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Boletín de Investigaciones Marinas y Costeras - INVEMAR

Print version ISSN 0122-9761

Bol. Invest. Mar. Cost. vol.49  supl.1 Santa Marta Dec. 2020  Epub Sep 06, 2021

https://doi.org/10.25268/bimc.invemar.2020.49.suplesp.1043 

Notas

Dispositivo de recolección para zooplancton asociado a arrecifes de corales mesofóticos

Laura Contreras-Vega1  * 
http://orcid.org/0000-0003-4335-7387

Alejandro Henao-Castro2 
http://orcid.org/0000-0002-4125-765X

Gabriel R. Navas-S.3 
http://orcid.org/0000-0001-9554-6345

María Isabel Criales4 
http://orcid.org/0000-0001-5608-8943

Milena Marrugo Pascuales5 
http://orcid.org/0000-0003-4976-1399

1Grupo de investigación Biología Descriptiva y Aplicada, programa de Biología, Universidad de Cartagena, Cartagena, Colombia.

2Grupo de investigación Biología Descriptiva y Aplicada, programa de Biología, Universidad de Cartagena, Cartagena, Colombia. hhenaoc@unicartagena.edu.co

3Grupo de investigación Hidrobiología, programa de Biología, Universidad de Cartagena, Cartagena, Colombia. gnavass@unicartagena.edu.co

4Grupo de Estudios e Investigaciones Ambientales, Escuela de Biología, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia. mcriales@uis.edu.co

5Parque Nacional Natural Corales de Profundidad, Parques Nacionales Naturales de Colombia, Cartagena, Colombia. milena.marrugo@parquesnacionales.gov.co


ABSTRACT

Mesophotic coral ecosystems (MCEs) host unique communities that have not been sufficiently studied due to the high cost of available technologies. These reefs can be found between 30 and 150 m deep, where the amount of incident light is < 10 % of that reaching the surface. The zooxanthellae associated with these reefs have a reduced photosynthetic rate due to the low availability of light, therefore, zooplankton becomes the main food source for the coral colonies. To study the composition of zooplankton communities associated to these ecosystems, a device that allowed the collection of zooplankton present on the Bajo Fríjol reef scaffold was designed and tested in the Corales de Profundidad National Natural Park. The device consisted of a weighted hose that reached the desired depth, connected to the collecting device, by means of which the water was filtered using a suction pump. The amount of filtered water, the species collected, and their abundance allowed to conclude that the device is a useful, versatile and economic tool for the characterization and monitoring of the zooplanktonic community in the Corales de Profundidad Park, so it could be extended to other shallow and mesophotic coral ecosystems.

KEYWORDS: mesophotic reefs; collection device; zooplankton

RESUMEN

Los ecosistemas de corales mesofóticos (MCEs) albergan comunidades únicas que no han sido suficientemente estudiadas debido al alto costo de las tecnologías disponibles. Estos arrecifes pueden encontrarse entre 30 y 150 m de profundidad, donde la cantidad de luz incidente es < 10 % de la que llega a la superficie. Las zooxantelas asociadas a estos arrecifes tienen una tasa fotosintética reducida debido a la baja disponibilidad de luz, por lo que el zooplancton se convierte en la principal fuente de alimento para las colonias de coral. Para el estudio de la composición de las comunidades zooplanctónicas asociadas a estos ecosistemas, se diseñó y probó un dispositivo que permitió la recolección de zoopláncteres presentes sobre el andamio arrecifal de Bajo Fríjol, en el Parque Nacional Natural Corales de Profundidad. El dispositivo consistió en una manguera lastrada que llegaba a la profundidad deseada, conectada al dispositivo recolector, mediante el cual se filtraba el agua gracias a una bomba de succión. La cantidad de agua filtrada, las especies recolectadas y su abundancia permitieron concluir que el dispositivo es una herramienta útil, versátil y económica para la caracterización y el monitoreo de la comunidad zooplanctónica en el Parque Corales de Profundidad, por lo que podría extenderse a otros ecosistemas de arrecifes someros y mesofóticos.

PALABRAS CLAVE: arrecifes mesofóticos; dispositivo de recolección; zooplancton

Los corales mesofóticos (MCEs) forman arrecifes calcáreos que crecen desde 30 m de profundidad hasta el límite de la zona eufótica (Slattery y Lesser, 2012; Kahng et al., 2014; Laverick et al., 2017). A estas profundidades, las especies de coral cambian su estrategia trófica para contrarrestar la reducción en la tasa de calcificación, causada por la baja radiación fotosintéticamente activa para sus zooxantelas; lo que hacen es sobrevivir alimentándose de zooplancton (Lesser et al., 2009; Bessell-Browne et al., 2014; Nir et al., 2014). Por tal razón, estudiar estos organismos es fundamental para entender los procesos ecológicos que permiten la existencia de estos ambientes únicos.

