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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE CIENCIAS Relaciones ecológicas de un depredador planctónico (Flaccisagitta enflata, Chaetognatha) en el sur del Golfo de México T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: LICENCIADA EN CIENCIAS DE LA TIERRA P R E S E N T A: KARLA SAMARA SIERRA ZAPATA DIRECTORA DE TESIS: DRA. LAURA SANVICENTE AÑORVE Ciudad Universitaria, CD. MX., 2018 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. 2 1.- Datos del alumno Sierra Zapata Karla Samara 56 56 37 08 Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ciencias Ciencias de la Tierra 310258609 2.- Datos del tutor Dra. Laura Elena Sanvicente Añorve 3.- Datos del Sinodal 1 Dr. Jorge Zavala Hidalgo 4.- Datos del Sinodal 2 Dr. Miguel Ángel Alatorre Mendieta 5.- Datos del Sinodal 3 Dra. María Guadalupe Ponce Vélez 6.- Datos del Sinodal 4 M. en C. Elia Lemus Santana 7.- Datos del trabajo escrito Relaciones ecológicas de un depredador planctónico (Flaccisagitta enflata, Chaetognatha) en el sur del Golfo de México 62 p 2018 3 AGRADECIMIENTOS Agradezco ampliamente a la Universidad Nacional Autónoma de México y a todos sus docentes e investigadores por darme las herramientas necesarias para obtener los conocimientos que ahora me permiten ser Licenciada en Ciencias de la Tierra. De corazón, le extiendo mi mayor agradecimiento a mi directora de tesis, la Dra. Laura Sanvicente Añorve, quien me abrió las puertas de su laboratorio y se mantuvo cada día al tanto de mis avances. Gracias por todas las oportunidades que me ha brindado, todas las he disfrutado y de todas he aprendido nuevas lecciones. Todos los comentarios y correcciones que me hizo a lo largo de todo mi trabajo de tesis me servirán en mi vida profesional y siempre los tomaré en cuenta. Puedo decir que he tenido una excelente mentora quien me otorgó su confianza, tiempo y paciencia, espero nunca decepcionarla. A la materia “Ecología Marina” y a sus profesores: la M. en C. Elia Lemus Santana y el Biólogo Armando Sosa Yáñez. A Elia le agradezco todo el apoyo, los conocimientos y los consejos que me brindó a lo largo de mi investigación, así como el amor y la pasión por el mar que siempre ha demostrado: han sido una gran fuente de inspiración para mí. Te agradezco todas las oportunidades que me has dado de salir a campo y por ayudarme a iniciar mi desarrollo docente, todas esas experiencias han sido muy importantes para mis deseos de crecer académicamente. Me siento orgullosa de comenzar mi crecimiento académico y docente contigo como profesora y ejemplo. También agradezco que hayas aceptado formar parte de mi comité de sinodales. Todos tus comentarios siempre me ayudaron a mejorar mi tesis desde sus inicios hasta llegar a lo que ahora es. Y finalmente, gracias por tu amistad y confianza. A Armando, gracias por permitirme conocer el zooplancton y alentar mis ganas de estudiar a los quetognatos. Te agradezco los consejos y todas las enseñanzas que compartiste conmigo sobre los animales marinos durante todos estos años. Al Dr. Jorge Zavala Hidalgo, por su valiosa participación en la revisión de mi tesis, sus comentarios y aportaciones permitieron la culminación de este trabajo. Al Dr. Miguel Ángel Alatorre Mendieta, le agradezco los atinados comentarios en la revisión de mi investigación, así como el tiempo que le dedicó a este trabajo. 4 A la Dra. Guadalupe Ponce Vélez, quien me brindó no sólo su tiempo y paciencia, sino también consejos y comentarios valiosos con los cuales logré mejorar y enriquecer mi tesis. A la M. en C. Ivette Ruiz Boijseauneau, por brindarme parte de su tiempo y conocimientos para hacer posible la separación e identificación de los quetognatos. También le agradezco por darme acceso a literatura difícil de obtener. Sin su apoyo esta tesis no habría sido posible. Al Dr. Luis A. Soto González, quien depositó en mí su confianza para formar parte de su laboratorio en un inicio. Sin su apoyo no habría sido posible expandir mis expectativas y llegar a donde estoy ahora. También le agradezco por el interés que siempre ha demostrado en mi desarrollo profesional. A mi amigo y compañero de la carrera Alejandro Jair García, por resolver mis dudas y ayudarme a elaborar el código de Matlab que presento en esta tesis. Gracias por tu amistad y por tu tiempo, el cual me brindaste sin dudar. A todos mis compañeros del Laboratorio de Ecología de Sistemas Pelágicos: Erika, Juan Carlos, Barbara, Marina, Santiago y Marco, quienes me ayudaron en la revisión de algunas muestras y aportaron ideas que mejoraron este trabajo. A Mitzi Ariadna Sánchez Campos, por toda tu ayuda y por resolver muchas de las dudas que me surgieron a lo largo de este trabajo. Gracias por tu tiempo, paciencia y tu linda amistad. A mis profesores y compañeros del “Taller de taxonomía, biogeografía y ecología aplicada a los invertebrados macrobentónicos marinos”, por todos sus comentarios y enseñanzas. Todos han enriquecido este trabajo de formas únicas. A todas las personas que colocaron su granito de arena en la realización de mi trabajo de tesis, de todo corazón: gracias. 5 DEDICATORIA Mi vida académica no termina hoy, pero me siento dichosa por decir que este día puedo hacerme llamar Licenciada, hoy soy profesionista. Sin embargo, esto no habría sido posible sin el apoyo y la guía de mis padres, quienes con mucho esfuerzo me han dado todas las herramientas necesarias para llegar a este punto de mi desarrollo académico y profesional. Hoy yo les dedico esta tesis, fruto de todo el esfuerzo y empeño que coloqué en su realización. Mamá, te agradezco por todo el amor y el tiempo que me has dedicado, por tus consejos y amistad, por permanecer a mi lado mientras yo pasaba horas de día y de noche haciendo tareas, por nunca rendirte y enseñarme a no rendirme. Gracias por tu loca pasión por la naturaleza, por los animales, por la vida. Papá, te agradezco cada consejo, cada palabra de aliento y cada gesto de cariño, también te agradezco el ejemplo que me has brindado cada día, las oportunidades que me has dado, las puertas que has abierto para mí y la lucha por otorgarme cada cosa que he necesitado. Sin ustedes dos definitivamente no estaría donde estoy. Gracias por ser mis padres, los amo siempre. También le dedico este trabajo a mis abuelos, a quienes quisiera tener la dicha de abrazar una vez más. Abuelito, te dedico este logro que no sólo es mío, sino también tuyo porque siempre has sido mi motor, espero que te sientas orgulloso de mí. A cada miembro de mi familia por apoyarme en cada paso, espero ser digna de ello y darles hoy la felicidad de un profesionista más en la familia, les agradezco toda la confianza que han puesto sobre mí. A Luis, porque sin tu apoyo, paciencia y amor no lo habría logrado. Gracias por sentirte orgulloso y creer en mi cada segundo, aun cuando yo perdía la esperanza. Gracias por ayudarme durante toda la carrera, por darme ánimos y no permitir que me rindiera. Por festejar conmigo mis triunfos y compartir también los tuyos conmigo, así como los altibajos que hemos afrontado juntos. Gracias, porque siempre me has ayudado a levantarme cuando he caído y has permanecido a mi lado cada segundo. Has recorrido a mi lado esta fase tan importante de mi vida y no me queda más que darte las gracias con todo mi corazón por la alegría y el amor que me has brindado. Gracias por siempre querer escuchar mis pláticas sobre la tesis, el laboratorio y las clases. Gracias por siempre comprenderme, por tu paciencia y tu cariño. Te amo. 6 A mi mejor amiga Ximena, por tu amistad, por tu cariño, por tu calma y paciencia. Gracias por sentirte orgullosa de mí y por mostrarme tu pasión por la conservación, por la vida y por la naturaleza. Eres un gran ejemplo para mí. A José Luis Villarreal, por las tardes y los fines de semana que dedicó a explicarme los problemas de física y matemáticas que tanto trabajo me costaron. También gracias por el cariño que me ha demostrado. A María Esther Rodríguez por ser un ejemplo académico y docente para mí, por todos los consejos y la ayuda que me ha dado y por todas las pláticas que me han inspirado. Gracias por su cariño y por preocuparse siempre por mí. A Carlos Villarreal por toda la ayuda que me diste en los primeros semestres de mi carrera, por brindarme tu amistad y por todos los consejos. A toda la familia Vite por abrirme las puertas de sus hogares y corazones. Por brindarme todo el apoyo y el cariño que he recibido de ustedes. Por darme la confianza y hacerme sentir en familia. Les comparto este logro porque en los últimos años ustedes también han sido parte importante de mi vida. A todos mis amigos por su interés en mis avances y en mi superación personal y académica, por todo su apoyo y valiosos consejos. Simplemente, les agradezco estar ahí, les agradezco su amistad incondicional a lo largo de todos estos años. 7 “El mar, una vez que lanza su hechizo, lo mantiene a uno en su red de maravillas para siempre” –Jacques Yves Costeau 8 ÍNDICE RESUMEN………………………………………………………………………………...10 INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………...11 OBJETIVOS………………………………………………………………………………14 General……………………………………………………………………………..14 Particulares…………………………………………………………………………14 ÁREA DE ESTUDIO…………………………………………………………………..