblacional, las densidades de los poliquetos holoplanctónicos no fueron afectadas por condiciones geográficas, pero si por la variabilidad climática en el que Lopadorrhynchus brevis y L. henseni aumentaron las densidades poblacionales con la condición de El Niño. También se observó una relación directa entre la frecuencia de aparición y la amplitud de los rangos ambientales. Por otro lado, la temperatura fue la variable que más influenció directamente las densidades poblacionales. En cuanto al nivel de comunidad, la abundancia estuvo correlacionada con la variabilidad climática. Sin embargo, la estructura y dinámica trófica de los ensamblajes no fueron influenciadas negativamente por las condiciones ambientales y la variabilidad climática. Estos resultados permitieron inferir que, en la región oceánica tropical los organismos están siendo afectados por las condiciones ambientales y la variabilidad climática en forma diferente a lo registrado en latitudes altas. Posiblemente se deba a la poca fluctuación de las variables espaciotemporales y a las adaptaciones de las especies estudiadas. También se pudo determinar que a medida que se sube en los niveles de organización ecológica, la influencia de la variabilidad climática es menor. Posiblemente se deba a las diferentes y contrastantes respuestas de las especies que, al sumarse en términos comunitarios, podrían estar neutralizándose. Por último, El Niño es la condición climática que afecta más la respuesta de los organismos debido a que genera los cambios ambientales más drásticos y cercanos al límite ecológico de la mayoría de las especies.

The climate variability has caused notorious changes in the environment. This has resulted in organisms having to adapt continuously. In some cases, adaptations have caused negative changes in the structure and dynamics of ecosystems. For this reason, the different adaptations and responses of the organisms have been studied. It has been found that organisms change body size due to environmental conditions, mainly because of temperature. However, studies have focused on middle and high latitudes, on the coastal region, with El Niño conditions, using crustaceans as biological models and studying only one level of ecological organization at the same time. Therefore, behaviour of the oceanic zooplankton of the tropical region was evaluated in three levels of ecological organization during a period dominated by the cooling of the waters. The oceanic region of the Pacific Basin of Colombia was chosen as the study area. To establish the environmental conditions, databases of monthly frequency of the environmental variables of temperature, salinity and chlorophyll concentration obtained from satellite images were used. The zooplankton samples were collected annually during the second semester of 2004 to 2012 in eight stations. Additionally, between 2007 and 2009, samples were obtained in the first semester. To make the analyses at the species level, the copepod species of the Eucalanoidea family were identified and their biomasses were obtained. With this information, correlations were determined between the copepod biomass and the environmental variables (temperature and chlorophyll concentration). In addition, it was determined how climate variability could influence these relations. To make the population analyses, the species of the holoplankton polychaetes were separated, identified and quantified. The population density values of each species were related to climate variability and environmental conditions. Population densities were also correlated with temperature, salinity and chlorophyll concentration. Finally, to carry out the community analyses, a portion of each sample was scanned to obtain and quantify the biovolume of each individual. Based on this information, a size spectrum analysis was carried out with the different assemblages collected between 2007 and 2010, correlating them with climate variability and environmental variables. At the species level, six of the seven species of copepods presented a direct relations with the temperature and concentration of chlorophyll, increase their sizes with the rise the environmental values up. Only Subeucalanus pileatus showed a negative relation with temperature. The strongest relation were between body size and chlorophyll concentration. In both types of relations, climatic variability negatively modulated these responses: El Niño changed the size- chlorophyll relation, while La Niña changed the size-temperature relation. At the population level, the densities of the holoplankton polychaetes were not affected by geographical conditions, but due to climate variability in which Lopadorrhynchus brevis and L. henseni increased population densities with the El Niño condition. A direct relation was also observed between the frequency of appearance and the amplitude of the environmental ranges. Furthermore the temperature was the variable most directly influenced population densities. Regarding the level of community, the abundance was correlated with the climate variability. However, the structure and trophic dynamics of the assemblages were not negatively influenced by environmental conditions and climate variability. These results allowed us to infer that in the tropical ocean region, organisms are being affected by environmental conditions and climate variability in a different way than that registered in high latitudes. Possibly due to the low fluctuation of spatial variables and the adjustments of the species studied. It was also determined as the level of ecological organization increases, the influence of climate variability is less. Probably this is due to the different and contrasting responses of the species that, when added together in community terms, could be neutralizing. Finally, El Niño is the climate condition that most affects the response of organisms because it generates the most drastic environmental changes close to the ecological limit of most species.