La mayoría de los registros referentes a la estructura de las comunidades en los MCEs se han enfocado en organismos como corales escleractínios, octocorales, esponjas y peces (Kahng et al., 2014; Scott y Pawlik, 2019) y han dejado a un lado el zooplancton, debido a los altos costos de las tecnologías disponibles (Enrichetti et al., 2019) y a las dificultades para su muestreo en estos ambientes. Por lo anterior, el propósito de este trabajo fue diseñar y probar un dispositivo de succión que permitiera la recolección de agua sobre el sustrato arrecifal para estudiar la comunidad zooplanctónica asociada a los MCEs en Bajo Fríjol, Parque Nacional Natural Corales de Profundidad (PNNCPR).

El dispositivo se construyó con base en el sistema de bombeo, el cual permite el muestreo desde una embarcación al filtrar un volumen conocido a través de una o varias redes de igual o diferente abertura de malla (Jacobs y Grant, 1978). Este sistema también permite trabajar a profundidades específicas y evita la contaminación de la muestra (Sameoto et al., 2000).

El diseño consistió en una manguera de 60 m de longitud y 1,27 cm de diámetro, marcada cada dos metros, y con cuatro lastres de plomo (2 kg) atados al extremo inferior para facilitar su inmersión y su llegada al arrecife (Figura 1A). Esto permitió recolectar muestras de agua sobre el andamio arrecifal y así garantizar que el zooplancton recolectado correspondiera al disponible para la alimentación de los pólipos.

La manguera se conectó a un tubo creador de vacío de 10,16 cm de diámetro y 60 cm de longitud, elaborado con tubería común tipo PVC (Figura 1 y 2A) que llevaba en su interior el tubo recolector (5,08 cm de diámetro y 50 cm de longitud), con espacios tipo ventana de 4 cm de ancho por 40 cm de largo, cubiertos con red de abertura de malla de 45 μm para retener los organismos (Figura 2B). El tubo creador de vacío continuaba en una manguera corta conectada a una bomba centrifuga eléctrica de 12 v que succionaba el agua de mar. Una manguera que alcanzaba un contenedor plástico graduado, usado para estimar el volumen de agua filtrada, estaba unida del otro lado de la bomba (Figura 1A).

Figura 1 Dispositivo de recolección de zooplancton mesofótico. A) Esquema. B) Fotografía del dispositivo. 

Figura 2 Partes principales del dispositivo de recolección con sus dimensiones. A) Tubo creador de vacío. B) Tubo recolector. C) Tubo recolector conectado al creador de vacío. 

El dispositivo fue probado en una primera campaña de muestreo en agosto de 2016 en el centro de Bajo Fríjol al tomar cuatro muestras, cada una con diferente volumen filtrado: 24 L, 48 L, 72 L y 100 L. Para cada muestra se realizó el conteo y la identificación taxonómica de los organismos hasta la categoría más baja posible. A partir de esta información, se elaboró una curva de diversidad acumulada (índice de Shannon) para determinar si se alcanzó el máximo de información disponible. Adicionalmente, se elaboró una curva de acumulación de especies (Magurran, 2004) con estimadores no paramétricos (Chao 2, JackKnife 1 y Bootstrap) para calcular la riqueza de especies en función del esfuerzo de muestreo, así como un análisis de completitud (JackKnife 1). El análisis, en conjunto con estos estimadores, permitió interpretar mejor la representatividad del muestreo realizado (Moreno, 2001) y calcular el volumen mínimo necesario para caracterizar la comunidad. Para el cálculo de los índices y estimadores se utilizó el programa EstimateS v. 9.1. (Villareal et al., 2004; Bautista-Hernández et al., 2013).

Este diseño inicial puede someterse a modificaciones teniendo en cuenta la pregunta de investigación. Una de estas es la instalación de dispositivos en serie, con recolectores de aberturas de malla diferentes (ej. 45, 60 y 300 µm) que permitan retener representantes de las diferentes tallas de zooplancton (Figura 3). Esta adaptación fue probada en una segunda campaña en junio de 2019 al filtrar 600 L por muestra en las seis estaciones de monitoreo establecidas por el PNNCPR en Bajo Fríjol. Al igual que en la primera campaña, se realizó el conteo y la identificación taxonómica de los organismos (hasta la categoría más baja posible) por recolector. La evaluación de ambos diseños fue realizada con el objetivo de determinar la eficacia del dispositivo; por lo tanto, otros parámetros como variabilidad espacial y temporal no fueron considerados.

Figura 3 Dispositivo modificado con recolectores dispuestos en serie. 