…15 Condiciones ambientales…………………………………………………………...15 Circulación oceánica……………………………………………………………….16 MATERIAL Y MÉTODOS……………………………………………………………...18 Trabajo de campo…………………………………………………………………..18 Trabajo de laboratorio……………………………………………………………...20 Biomasa de zooplancton……………………………………………………20 Biomasa y densidad de quetognatos………………………………………..20 Biomasa de organismos gelatinosos………………………………………..21 Densidad de copépodos…………………………………………………….21 Análisis de datos……………………………………………………………………22 Influencia de parámetros ambientales sobre distribución de quetognatos...22 Tasas de alimentación de Flaccisagitta enflata……………………...…….23 Análisis de segregación espacial entre depredadores planctónicos……….24 RESULTADOS……………………………………………………………………………25 Hidrología…………………………………………………………………………..25 Biomasa y densidad de organismos………………………………………………...29 Biomasa de zooplancton……………………………………………………29 Biomasa de quetognatos y organismos gelatinosos………………………..29 Densidad de quetognatos y copépodos…………………………………….29 Influencia de parámetros ambientales en la distribución de quetognatos………….34 Tasa de alimentación diaria de Flaccisagitta enflata……………………………....37 Segregación espacial entre quetognatos y organismos gelatinosos………………...39 DISCUSIÓN……………………………………………………………………………….40 Biomasa de zooplancton……………………………………………………………40 9 Biomasa de quetognatos…………………………..……………………………......41 Influencia de parámetros ambientales sobre la distribución de quetognatos………42 Tasa de alimentación de Flaccisagitta enflata y abundancia de copépodos…….....43 Disposición espacial entre depredadores planctónicos…………………………….45 CONCLUSIONES………………………………………………………………………...47 LITERATURA CITADA………………………………………………………………...49 APÉNDICE: Algoritmo realizado para el cálculo del Índice de Segregación espacial entre dos grupos de organismos………………………………………………………….60 10 RESUMEN En este estudio se analizó la distribución y abundancia de los quetognatos, así como sus principales interacciones ecológicas de depredación y competencia con otros grupos del zooplancton frente a Veracruz, en el Golfo de México. Se realizaron muestreos de zooplancton en 32 estaciones oceanográficas a bordo del B/O Justo Sierra con redes Bongo de aperturas de malla de 333 y 505 µm, en agosto de 2008. A la vez, se obtuvieron datos de temperatura y salinidad con ayuda de una sonda CTD y clorofila con sensores especializados. En laboratorio, se realizó la medición de biomasa de zooplancton por medio de los métodos de peso húmedo y volumen desplazado de cada muestra. También, se extrajeron todos los quetognatos y organismos gelatinosos y se realizó la medición de biomasa por volumen desplazado de ambos organismos. Adicionalmente, se estimó la densidad (individuos/volumen) de quetognatos y copépodos. La especie de mayor abundancia y principal objeto de este estudio fue Flaccisagitta enflata. Los resultados mostraron que tanto la biomasa de zooplancton, como las densidades de quetognatos y sus presas potenciales (copépodos), obtuvieron sus valores mayores en aguas neríticas. Un Análisis de Regresión por Árboles indicó que la disponibilidad de alimento (biomasa de zooplancton) fue el factor más influyente en la distribución de quetognatos en general, y de F. enflata en particular. Analizando cada estación de muestreo, se encontró que F. enflata llegó a constituir hasta el 84% del total de quetognatos. La tasa de alimentación estimada para esta especie varió entre 1.40 y 1.93 copépodos ingeridos por cada quetognato en un día con tiempos de digestión entre 0.92 y 1.27 horas. Si bien la tasa de alimentación puede considerarse baja, recientemente se ha postulado que los quetognatos asimilan directamente los nutrientes del agua para completar su alimentación. También, se aplicó un índice de segregación espacial entre los quetognatos y sus potenciales competidores (medusas, salpas, sifonóforos), en el cual se observó una distribución sobrelapada entre ambos grupos de depredadores. Esto indicaría que existe una cantidad de alimento suficiente para satisfacer a ambos grupos, evitando la competencia. Debido a la alta abundancia de F. enflata y la similitud de sus respuestas a condiciones ambientales respecto a la totalidad de quetognatos, esta especie podría considerarse un modelo del comportamiento ecológico de los quetognatos en la zona de estudio. 11 INTRODUCCIÓN Los quetognatos (Phylum Chaetognatha) constituyen un grupo de animales marinos que comprende aproximadamente 120 especies, número muy pequeño comparado con el de otros grupos zoológicos (Jennings et al., 2010). Estos animales miden entre 2 y 120 mm, poseen un cuerpo alargado con tonalidades transparentes, aletas laterales y una cola con la que impulsan sus movimientos; es por ello que comúnmente se les conoce como ‘gusanos flecha’ (Hyman, 1959; Casanova, 1999). Aunque se conocen fósiles de este phylum que datan del Cámbrico, su estado de preservación no ha permitido reconstruir con certeza la historia evolutiva del grupo (Jennings et al., 2010). Los quetognatos se encuentran principalmente en el ambiente pelágico, se distribuyen en todos los océanos, desde aguas polares hasta tropicales y desde la superficie hasta el fondo, pero son especialmente abundantes en los primeros 200 m de profundidad (Alvariño, 1964, 1965; Harding, 1984; Øresland, 2000). La mayoría de las especies desarrollan todo su ciclo de vida en la columna de agua (Alvariño, 1965; McLelland, 1989) y han generado estrechas relaciones ecológicas con su entorno. De hecho, estos animales son considerados como marcadores de cambios ambientales y climáticos debido a su rápida respuesta a las variaciones de temperatura del océano (Bucklin et al., 2010). Algunos procesos biológicos de los quetognatos, como la reproducción, crecimiento y tasa de alimentación, son influidos por las características hidrográficas del ambiente (McLaren, 1963; Feigenbaum, 1982; Johnson y Terazaki, 2004). Además, estos animales intervienen activamente en los ciclos biogeoquímicos mediante procesos de filtración y asimilación de compuestos químicos (Buitenhuis et al., 2006). Los principales factores que influyen en la distribución de los quetognatos son la profundidad, la salinidad, la intensidad luminosa, la temperatura y la abundancia de sus presas. Al ser organismos carnívoros, los quetognatos presentan una estrecha dependencia hacia la abundancia y distribución de su alimento (Hyman, 1959; Alvariño, 1969; Mille- Pagaza y Carrillo-Laguna, 2001; Sanvicente-Añorve et al., 2006). Se conocen dos estrategias para la captura de su alimento: las especies de quetognatos con flotabilidad neutra tienden a esperar inmóviles a sus presas para atacarlas, mientras que las especies con flotabilidad negativa persiguen a sus presas durante cortos períodos de nado, alternando con un hundimiento pasivo en la columna de agua (Saiz, 2009). 