ASPECTOS BIO-OCEANOGRÁFICOS
OBSERVADOS EN DOS ESTACIONES 10 MILLAS COSTA AFUERA, DURANTE EL 2019
INTRODUCCIÓN
El Instituto Nacional de Pesca (INP) a través de su programa Variabilidad Climática monitorea de manera mensual las condiciones oceanográficas (físico, químicas y biológicas) de dos estaciones ubicadas 10 millas fuera de la costa ecuatoriana; Puerto López y Salinas (Figura 1). El objetivo principal de este programa es analizar los procesos oceanográficos presentes en los ecosistemas marino-costeros, tomando en cuenta las variaciones espacio-temporales y productividad del océano. De esta manera, se busca relacionar la información obtenida durante las campañas con la distribución, abundancia y biomasa de los recursos pesqueros de interés comercial del país.
El mar es un entorno dinámico, influenciado por la geografía del fondo marino y por el clima, de acuerdo a Riley & Chester (1989), los elementos nutritivos, se detectan en el mar en bajas y constantes concentraciones, puesto que las actividades de los organismos vivos produce solo un cambio pequeño o indetectable en su concentración, pero también son los responsables de la eliminación o excreción de cantidades considerables de micronutrientes en relación con la cantidad total presente; para Cushing et al., (1975), las concentraciones registrada de nutrientes, son consecuencia del proceso de producción y no a la inversa, cuya investigación tiene el carácter de una regresión inacabable.
Estos constituyentes presentan una marcada variabilidad, la cual restringe la dinámica de exportaciones de nutrientes y carbono orgánico del margen costero ( Helmke et.al., 2005) estableciendo patrones diferentes de distribución que favorecerán la acumulación de nutrientes o la dispersión de los mismos, condiciones influenciadas por los cambios estacionales del viento, situación topográfica, y del sistema de intercambio y/o mezcla con la capa subsuperficial.
La utilización de nutrientes es optimizada según Auger et al., 2016, mediante los mecanismos de retención en la zona costera, que mejora la remineralización microbiana de la materia orgánica y las excreciones del zooplancton, para posterior regeneración de la producción, a través del consumo de amonio.
Diversos estudios (Pradhan et al.,2006; Ohde y Siegel,2010; Messié y Chavez,2014) han concluido que el suministro de nutrientes impulsado por surgencia, es un factor clave que regula la producción primaria y consecuentemente el resto de la trama trófica, sin embargo los mecanismos que controlan la variabilidad espacio temporal de la productividad primaria son poco conocidos.
El estudio de un ciclo anual nos proporcionará la información necesaria para comprender mejor el funcionamiento del sistema, evaluar los cambios que se producen y la variabilidad espacio temporal del régimen hidroquímico.
El zooplancton comprende una gran variedad de organismos cuya composición y distribución espacial está relacionada por la variabilidad de la circulación oceanográfica (Pinchuk & Eisner. 2017). De acuerdo a Giraldo y Gutiérrez (2007) la abundancia del zooplancton muestra escasa diferencias significativas entre la zona costera y oceánica y entre el día y noche. PantaleónLópez et al., (2005) manifiestan que el zooplancton puede considerarse como indicadores de masas de agua, contaminación y a la vez contribuyen con información sobre las características del medio. Ayón et al., (2004), relaciona los volúmenes de zooplancton con las tendencias climáticas a nivel mundial y su correlación con los cambios oceanográficos.
Unos de los zooplanctones importante son los copépodos, que desempeñan un papel significativo en el proceso de transferir la energía del fitoplancton a los niveles tróficos superiores, incluidos los ácidos grasos, macronutrientes básicos sintetizados por los productores primarios que pueden limitar el zooplancton, a la vez, la producción pesquera (Dahlgren et al. 2010; McLaskey et al. 2019). Por ejemplo en las redes alimenticias costeras, las anchoas y las sardinas son los principales enlaces, que transfieren la energía del plancton y los organismos pequeños a los peces más grandes, las aves marinas y los mamíferos marinos (Ganias, 2014).
Algunos elementos del plancton son considerados como excelentes indicadores biológicos de eventos oceanográficos, masas de aguas y de la variabilidad climática (Lavaniegos, 2014). En el mar peruano se ha ligado al dinoflagelado Protoperidinium obtusum, con las aguas costeras frías (ACF), a Ceratium breve, con las aguas ecuatoriales superficiales (AES), a C. praelongum y C. incisum con las aguas subtropicales superficiales (ASS), (Ochoa y Gómez, 1997). En el Mar del Norte se ha relacionado al copépodo Calanus finmarchicus con las agua boreal del noreste (Bonnet & Frid, 2004).