Para el dispositivo con un solo recolector, se identificaron 100 morfoespecies, agrupadas en 16 grupos zooplanctónicos: apendicularias, briozoos, crustáceos, doliólidos, equinodermos, foraminíferos, hidrozoos, huevos de pez, larvas de cnidarios, moluscos, nemertinos, poliquetos, radiolarios, rotíferos, sifonóforos y tintínidos. Los radiolarios presentaron la mayor riqueza con 27 especies, seguido de los crustáceos con 23. Por otro lado, se obtuvo una densidad total de 90 377 ind/m3. Los crustáceos presentaron la mayor densidad (39 980 ind/m3), seguidos de los foraminíferos con 17 577 ind/m3. Apendicularias, poliquetos, foraminíferos, crustáceos y tintínidos estuvieron presentes en todas las muestras. La mayor riqueza y mayor densidad se alcanzó con 72 L.

La curva de diversidad acumulada (Figura 4A) permitió concluir que la mayor cantidad de información se alcanza luego de filtrar 24 L mientras que la curva de acumulación de especies (Figura 4B) mostró inflexión a los 72 L para la mayoría de los estimadores. Con lo anterior, se infiere que a partir de 72 L el muestreo es representativo para la comunidad estudiada, por lo que se recomienda filtrar, al menos, este volumen para estudios de zooplancton con este dispositivo. El análisis de completitud arrojó un valor de 90 % a partir del estimador JackKnife 1, indicando que los datos obtenidos en el muestreo fueron representativos.

Figura 4 Curvas de A) diversidad acumulada y B) acumulación de especies. 

Para el dispositivo modificado, se identificaron 24 morfoespecies con el recolector de 45 µm, 94 con el de 60 µm y 57 con el de 300 µm, para un total de 175 morfoespecies agrupadas en 16 grupos principales: apendicularias, briozoos, crustáceos, cnidarios, foraminíferos, hidrozoos, larvas de peces, larvas de equinodermos, moluscos, nemertinos, poliquetos, radiolarios, rotíferos, sifonóforos, taliáceos y tintínidos. Las densidades totales obtenidas fueron 19 197 ind/m3 (45 µm), 196 915 ind/m3 (60 µm) y 280 ind/m3 (300 µm). Los crustáceos alcanzaron las mayores abundancias con 8678, 91 951 y 151 ind/m3 (45, 60 y 300 µm, respectivamente), seguidos de los tintínidos con 5342 ind/m3 (45 µm) y 61 271 ind/m3 (60 µm) y los radiolarios con 4843, 33 189 y 2 ind/m3 (45, 60 y 300 µm, respectivamente).

Los recolectores de 45 y 60 µm permitieron estimar una mayor riqueza y abundancia, dado que, en ambientes coralinos, el zooplancton comprende organismos de diferentes tallas, siendo más abundantes los que se encuentran entre 20 y 200 µm, correspondientes al microzooplancton (Lalli et al., 1997). En el caso del recolector de 300 µm, los bajos valores de riqueza y abundancia obtenidos pueden explicarse porque los organismos de mayor tamaño tienden a escapar más fácilmente de la succión de la abertura de la manguera sobre el sustrato arrecifal (Boltovskoy, 1981; Sameoto et al., 2000; Baez-Polo, 2013).

Las principales ventajas de este dispositivo son bajos costos operativos, fácil fabricación y transporte. Ha probado ser muy útil en una entidad estatal, donde generalmente los recursos económicos son limitados. Este dispositivo se ha convertido en una excelente oportunidad para que el PNNCPR pueda iniciar la implementación de su programa de monitoreo en zonas mesofóticas en un área en la que, debido a su localización, ámbito de profundidad y objeto de conservación, las operaciones en campo y los muestreos implican una elevada inversión.

AGRADECIMIENTOS

Este manuscrito es producto del macroproyecto titulado “Estudio preliminar de las comunidades planctónicas y bentónicas del arrecife mesofótico del Bajo Fríjol del PNNCPR” avalado por Parques Nacionales Naturales de Colombia (memorando 20152200002063 11-25-15) y apoyado por la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad de Cartagena a través del plan de fortalecimiento acta 024-2019 y el proyecto 2420 de la Vicerrectoría de Investigación y Extensión de la Universidad Industrial de Santander titulado: “Estudio de la comunidad zooplanctónica y caracterización molecular de fitoplancton en los ecosistemas de arrecifes coralinos mesofóticos del PNNCPR, Caribe colombiano”. Se agradece al personal del PNNCPR por su apoyo técnico durante la fabricación de los dispositivos de recolección y en los muestreos. A Deibis Seguro y a Juan Vega por el apoyo técnico y las fotografías en campo. Al ingeniero Fabián del Valle por el diseño gráfico y las ilustraciones del dispositivo. Al editor y al evaluador por la revisión del presente manuscrito.

REFERENCIAS

Baéz-Polo, A. 2013. Manual de métodos de ecosistemas marinos y costeros con miras a establecer impactos ambientales. Convenio para establecer el fortalecimiento de los métodos de investigación marina para actividades costa afuera por parte del sector de hidrocarburos. Invemar/ANH, Santa Marta. 212 p. [ Links ]

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Recibido: 22 de Julio de 2020; Aprobado: 27 de Octubre de 2020

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