12 En términos de biomasa y densidad, los quetognatos forman una parte importante del zooplancton en los océanos del mundo. De acuerdo con Reeve (1970), los gusanos flecha son el segundo grupo más abundante, después de los copépodos. Kotori (1972) encontró que el 40% del peso total del zooplancton lo constituyen los quetognatos. En el norte del Golfo de México, Hopkins (1982) registró que los quetognatos tienen biomasas cercanas al 10% del total del zooplancton, representando el tercer grupo más abundante después de copépodos y eufáusidos, Debido a su abundancia, su papel en la cadena alimenticia es crucial, pues son consumidos por una gran variedad de organismos, como medusas, ctenóforos, crustáceos y peces juveniles (Hyman, 1959; Hopkins et al., 1994; Sutton et al., 1995), pero a su vez, son depredadores activos de copépodos, larvas de peces, o cualquier organismo proporcional al tamaño de su boca (Hyman, 1959; Casanova, 1999; Øresland, 2000). En consecuencia, se puede referir a los quetognatos como un eslabón muy importante entre los herbívoros (copépodos) y los niveles tróficos superiores (Reeve, 1970). Sin embargo, los quetognatos no son los únicos depredadores de copépodos. En particular, los llamados organismos gelatinosos (medusas, ctenóforos, sifonóforos) también consumen copépodos, aunque no de manera exclusiva (Purcell, 1981; Mills, 1995; Colin et al., 2010; D’Ambra et al., 2013). De esta forma, es claro que en el ecosistema pelágico existen complicadas relaciones interespecíficas entre las cuales, la competencia por el alimento y la depredación podrían determinar la coexistencia o segregación de las especies (Flores-Coto et al., 2010; Sanvicente-Añorve et al., 2013). Entre las especies de quetognatos, Flaccisagitta enflata figura entre las más abundantes. Esta especie habita principalmente la zona epipelágica de las regiones tropicales y templadas del mundo, entre los 40° de latitud norte y sur (Hyman, 1959; Boltovskoy, 1981; McLelland, 1989; Pierrot-Bults, 1996), en donde es la especie más común (Alvariño, 1965; McLelland, 1989; Øresland, 2000). En el Océano Atlántico, las capturas de F. enflata constituyen entre el 40 a poco más del 60% de la abundancia total de quetognatos (Hyman, 1959; Vega-Rodríguez, 1965; Madaina y Mostajo, 1980; Boltovskoy, 1981; Ramírez-Ávila y Álvarez-Cadena, 1999; Mille-Pagaza y Carrillo-Laguna, 2001; González-Flores, 2005). En el Canal de Zanzíbar, al oeste del Océano Índico, Øresland (2000) encontró que la especie contribuye con el 30% del peso húmedo del zooplancton. 13 Los estudios sobre quetognatos en el sur del Golfo de México describen principalmente los patrones de distribución y abundancia de las especies (Vega-Rodríguez, 1965; Mille-Pagaza et al., 1997; Mille-Pagaza y Carrillo-Laguna, 2001; González-Flores, 2005), y en todos se refiere a F. enflata como la especie más abundante. A fin de complementar estas investigaciones, en este estudio se pretende examinar las relaciones ecológicas de los quetognatos con su entorno, tomando como especie modelo a Flaccisagitta enflata. 14 OBJETIVO GENERAL Establecer las principales relaciones ecológicas de los quetognatos, en particular de la especie Flaccisagitta enflata, en aguas neríticas y oceánicas frente al Estado de Veracruz, México. OBJETIVOS PARTICULARES • Documentar la aportación de los quetognatos a la biomasa total del zooplancton en aguas neríticas y oceánicas frente a Veracruz. • Analizar el patrón de distribución y abundancia de los quetognatos, y particularmente de Flaccisagitta enflata, en aguas neríticas y oceánicas frente a Veracruz, México. • Examinar los parámetros ambientales (temperatura, salinidad, disponibilidad de alimento) que influyen en la distribución de los quetognatos, particularmente F. enflata, en el área de estudio. • Estimar la tasa de alimentación (copépodos ingeridos por día por quetognato) de la especie Flaccisagitta enflata en la zona de estudio. • Inferir si existe competencia por el alimento entre los quetognatos y otro depredador carnívoro del plancton (organismos gelatinosos) mediante un análisis de segregación espacial. • Verificar si la distribución de los quetognatos y otros depredadores del zooplancton está influida por la distribución de sus presas. 15 ÁREA DE ESTUDIO El Golfo de México es una zona dinámica que se encuentra conectada con el Océano Atlántico noroeste a través del estrecho de Florida y con el Mar Caribe por el Canal de Yucatán. La zona de estudio corresponde a aguas neríticas y oceánicas del sur del Golfo de México, limitada al norte por el paralelo 20°N, al este por el meridiano 95°W y al sur y oeste por la costa de Veracruz (Fig. 1). Figura 1. Área de estudio y ubicación de las estaciones de muestreo de la campaña oceanográfica SAV II, realizado del 13 al 15 de agosto de 2008. Condiciones ambientales El Golfo de México presenta múltiples variaciones a lo largo del año en sus temperaturas, salinidades y forzamiento de vientos. Generalmente se desarrollan tormentas tropicales durante verano, mientras que en invierno es característico encontrar fuertes ráfagas de viento y temperaturas más bajas (Zavala-Hidalgo et al., 2002; Salas-Pérez et al., 2012). Las 16 temperaturas durante marzo-septiembre llegan hasta los 30°C debido a la radiación solar (Zavala-Hidalgo et al. 2002; Vázquez-de la Cerda, 2004). El Golfo presenta salinidades típicas de 36.5 ups, aunque en algunos sitios cercanos a las desembocaduras de ríos las salinidades son más bajas (Vázquez-de la Cerda et al., 2005). En la zona correspondiente a Veracruz se ha demostrado que durante el verano la columna de agua se encuentra estratificada y tiene salinidades superficiales entre 34.5 y 36 (Soto y Escobar, 1995; Zavala-Hidalgo et al., 2003; Mateos-Jasso et al., 2012). Los esfuerzos de vientos en la zona son un factor importante para los movimientos superficiales, el transporte y la mezcla de masas de agua (Zavala-Hidalgo et al., 2002; Allende-Arandía et al., 2016). Los principales ríos que desembocan en el área de estudio son el río La Antigua con una descarga promedio de 2.88 millones de m3 anuales, el río Jamapa que aporta un promedio de 1.89 millones de m3 anuales y el río Papaloapan, el cual tiene una descarga anual promedio de 36.19 millones de m3 (Salas-Pérez et al., 2008) que converge con la Laguna de Alvarado. Según la clasificación de Köppen modificada por García (2004), el área de estudio tiene un clima Aw, cálido sub-húmedo con lluvias en verano. La temperatura media anual es de 25°C y se tiene una precipitación media anual de 1500 mm. Tres periodos climáticos se presentan a lo largo del año: “secas” en primavera con altas temperaturas sin precipitación, “lluvias” en verano y otoño con fuertes tormentas y probabilidad de huracanes y ciclones y “nortes” en otoño e invierno caracterizados por fuertes vientos provenientes de EEUU y el sur de Canadá (Gutiérrez-de Velasco y Winant, 1996). Circulación oceánica El Golfo de México es un sistema hidrológico con características de ambientes templados y tropicales (Monreal-Gómez et al., 2004) y que está fuertemente influenciado por la Corriente del Lazo que entra por el Canal de Yucatán, en la zona este del Golfo. De ésta se desprenden giros anticiclónicos. Además, en la zona sur existe un giro semi-permanente conocido como giro de Campeche (Zavala-Hidalgo et al., 2002, 2003; Pérez-Brunius et al., 2013; Sanvicente-Añorve et al., 2014; Allende-Arandía et al., 2016). 17 El giro de Campeche produce fluctuaciones a lo largo del año en las aguas oceánicas del sur del Golfo de México con un patrón de circulación principalmente ciclónico. Sobre la plataforma continental en el suroeste del Golfo de México se muestran variaciones estacionales dominadas principalmente por la fuerza de los vientos, por ejemplo, de mayo a agosto la circulación promedio de aguas neríticas se da en dirección norte y de septiembre a marzo presenta una dirección hacia el sur. En la parte sureste del Golfo donde la plataforma continental es más amplia, la circulación está dominada por la corriente de Yucatán que se dirige hacia el suroeste durante todo el año (Zavala-Hidalgo et al., 2003; Vázquez-de la Cerda et al., 2005; Sanvicente-Añorve et al., 2014). Las corrientes y movimientos oceánicos, como giros y patrones de circulación superficial, son procesos que permiten explicar la distribución y estructura de comunidades de zooplancton (Sanvicente-Añorve et al., 2000). Algunos organismos del zooplancton muestran mayor afinidad por sitios cercanos a desembocaduras de ríos y aguas neríticas. En el presente estudio es necesario distinguir estos aspectos ya que las muestras fueron tomadas en aguas neríticas y oceánicas que presentan diferencias en su circulación, factor que puede influir en la distribución de los quetognatos. 18 MATERIAL Y MÉTODOS Trabajo de campo El trabajo de campo fue realizado a bordo del buque oceanográfico “Justo Sierra” −perteneciente a la Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM− dentro del marco del proyecto “Sistema Arrecifal Veracruzano” (SAV II) del 13 al 15 de agosto de 2008. Los muestreos de zooplancton se llevaron a cabo en aguas neríticas y oceánicas del suroeste del Golfo de México frente a Veracruz, México (Fig. 1). El material biológico se recolectó en un total de 32 estaciones oceanográficas (Fig. 1; Tabla 1) organizadas en transectos perpendiculares a la costa. La recolección fue hecha con arrastres de zooplancton utilizando redes Bongo de 61 cm de diámetro y una luz de malla de 333 y 505 µm. Las muestras de zooplancton de fijaron con formol al 4% neutralizado con borato de sodio. Se registraron parámetros ambientales de temperatura, salinidad, oxígeno disuelto y clorofila (en base a fluorometría) con una sonda CTD en cada estación. Se colocó en la boca de cada red un flujómetro previamente calibrado para estimar el volumen de agua filtrada en cada muestreo. 19 Tabla 1. Coordenadas geográficas y tiempo de arrastre en las estaciones de recolecta durante la campaña oceanográfica SAV - II en agosto de 2008. Estación Fecha Longitud W Latitud N Prof. al fondo (m) Prof. muestra (m) Tpo. arrastre (min) M 29 13-ago-08 95.8768 19.6391 1335 200 26 M 4 13-ago-08 96.0157 19.6043 621 200 16 M 3 13-ago-08 96.1817 19.5456 76 65 14 M 1 13-ago-08 96.2906 19.5114 36 30 15 M 5 13-ago-08 96.2173 19.3325 34 25 18 M 7 13-ago-08 96.0668 19.3842 75 65 15 M 8 13-ago-08 95.9071 19.4395 644 200 20 M 30 13-ago-08 95.7666 19.4829 1297 200 17 M 31 13-ago-08 95.6927 19.2746 1267 200 15 M 16 14-ago-08 95.7352 19.2614 1063 200 19 M 15 14-ago-08 95.8109 19.2391 97 80 19 M 14 14-ago-08 95.9050 19.2164 50 40 15 M 17 14-ago-08 95.7737 19.0894 50 40 15 M 18 14-ago-08 95.7411 19.1010 59 50 19 M 19 14-ago-08 95.7099 19.1406 85 75 15 M 20 14-ago-08 95.6195 19.1575 825 200 15 M 32 14-ago-08 95.4942 19.2747 1587 200 19 M 33 14-ago-08 95.3784 19.1841 1505 200 16 M 24 14-ago-08 95.5509 19.0928 475 200 15 M 23 14-ago-08 95.6581 19.0324 67 55 15 M 22 14-ago-08 95.7016 19.0133 57 45 15 M 21 14-ago-08 95.7310 18.9971 38 30 14 M 25 15-ago-08 95.6625 18.8483 42 30 18 M 26 15-ago-08 95.6302 18.8663 51 40 14 M 27 15-ago-08 95.5798 18.8928 63 50 15 M 28 15-ago-08 95.3945 19.0135 597 200 15 M 34 15-ago-08 95.2499 19.0912 1344 200 22 M 39 15-ago-08 95.0326 19.0005 1244 200 19 M 38 15-ago-08 95.1715 18.9308 639 200 22 M 37 15-ago-08 95.3667 18.8201 77 65 16 M 36 15-ago-08 95.4108 18.7892 55 45 15 M 35 15-ago-08 95.4528 18.7562 30 20 15 20 Trabajo de laboratorio Las muestras fueron obtenidas con ambas mallas (333 y 505 µm). Sin embargo, la determinación de las biomasas y/o densidades de los organismos involucrados en este estudio se hizo con alguna u otra malla, dependiendo del tipo de organismo estudiado y la medición que se desea obtener (Tabla 2) (Harris et al. 2000). Tabla 2. Relación de análisis y tamaño de malla empleado para cada análisis realizado. 333 µm 505 µm Biomasa zooplancton (g/100 m3) + Biomasa zooplancton (mL/100 m3) + Biomasa quetognatos (mL/100 m3) + Biomasa gelatinosos (mL/100 m3) + Densidad quetognatos (ind/100 m3) + Densidad F. enflata (ind/100 m3) + + Densidad copépodos (ind/100 m3) + Biomasa de zooplancton La biomasa de zooplancton en cada estación de muestreo se estimó mediante dos métodos: peso húmedo y volumen desplazado. El primero consiste en someter el material recolectado con la malla de 333 µm a un sistema de vacío y filtrado para eliminar el agua intersticial, y posteriormente pesar la muestra en una balanza analítica; los datos se expresaron como g/100 m3. El segundo método consiste en verter el material de la malla de 505 µm a una probeta con un volumen conocido de líquido, a fin de estimar su volumen desplazado; estos datos se expresaron como mL/100 m3. La razón de utilizar la malla de 505 µm en este segundo método obedece a que la biomasa de los propios quetognatos se determinó también con esta malla, a fin de dar una estimación del porcentaje que ellos representan en la biomasa general del zooplancton. Biomasa y densidad de quetognatos Para el estudio del patrón de distribución espacial de los quetognatos se utilizó la malla de 505 µm. Para ello, cada muestra se fraccionó utilizando un separador Folsom de dos vías. 21 Este aparato es de gran ayuda para dividir en dos partes iguales las muestras de plancton y puede ser utilizado repetidas veces en cada muestra. El número de veces que se fraccionó cada muestra dependió del tamaño de la misma. De cada alícuota o muestra fraccionada, se separaron todos los quetognatos. La biomasa de quetognatos fue estimada en términos de volumen desplazado (mL/100 m3) y su densidad como ind/100 m3. Asimismo, los individuos pertenecientes a la especie Flaccisagitta enflata, fueron separados e identificados y su densidad se expresó como ind/100 m3. Se recordará que F. enflata es la especie de quetognato más abundante en el Golfo de México (Emery, 1972; McLelland, 1989) y las características distintivas de esta especie son: cuerpo blando y abultado de talla mediana, con una longitud máxima de 30 mm, posee dos pares de aletas laterales separadas y aleta caudal de forma elíptica; su cabeza ancha con 7 a 11 garfios en cada lado, y dientes anteriores y posteriores pequeños; en su etapa de madurez sexual poseen ovarios cortos y anchos (Vega-Rodríguez, 1964; Casanova, 1999). Para el estudio de las tasas de alimentación de la especie F. enflata, se utilizaron las muestras de la malla de 333 µm. Con el uso de alícuotas, se contaron todos los quetognatos y aquellos pertenecientes a F. enflata, y se estandarizaron a ind/100 m3. Además, se contabilizaron los individuos de F. enflata que contenían copépodos en el tracto digestivo para analizar las tasas de alimentación de dicha especie en el área de estudio. Biomasa de organismos gelatinosos A partir de la malla de 505 µm se extrajeron los organismos gelatinosos (medusas, salpas, ctenóforos, sifonóforos) de cada alícuota y se estimó su biomasa por el método de volumen desplazado (mL/100 m3). El uso de esta malla obedece a que la propia biomasa (mL/100 m3) de quetognatos se obtuvo con esta misma malla, para hacer un análisis de segregación espacial entre estos depredadores. Densidad de copépodos Las muestras se fraccionaron nuevamente utilizando el separador Folsom de dos vías en porciones más pequeñas. De las fracciones finales se extrajeron y contabilizaron todos los copépodos presentes (ind/100 m3). Al observar los datos de abundancia de copépodos de la malla de 505 μm, se decidió utilizar las muestras con luz de malla de 333 μm, con base en 22 lo señalado por Turner (2004), quien menciona que hay copépodos más pequeños que escapan de las mallas de mayor tamaño generando pérdida de datos. Para contabilizar los copépodos de la malla de 333 μm se siguió el mismo procedimiento realizado con la malla de 505 μm. Cabe señalar que estadios pequeños de copépodos se capturan con mallas más finas (Almeida et al., 2012). Análisis de datos Influencia de parámetros ambientales sobre distribución de quetognatos Con el fin de evaluar la influencia de cada factor ambiental sobre la distribución y abundancia de quetognatos, se realizó un Análisis de Regresión por Árboles (ARA) con ayuda del software R. Este análisis consiste en identificar la asociación de alguna variable predictora con la variable de respuesta mediante dendrogramas o ‘árboles’. El método divide los datos de la variable de respuesta en dos grupos y de manera sucesiva realiza el mismo procedimiento con cada uno de los grupos anteriores hasta llegar a una clasificación final (Breiman et al., 1984). En este estudio, la variable de respuesta fue la densidad de quetognatos (ind/100m3), y las variables explicativas fueron: temperatura, salinidad y biomasa de zooplancton (g/100m3), esta última como una medida de la disponibilidad de alimento. Las variables explicativas fueron integradas en la columna de agua desde los 0 a los 50 m de profundidad, de acuerdo a la siguiente ecuación (Sanvicente-Añorve et al., 2009): 𝑀𝑥 = 1 50 ∫ 𝑥(𝑧)𝑑𝑧 50 0 Donde: M x = valor medio integrado de la variable x x = temperatura, salinidad o biomasa de zooplancton z = profundidad El análisis se realizó en la capa de agua de los 0 a los 50 m, debido a que tanto el zooplancton como los quetognatos se distribuyen mayormente en los primeros 50 metros de la columna de agua (Hopkins, 1982; Sanvicente-Añorve et al., 2007). 23 El ARA fue aplicado, alternativamente, a la densidad general de quetognatos y a la de F. enflata como variables de respuesta. Tasa de alimentación de Flaccisagitta enflata Para conocer y analizar la tasa de alimentación de F. enflata en el área de estudio se empleó la fórmula modificada de Bajkov (1935) utilizando los datos de abundancia de copépodos y quetognatos obtenidos con la malla de 333 μm: 𝐹𝑅 = 2 𝑥 𝑁𝑃𝐶 𝐷𝑇 𝑥 24 Donde: FR = el número de presas (copépodos) ingeridas por individuo de F. enflata en un día NPC = es el número promedio de copépodos encontrados en el tracto digestivo de los quetognatos en cada muestra DT = tiempo de digestión expresado en horas El propósito de duplicar el valor del NPC se atribuye a la frecuente regurgitación de las presas al momento del muestreo y durante la fijación (Baier y Purcell, 1997). El valor de la tasa de alimentación (FR) se obtuvo para cada estación de muestreo y posteriormente se analizó el promedio global del área de estudio. Los tiempos de digestión teóricos de los quetognatos −necesarios para el cálculo de la tasa de alimentación (FR)− se obtuvieron mediante la fórmula propuesta por Ohman (1986), la cual utiliza los valores promedio de temperatura para cada estación: 𝐷𝑇 = 10.48𝑒−0.086𝑇 Donde: T = temperatura media integral de la columna de agua. 24 Análisis de segregación espacial entre depredadores planctónicos Finalmente, para discernir si existe un sobrelapamiento o segregación espacial entre los quetognatos y otro grupo de carnívoros (en este caso, organismos gelatinosos), los datos de biomasa de ambos grupos fueron tratados mediante el índice D de segregación espacial definido por (White, 1983): 𝐷 = 1 2 ∑ | 𝑁1𝑖 𝑁1 − 𝑁2𝑖 𝑁2 | 𝑛 𝑖=1 Donde: N1i = biomasa de individuos del grupo 1 asociadas a la estación i N2i = biomasa de individuos del grupo 2 asociadas a la estación i N1 = biomasa total de individuos del grupo 1 en el área de estudio N2 = biomasa total de individuos del grupo 2 en el área de estudio n = número total de estaciones de muestreo El índice D toma valores desde 0, cuando existe la máxima sobreposición espacial entre ambos grupos, hasta 1, cuando existe la máxima segregación espacial entre los grupos. Para evaluar el nivel de significancia del valor observado (Do) se realizó un modelo nulo (Gotelli, 2000). Este procedimiento consiste en la aleatorización de uno de los vectores (en este caso, los datos del vector con biomasa de gelatinosos) y calcular nuevamente el índice de segregación. El procedimiento se realizó 1000 veces, y con los resultados se obtuvo una distribución de valores nulos (Dr), resultante del azar. Posteriormente se comparó el valor observado Do en la distribución de valores obtenidos al azar (Dr): si Do representa un valor típico dentro de la distribución, es decir, se encuentra dentro del 95% de los valores centrales, el valor Do no tiene diferencias significativas con una distribución al azar; si Do está en uno de los extremos de la distribución, significa que los dos grupos de animales están segregados (cola derecha) o sobrelapados (cola izquierda) (Sanvicente-Añorve et al. 2013). Estos cálculos se desarrollaron con una rutina en MATLAB 2015 (Ver Apéndice). 25 RESULTADOS Hidrología Los patrones de temperatura, salinidad y clorofila fueron analizados en profundidades de 5, 15 y 55 metros. Las temperaturas (°C) registradas en los tres planos analizados mostraron un patrón similar de aumento con dirección hacia aguas oceánicas. A los 5 metros se observaron temperaturas de 28 a 29 °C en aguas neríticas, llegando a los 30 °C en aguas oceánicas; en el plano de los 15 metros, se registraron temperaturas alrededor de 26 °C en la plataforma interna, hasta valores de 28 °C en la zona del talud; a 55 metros de profundidad, la temperatura fue más homogénea y fluctuó entre 23 y 23.4 °C, con un ligero aumento en las zonas cercanas a la desembocadura del río Papaloapan y la Laguna de Alvarado (Fig. 2). Las salinidades (ups) registradas en los tres niveles de profundidad mostraron un patrón de disminución hacia aguas oceánicas. En el nivel de los 5 metros, la salinidad varió de 35.5 a 36 ups; a los 15 metros los valores fueron de alrededor de 36.5 ups en aguas neríticas y 36.2 ups en las oceánicas; y a los 55 metros, la salinidad fue de 36.52 ups en aguas cercanas a la costa, y de 36.4 ups en las oceánicas (Fig. 3). La concentración de clorofilas (mg/m3) registró una ligera diminución de aguas neríticas a las oceánicas. En el plano de los 5 metros, se observaron valores de 0.30 mg/m3 en aguas neríticas y alrededor de 0.15 mg/m3 en aguas oceánicas; a los 15 metros, los valores descendieron de 0.25 a 0.10 mg/m3 en sentido costa océano; en el nivel de los 55 m, los valores estuvieron entre 1.88 y 0.32 mg/m3, con el mismo patrón (Fig. 4). 26 Figura 2. Isotermas (°C) registradas en diferentes niveles de la columna de agua durante la campaña oceanográfica SAV-II en agosto de 2008. 19.0 19.5 200 m 5 m 19.0 19.5 L at it u d N 200 m 15 m 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 200 m 55 m 27 Figura 3. Isohalinas (ups) registradas en diferentes niveles de la columna de agua durante la campaña oceanográfica SAV-II en agosto de 2008. 19.0 19.5 200 m 5 m 19.0 19.5 L at it u d N 200 m 15 m 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 200 m 55 m 28 Figura 4. Isolíneas de clorofila (mg/m3) registradas en diferentes niveles de la columna de agua durante la campaña oceanográfica SAV-II en agosto de 2008. 19.0 19.5 200 m 5 m 19.0 19.5 L at it u d N 200 m 15 m 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 200 m 55 m 29 Biomasa y densidad de organismos Biomasa de zooplancton La biomasa de zooplancton fue estimada mediante dos métodos: peso húmedo para la malla de 333 μm y volumen desplazado para la malla de 505 μm. Utilizando el primer método, los valores fluctuaron entre 1.09 y 21.32 g/100 m3 (�̅� = 5.44 ± 4.81 g/100 m3); en volumen desplazado, entre 0.86 y 23.60 mL/100 m3 (�̅� = 7.94 ± 5.64 mL/100 m3). El patrón de distribución de biomasas fue muy similar en ambos métodos. Las aguas neríticas mostraron los valores más altos, especialmente la zona aledaña a la desembocadura del río Papaloapan. La zona oceánica fue muy pobre, con valores menores a 7.80 g/100 m3 en peso y a 6.10 mL/100 m3 en volumen desplazado (Figs. 5 y 6). Biomasa de quetognatos y organismos gelatinosos La biomasa de quetognatos estimada por el método de volumen desplazado correspondió también a valores mayores en aguas neríticas y valores más bajos hacia aguas alejadas a la costa, con valores que variaron de 0.23 a 5.06 mL/100 m3 (Fig. 7). En promedio, el porcentaje que los quetognatos representaron respecto a la biomasa de zooplancton fue del 25%. En las estaciones de muestreo, estos porcentajes variaron entre el 5 y 48%, sin ningún patrón espacial aparente (Fig. 8). La biomasa de organismos gelatinosos (mL/100 m3), entre los que se incluyen medusas, salpas y sifonóforos, mostró mayor heterogeneidad que la de los demás organismos con valores relativamente más altos en la zona centro del área de estudio (Fig. 9). Densidad de quetognatos y copépodos La densidad de quetognatos (total y de la especie F. enflata) mostró el mismo patrón que el de su biomasa: valores altos en aguas neríticas, especialmente frente a la desembocadura del Papaloapan, y bajos en la zona oceánica (Figs. 10 y 11). La densidad de copépodos (ind/100 m3) obtenida con la malla de 333 μm mostró el mismo patrón, es decir, valores más altos en aguas neríticas y menores en aguas oceánicas (Fig. 12). 30 Figura 5. Biomasa de zooplancton en peso húmedo (g/100 m3) frente a Veracruz, en agosto de 2008. Figura 6. Biomasa de zooplancton en volumen desplazado (mL/100 m3) frente a Veracruz, en agosto de 2008. 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 L at it u d N 200 m < 4.0 4.1 - 8.0 > 8.0 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 L at it u d N 200 m < 6.1 6.2 - 15 > 15 31 Figura 7. Biomasa de quetognatos en volumen desplazado (mL/100 m3) frente a Veracruz, en agosto de 2008. Figura 8. Porcentajes de biomasa de quetognatos respecto a la biomasa de zooplancton en cada estación del área de estudio en agosto de 2008. 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 L at it u d N 200 m < 1.6 1.7 - 3.2 > 3.2 10.6 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 L at it u d N 200 m 0 - 20 20 - 30 >30 32 Figura 9. Biomasa de organismos gelatinosos (mL/100 m3) frente a Veracruz, en agosto de 2008. Figura 10. Densidad de quetognatos (ind/100 m3) frente a Veracruz, en agosto de 2008. 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 L at it u d N 200 m <1 1 - 2 >2 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 L at it u d N 200 m < 980 980 - 1700 > 1700 3633.29 33 Figura 11. Densidad de Flaccisagitta enflata (ind/100 m3) frente a Veracruz, en agosto de 2008. Figura 12. Densidad de copépodos (ind/100 m3) de la malla de 333 μm frente a Veracruz, en agosto de 2008. 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 L at it u d N 200 m < 700 700 - 1250 > 1250 2573 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 L at it u d N 200 m < 5000 5000-10000 >10000 34 Influencia de parámetros ambientales en la distribución de quetognatos A fin de conocer la influencia de los parámetros ambientales (temperatura, salinidad y biomasa de zooplancton) sobre la distribución y abundancia de quetognatos, se aplicó un Análisis de Regresión por Árboles (ARA). Este análisis se aplicó utilizando como variable de respuesta a la densidad total de quetognatos, y también, a la densidad de la especie F. enflata. En ambos casos, las variables que más influyen en la distribución de quetognatos fueron la biomasa de zooplancton (relacionada con la disponibilidad de alimento) y en segundo término la temperatura (Figs. 13 y 14). El análisis reveló que biomasas mayores a 5.11 g/100 m3, determinan una mayor densidad de quetognatos (Fig. 13) y de F. enflata (Fig. 14), localizada en la parte interna de la plataforma. El resto de la zona de estudio, caracterizada por biomasas menores a 5.11 g/100 m3, fue subdividida en términos de la temperatura. Así, biomasas menores a 5.11 g/100 m3 y temperaturas mayores a 26.07 °C se relacionaron con la menor densidad de quetognatos (Fig. 13) y de F. enflata (Fig. 14). 35 B) Figura 13. A) Análisis de Regresión por Árboles aplicado a la densidad total de quetognatos (ind/100 m3), como variable de respuesta y biomasa de zooplancton, temperatura y salinidad como variables predictoras. El valor al extremo de la rama indica la densidad promedio de la variable de respuesta. B) Mapa de localización de los grupos finales del ARA. Biomasa de zooplancton (g/100 m³) ≥ 5.11< 5.11 ≥ 26.07 Temperatura del agua ( C)< 26.07 559.4 ind/100 m³1215 ind/100 m³ 2008 ind/100 m³ A) 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 L at it u d N 200 m 36 B) Figura 14. A) Análisis de Regresión por Árboles aplicado a la densidad total de Flaccisagitta enflata (ind/100 m3), como variable de respuesta y biomasa de zooplancton, temperatura y salinidad como variables predictoras. El valor al extremo de la rama indica la densidad promedio de la variable de respuesta. B) Mapa de localización de los grupos finales del ARA. Biomasa de zooplancton (g/100 m³) ≥ 5.11< 5.11 ≥ 26.07 Temperatura del agua ( C)< 26.07 A) 858.5 ind/100 m³ 354.3 ind/100 m³ 1366 ind/100 m³ 96.5 96.0 95.5 95.0 Longitud W 19.0 19.5 L at it u d N 200 m 37 Tasa de alimentación diaria de Flaccisagitta enflata El tiempo de digestión (DT) obtenido varió entre 0.92 y 1.27 horas, mientras que el promedio de presas (copépodos) ingeridas por individuo (NPC) se mantuvo entre 0.0 (ninguna presa) y 0.9 copépodos por individuo de F. enflata. Estos valores se utilizaron para el cálculo de la tasa de alimentación (FR), la cual proporcionó como resultado valores entre 1.40 y 1.93 copépodos por individuo de F. enflata en un día (�̅� = 1.63 ± 0.14 copépodos por F. enflata en un día) en el área de estudio (Tabla 3). 38 Tabla 3. Número de organismos de F. enflata y copépodos. Valores obtenidos del cálculo del tiempo de digestión (DT), promedio de presas (copépodos) ingeridas por quetognato (NPC) y tasa de alimentación (FR) para cada estación de muestreo. Estación Copépodos capturados Tiempo de digestión (DT) Promedio de copépodos capturados (NPC) Tasa de alimentación (FR) 29 1.92 0.97 0.02 1.83 4 5.26 1.00 0.05 1.78 3 4.55 1.17 0.05 1.52 1 5.36 1.22 0.05 1.46 5 2.94 1.16 0.03 1.54 7 2.38 1.16 0.02 1.54 8 7.69 0.99 0.08 1.81 30 3.51 0.92 0.04 1.93 31 6.25 1.02 0.06 1.74 16 4.17 1.05 0.04 1.69 15 0.00 1.09 0.00 1.63 14 4.94 1.27 0.05 1.40 17 3.48 1.17 0.03 1.52 18 2.70 1.12 0.03 1.60 19 3.13 1.15 0.03 1.55 20 0.00 1.08 0.00 1.65 32 5.56 0.93 0.06 1.92 33 4.00 0.95 0.04 1.87 24 2.13 1.05 0.02 1.70 23 2.38 1.14 0.02 1.56 22 4.35 1.17 0.04 1.52 21 2.33 1.11 0.02 1.60 25 6.52 1.19 0.07 1.49 26 1.19 1.17 0.01 1.52 27 4.12 1.20 0.04 1.49 28 1.68 1.11 0.02 1.60 34 0.00 1.04 0.00 1.71 39 2.27 1.02 0.02 1.74 38 5.08 1.10 0.05 1.61 37 3.03 1.25 0.03 1.42 36 9.09 1.21 0.09 1.47 35 6.67 1.05 0.07 1.70 39 Segregación espacial entre quetognatos y organismos gelatinosos Para conocer si existe un acomodo segregado o una sobreposición entre dos depredadores que se alimentan de copépodos: los quetognatos y los organismos gelatinosos en el área de estudio, se realizó un análisis de segregación espacial utilizando los valores de biomasa de quetognatos y de organismos gelatinosos mediante el índice D de segregación espacial. Se obtuvo un valor Do = 0.29, lo que indica la probable existencia de una sobreposición espacial entre ambos grupos de carnívoros. Para evaluar el nivel de significancia de este valor, se aplicó un modelo nulo. Con ello, se obtuvo una distribución nula de valores Dr que resultan de aleatorizar 1000 veces uno de los vectores. Al comparar el valor Do en esta distribución, se observó que se encuentra en el extremo izquierdo de la distribución, fuera del 95% de valores de la zona central (Fig. 15). Esto significa que el valor Do observado es altamente significativo y la sobreposición espacial entre quetognatos y organismos gelatinosos en la zona de estudio es significativa al 95% de confianza. Figura 15. Distribución de valores nulos obtenidos del índice D de segregación espacial entre quetognatos y organismos gelatinosos. El marcador señala el punto del valor obtenido con los datos observados (Do=0.29). 40 DISCUSIÓN Biomasa de zooplancton La biomasa de zooplancton es considerada como indicador de la producción secundaria de los ambientes acuáticos (Clark et al., 2001). Esto se debe a que los organismos del zooplancton son una pieza clave en el transporte de energía desde los productores primarios hacia niveles tróficos superiores (Kane, 1993; Steinberg et al., 2008). En el ecosistema marino, el zooplancton experimenta rápidas respuestas a cambios ambientales, ya sean oceánicos o climáticos (Brodeur y Ware, 1992; Batchelder et al., 2012). La distribución del zooplancton marino se ve influenciada por factores físicos (giros, corrientes, mezcla y estratificación) y ecológicos. Particularmente, el aporte de aguas continentales brinda generalmente un aumento en la abundancia de este grupo marino, por lo que su distribución tiene alta presencia frente a sistemas fluvio-lagunares (Steinberg et al., 2008; Espinosa-Fuentes et al., 2009; Zavala-García et al., 2016). En el presente estudio, la biomasa de zooplancton registró un intervalo de valores de 1.09 a 21.32 g/100 m3, con un promedio de 5.44 ± 4.81 g/100 m3. En el sur del Golfo de México, Zavala-García et al. (2016) analizaron la variabilidad de la biomasa de zooplancton durante 17 años (1984 a 2001), y encontraron que, en la zona hidrológica del Río Papaloapan –que coincide en gran medida con nuestra área de estudio– el valor promedio de biomasa de zooplancton fue de 9.3 g/100 m3 en verano, que tiene el mismo orden de magnitud al encontrado en este trabajo. En el sur del Golfo de México, diversos trabajos (entre los que se encuentran varias tesis) han examinado la variabilidad espacial y estacional de la biomasa de zooplancton (Fajardo-Rivera y Rodríguez-Van Lier, 1986; Flores-Coto et al., 1988; Collins-Pérez, 1990; Sanvicente-Añorve, 1990; Espinosa-Fuentes, 2004; Espinosa-Fuentes y Flores-Coto, 2004; Espinosa-Fuentes et al., 2009; Zavala-García et al., 2016). Todos ellos coinciden en señalar la zona de influencia del sistema fluvial Grijalva-Usumacinta como la más productiva de la región, cuyos valores de biomasa ascienden a aproximadamente 110 g/100 m3 (Sanvicente- Añorve, 1990). Sin embargo, hacia el oeste de la laguna de Términos, la biomasa desciende hasta ~5 g/100 m3, debido probablemente a las altas salinidades (36.7-36.9 ups) inducidas por procesos de evaporación y menor influencia de sistemas fluviales (Sanvicente-Añorve, 1990). Collins-Pérez (1990) menciona una asociación notoria de valores mayores de 41 biomasa de zooplancton a sistemas fluvio-lagunares en la zona nerítica frente a Veracruz, Tabasco y Campeche en 1987. En coincidencia, en este estudio, las estaciones localizadas al norte de las desembocaduras de los ríos La Antigua y Jamapa (18.48 g/100 m3) y del río Papaloapan y la Laguna de Alvarado (21.32 g/100 m3) fueron los sitios de mayor biomasa de zooplancton. Una generalidad en el Golfo de México y otras regiones del mundo es la alta producción secundaria de la zona nerítica en comparación con la oceánica (Sanvicente- Añorve, 1990; Rakhesh et al., 2006). Este patrón se debe a la alta productividad primaria derivada de la descarga de nutrientes provenientes de los sistemas acuáticos costeros y escurrimientos de lluvia, a la poca profundidad y la penetración de luz, que puede llegar al fondo (Banse, 1995; Speight y Henderson, 2013). En la zona de estudio, se registraron valores de clorofila bajos: el mínimo (0.10 mg/m3) en aguas oceánicas a los 15 metros de profundidad y el máximo (1.88 mg/m3) en aguas neríticas a los 55 metros de profundidad. Con dichos valores es posible catalogar al área de estudio como oligotrófica, pues de acuerdo con la clasificación propuesta por Carlson (1977) sobre el estado trófico de los ecosistemas, un ambiente oligotrófico tiene valores de clorofilas de 0 a 2.6 mg/m3. Biomasa de quetognatos Dentro del zooplancton, los quetognatos constituyen un grupo relativamente abundante, situándose con frecuencia en el segundo o tercer lugar de abundancia, después de los copépodos (Raymont, 1983). Con relación a estos crustáceos, se ha estimado que los quetognatos conforman entre el 10 y el 30% de la biomasa de copépodos, grupo más abundante del zooplancton (Reeve, 1970; Pierrot-Bults, 1996; Batistic, 2003; Casanova et al., 2012). En zonas polares, los quetognatos incluso pueden formar hasta el 90% del zooplancton carnívoro (Pakhomov et al., 1999; Giesecke et al., 2012). En este estudio, los valores de biomasa (en volumen desplazado) de quetognatos variaron entre 0.23 y 10.60 mL/100 m3 (�̅� = 2.12 ± 2.09 mL/100 m3). En comparación con otras regiones del sur del Golfo de México, estos valores son bajos. En el Banco de Campeche, Mille-Pagaza et al. (1997) obtuvieron valores de biomasa de quetognatos entre 6.9 y 253.3 mL/100 m3, más altos que los registrados en este estudio. Estos resultados están acordes con lo señalado por Zavala-García et al. (2016), quienes indican que la zona frente 42 al sistema fluvio-lagunar Grijalva-Usumacinta y Banco de Campeche son más productivas que la plataforma estrecha de Veracruz. En términos de porcentaje, la biomasa de quetognatos representó entre el 5.7 y 48% de la del zooplancton, con un valor promedio de 25.5%. En otros sitios del mundo, se ha registrado una gran variabilidad en este porcentaje. Así, al noreste de la península de Yucatán, en la barrera arrecifal del Caribe (incluyendo la laguna Nichupté), el porcentaje de quetognatos fue sólo 1.72% del total del zooplancton (Álvarez-Cadena et al., 2007); en el noreste del Golfo de México, los quetognatos formaron entre el 9.6 y el 11.9% (Hopkins, 1982); en el norte del Océano Pacífico se encontró que constituyeron el 14% (Dai et al., 2016); en el noreste del Atlántico, los quetognatos registraron más del 50% del zooplancton (Clark et al., 2001), en tanto que en el Mar de China llegaron a conformar hasta el 64% (Ke et al., 2018). Las causas de esta gran variabilidad son desconocidas, pero es probable que la disponibilidad de alimento juegue un papel importante. Influencia de parámetros ambientales sobre la distribución de quetognatos La densidad total de quetognatos en el área de estudio varió en un intervalo de 283.93 a 3633.29 ind/100 m3, mientras que la densidad de la especie Flaccisagitta enflata se mantuvo entre los 180.02 y 2573.45 ind/100 m3. Esto significa que F. enflata representa entre el 35.28 y 84.78% del total de quetognatos. La alta abundancia de F. enflata ha sido registrada en numerosos trabajos realizados en aguas tropicales y subtropicales del mundo (Owre, 1960; Segura et al., 1992; Mille-Pagaza et al., 1997; Liang y Vega-Pérez, 2002; Batistić, 2003; Mille-Pagaza y Carrillo-Laguna, 1999, 2001, 2003; Álvarez-Cadena et al., 2008; De Souza et al., 2014). En este estudio, la mayor abundancia de quetognatos y por ende, de la especie F. enflata, se registró en aguas neríticas, especialmente frente a la desembocadura del río Papaloapan (Figs. 9 y 10). Este patrón de distribución se ha observado en otras regiones del mundo (Owre, 1960; Alvariño, 1965; Duró y Saiz, 2000; Mille-Pagaza y Carrillo-Laguna, 2001, 2003; De Souza et al., 2014; Cota-Meza et al., 2015). El análisis multivariado aquí utilizado, en el cual se analizó la influencia de algunos parámetros ambientales (temperatura, salinidad, disponibilidad de alimento) sobre la densidad de los quetognatos, y de la propia especie F. enflata (Figs. 13 y 14), mostró los mismos resultados: la 43 disponibilidad de alimento juega el papel más importante en la distribución de estos organismos. En un nivel jerárquico menor, se observó que la temperatura también podría desempeñar un papel importante puesto que las menores densidades de quetognatos se relacionaron con biomasas de zooplancton bajas (<5.11 mg/100 m3) y temperaturas elevadas (>26.07 °C) (Figs. 13A y 14A). Varios investigadores han señalado a la disponibilidad de alimento (biomasa de zooplancton) como el factor primordial en la distribución de estos grandes depredadores en el plancton (Marazzo y Nogueira, 1996; Kehayias y Ntakou, 2008; Ruiz-Boijseauneau et al., 2004). Por otro lado, Mille-Pagaza y Carrillo-Laguna (2003) encontraron que los sitios de mayor densidad de quetognatos están ubicados en zonas de temperaturas relativamente bajas (23.5 °C). En la zona estudiada, la especie F. enflata representó, en promedio, el 65.44% del total de quetognatos. En aguas del sur de Brasil, Liang y Vega-Pérez (2002) encontraron que la especie conformó del 20 al 70% del total de quetognatos, siendo también la especie más abundante; en el Domo de Costa Rica, Segura et al. (1992) registraron a F. enflata aportando el 34% a los quetognatos. No obstante, Hernández et al. (2005) encontraron a F. enflata como la segunda más abundante, apenas conformando entre 4.1 y 7.6% del total de quetognatos en la Bahía Ascensión; los autores arguyen que la salinidad del área de estudio es más baja (27.75 ups) que las preferencias de esta especie (> 30 ups). En este estudio, la especie F. enflata podría considerarse como un modelo del comportamiento del grupo de los quetognatos debido a su alta abundancia y similitud en respuesta ante parámetros ambientales. Tasa de alimentación de Flaccisagitta enflata y abundancia de copépodos La función ecológica que desempeñan los quetognatos en el ambiente marino es sumamente importante por la transferencia de energía que conllevan desde sus presas hasta niveles tróficos superiores (Feigenbaum, 1979; Øresland, 1990; Giesecke y González, 2004). Numerosos estudios en todo el mundo se han encargado de estudiar las preferencias alimenticias de los quetognatos, encontrando que la presa más frecuente es un grupo de crustáceos denominados copépodos, que son el grupo más abundante en el zooplancton (Feigenbaum y Maris, 1984; Øresland, 1990; Terazaki, 1995; Giesecke y González, 2004; Baier y Terazaki, 2005). 44 En el presente estudio la densidad de copépodos se mantuvo entre 967.66 y 14510 ind/100 m3 (�̅� = 6455.37 ± 3568.65 ind/100 m3); las mayores abundancias se registraron en aguas neríticas. Almeida et al. (2012) registraron en Brasil valores de abundancia de copépodos mucho más elevados (�̅� = 1590000 ind/100 m3) a los obtenidos aquí. Sin embargo, debemos recalcar que los tamaños de malla utilizados en este estudio son mayores a los empleados por Almeida et al. (2012), quienes utilizaron mallas de 64 y 200 µm. Por lo anterior, podemos atribuir al tamaño de la malla empleada una pérdida significativa de copépodos de tamaños pequeños; sin embargo, copépodos adultos y de mayor tamaño fueron utilizados sin ningún problema para los análisis de alimentación en quetognatos. Para calcular la tasa de alimentación (FR) es necesario conocer los tiempos promedio de digestión (DT) de la especie en cuestión. Este valor varía en relación a las condiciones ambientales del área de estudio, siendo la temperatura el factor más influyente. Feigenbaum (1979) y Canino y Grant (1985) han estudiado los cambios de este valor en desarrollos experimentales realizados en laboratorio con F. enflata y otras especies de quetognatos, pero en algunas ocasiones –como es el caso de este estudio– no es posible realizar estas mediciones en laboratorio, por lo que utilizamos la fórmula propuesta por Ohman (1986) que considera la temperatura media integral (utilizada anteriormente para el Análisis de Regresión por Árboles) para obtener un valor teórico del tiempo de digestión. Los tiempos de digestión (DT) obtenidos para F. enflata mediante dicha fórmula en este estudio estuvieron dentro de un rango de 0.92 y 1.27 horas (Tabla 3), utilizando una temperatura media de 26.24 °C. Giesecke y González (2008) encontraron mediante esta fórmula tiempos de digestión de entre 3.5 y 4.2 horas para la misma especie en la Bahía de Coliumo, Chile con temperaturas alrededor de 12 °C; mientras que Feigenbaum (1979) registró de manera experimental valores entre 1.67 y 5.67 horas con temperaturas cercanas a los 23 °C. Feigenbaum (1979) menciona que los tiempos de digestión dependen también del tamaño del depredador, debido a que si el quetognato es más largo, el tiempo de digestión es mayor. Las tasas de alimentación (FR) estimadas en este estudio tienen un promedio de 1.63 copépodos por individuo de F. enflata al día. En el Mar Mediterráneo, Duró y Saiz (2000) reportaron para F. enflata una tasa de alimentación promedio de 0.58, 0.22 y 0.43 45 presas por quetognato al día en la zona costera, plataforma y oceánica respectivamente, con temperaturas entre 14 y 21 °C. En el Pacífico central ecuatorial, Terazaki (1996) estimó una tasa de alimentación de 1.81 presas por quetognato al día, a una temperatura promedio de 27.5 °C; el autor indica también que los copépodos conformaron el 51.9% de presas capturadas por F. enflata en su área de estudio. En el Canal de Zanzíbar, Océano Índico, Øresland (2000) registró tasas de alimentación de 4.68 y 1.32 presas por quetognato al día en octubre de 1985 y mayo de 1986 respectivamente, con temperaturas entre 26 y 30 °C. Si bien las tasas de alimentación aquí encontradas (1.40 a 1.93 copépodos por F. enflata al día) y las registradas por otros autores (0.22 en el caso de Duró y Saiz, 2000 o 1.81 como menciona Terazaki, 1996) podrían parecer bajas para satisfacer las necesidades fisiológicas de F. enflata, hay que considerar que los copépodos no son las únicas presas de estos depredadores planctónicos, los cuales se alimentan también de larvas de peces y crustáceos de menor tamaño (Feigenbaum, 1979; Øresland, 1990). Además, Casanova et al. (2012) mencionan que otra forma de alimentación de los quetognatos es mediante el consumo de materia orgánica disuelta (DOM) por parte de las células intestinales cuando se ingiere agua de mar y no exclusivamente de la depredación como se pensaba anteriormente. Con todo esto, es posible atribuir la baja tasa de alimentación de copépodos a la forma alternativa de alimentación, esto es, al consumo de nutrientes disueltos en el agua, lo que satisface las necesidades energéticas de este depredador. Disposición espacial entre depredadores planctónicos Además de los quetognatos, los organismos gelatinosos también son considerados como depredadores eficientes del zooplancton. Tanto los gusanos flecha como los organismos gelatinosos (en particular medusas, ctenóforos y sifonóforos) se alimentan principalmente de copépodos (Madin, 1988; Baier y Purcell, 1997; Johnsen y Widder, 1998). En las costas de Chile, Purcell y Kremer (1983) encontraron que los copépodos formaron entre el 80 y el 100% de la dieta de sifonóforos. Para la especie de quetognato Flaccisagitta enflata, Kehayias (2003) registró que el 95% de sus presas fueron copépodos en aguas del Mediterráneo, mientras que Terazaki (1996) encontró que los copépodos fueron el 51.9% de presas capturadas por F. enflata en el Pacífico central ecuatorial. 46 Los organismos gelatinosos a pesar de ser menos abundantes que los quetognatos, generan un impacto representativo en los niveles tróficos inferiores al poseer adaptaciones especializadas para la depredación (Madin, 1988; Johnsen y Widder, 1998). El índice de segregación espacial arrojó como resultado un valor (Do = 0.29) que corresponde a una sobreposición entre ambos depredadores. Esto significa que ambos tipos de depredadores coexisten en sitios de mayor disponibilidad de alimento, esto es, de mayor biomasa de zooplancton. Se sabe que además de copépodos, ambos tipos de depredadores también son capaces de ingerir otros organismos gelatinosos, larvas y huevos de peces, y otros crustáceos de menor abundancia (Purcell, 1991, 2003), por lo que podría pensarse que no hay una fuerte competencia por el alimento en la región estudiada. Además, otros autores como Sanvicente-Añorve et al. (2006) mencionan que las dietas de los depredadores potentes del zooplancton –como los gelatinosos, los quetognatos e incluso larvas de peces– suelen ser similares, por lo que es normal encontrar un patrón de sobrelapamiento espacial entre los organismos gelatinosos y los quetognatos, con alimento suficiente para evitar la competencia. Esto podría estar ocurriendo en la zona aquí estudiada. 47 CONCLUSIONES El presente estudio aporta información importante a la escasa literatura existente sobre las interacciones de los quetognatos –potentes depredadores planctónicos– y sus principales presas (copépodos), así como con sus potenciales competidores (organismos gelatinosos). En la zona de estudio –aguas neríticas y oceánicas frente a la zona centro del Estado de Veracruz– se encontró que tanto la biomasa de zooplancton, como las densidades de quetognatos y sus presas potenciales (copépodos), registraron valores más altos en aguas neríticas, especialmente en zonas aledañas a la desembocadura del río Papaloapan. Esto denota la relevancia ecológica de este río cuya descarga no es la mayor en el Golfo de México pero tiene un gran impacto en la productividad de la zona y la distribución de los quetognatos frente a su desembocadura. En términos de biomasa, los quetognatos aportaron hasta el 48% de la biomasa total del zooplancton, con valores entre 0.23 y 10.60 mL/100 m3. Las estimaciones de densidad (individuos/volumen) de quetognatos indicaron que la especie más abundante fue Flaccisagitta enflata, la cual formó hasta el 84% del total de quetognatos, con densidades que fluctuaron entre 180 a 2573 ind/100 m3. La literatura señala que los quetognatos son hábiles depredadores y, por lo tanto, su presencia aumenta en sitios con mayor disponibilidad de alimento. Este hecho pudo constatarse en el presente estudio por medio de un análisis multivariado que señaló que la mayor densidad de quetognatos totales y de F. enflata se encontraron relacionadas a sitios con mayor biomasa de zooplancton, expresada como disponibilidad de alimento. Los quetognatos, al ser potentes depredadores han sido especialmente estudiados en sus tiempos de digestión y tasas de alimentación. En este estudio se estimaron ambos parámetros para F. enflata. Los tiempos de digestión variaron entre 0.92 y 1.27 horas y las tasas de alimentación, entre 1.40 y 1.93 copépodos ingeridos por cada quetognato en un día. Es posible observar que los valores aquí registrados no son tan altos como se esperaría de un depredador tan potente como los quetognatos. Sin embargo, recientemente se ha señalado que los quetognatos también satisfacen sus necesidades energéticas absorbiendo nutrientes directamente del agua, como mecanismo alternativo de alimentación. También, se analizó la interacción entre los quetognatos y otro grupo de potentes depredadores (los organismos gelatinosos) en el área de estudio mediante un índice de 48 segregación espacial. Este índice indicó que ambos depredadores coexisten en el espacio, en donde también hay una mayor disponibilidad de alimento. Con todo esto es posible observar que no existe una fuerte competencia entre quetognatos y organismos gelatinosos, lo que indica una disponibilidad de alimento suficiente para ambos grupos de depredadores. Considerando la alta abundancia de F. enflata y la similitud de respuestas a condiciones ambientales de esta especie y de la totalidad de quetognatos, esta especie puede considerarse un buen modelo indicador del comportamiento ecológico de los quetognatos. Dentro de las Ciencias de la Tierra deben considerarse no sólo los aspectos físico- matemáticos, sino también las relaciones ecológicas presentes en cada sistema. Por lo tanto, esta tesis aporta conocimientos necesarios y de importancia para futuros estudios relacionados a la interacción ecológica de los sistemas marinos. 49 LITERATURA CITADA Allende-Arandía, M. E., J. Zavala-Hidalgo, R. Romero-Centeno, A. Mateos-Jasso, J. M. Vargas-Hernández y L. Zamudio, 2016. 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