En Ecuador varios investigaciones asociaron diferentes organismos planctónicos con determinados sucesos oceanográficos a escala espacial y temporal, destacándose: Pesante, (1983), reportó varios dinoflagelados indicadores de aguas cálidas de bajas salinidad frente al Ecuador en el año 1972; Torres (1993), determinó varias especies de fitoplancton relacionada con la corriente de Cromwell al sur de las islas Galápagos; Prado et al. (2015), asoció a diferentes especies de fitoplancton como indicadoras de condiciones netamente estuarinas; Luzuriaga (2015), observó a ciertos foraminífero que se mostró más abundante y frecuente en la etapa madura del Evento "El Niño" 1997 -1998. Así mismo, varios estudios resaltan la productividad planctónica del mar ecuatoriano como las realizadas por: Coello et al (2010), Prado y Cajas (2009, 2010), De la Cuadra (2009); Calderón y Lindao (2009); Cruz M. (2012); Gualancañay et al. (2010-2011); Cruz (2012); Prado y Bucheli (2012): Cajas (2012); Tapia (2013); Belén et al. (2013); Luzuriaga (2015); Bucheli & Cajas (2016); Cajas & Bucheli (2017). Cajas (2017), Romero et al (2018). El monitoreo de los ecosistemas marinos, a través de investigaciones permiten evaluar la variabilidad climática y su efecto en la diversidad de organismos que componen las tramas tróficas alimentarias del mar y las consecuencias en el funcionamiento de los ecosistemas marinos (Miller et al. 2009). En esta investigación se analiza en escala espacial y temporal el comportamiento del plancton como consecuencia de los fenómenos asociados a la variabilidad climática, y su reflejo en los recursos pesqueros durante un ciclo anual a diez millas frente a las costas de Ecuador.
El conocimiento de la riqueza de los peces no puede considerarse completo sin examinar los estadios más tempranos de su desarrollo. El ictioplancton, componente significativo dentro de las comunidades planctónicas (Navarro-Rodríguez, et al., 2006), que comprende huevos, larvas, post-larvas y en algunos casos juveniles de peces neríticos y bentónicos (Matsuura & Olivar, 1999) constituye un elemento primordial para entender la biología, ecología y patrones de distribución en su estado adulto (Köster et al., 2001; Zhou et al., 2011).
La comprensión detallada de las taxa de una región, además de su importancia científica, es esencial para la conservación y aprovechamiento sostenible de los recursos biológicos. En el caso de los peces, es de particular utilidad para determinar zonas de pesca, evaluar la calidad ambiental y establecer esquemas de regionalización y/o áreas de conservación, entre muchas otras aplicaciones (Siqueiros-Beltrones y de la Cruz-Agüero, 2004).
El estudio sobre la abundancia y distribución del ictioplancton puede proveer información básica para la estimación de biomasa, fecundidad y reclutamiento de peces marinos de importancia comercial (Zhou et al., 2011). Por otra parte, la formación y permanencia de las comunidades de larvas de peces está influenciada por los patrones de desove de los adultos, por las características físicas y bióticas óptimas para el desarrollo de las larvas, por el comportamiento de éstas durante su desarrollo y por procesos hidrodinámicos que favorecen la acumulación de larvas en áreas particulares (Black y Moran 1991, Boehlert y Mundy 1993).
El presente estudio caracteriza la composición de la comunidad del ictioplancton a 10 millas de la costa ecuatoriana y analiza la variabilidad temporal de la abundancia total de huevos y larvas de peces y los taxones más abundantes.
MATERIALES Y MÉTODOS
1.1. ÁREA DE ESTUDIO
El área de estudio incluyó 2 estaciones fijas ubicadas a 10 milla de distancia del margen continental de las provincias de Manabí (Puerto López), y Santa Elena (Salinas) (figura 1 y tabla 1).
Figura 1. Sitios de colecta de plancton en la zona costera y estuario de la provincia de Manabí (Puerto López) y Santa Elena (Salinas) durante 2019.
1.1 COLECTA Y ANÁLISIS DE MUESTRAS
Los datos corresponden a dos estaciones oceanográficas ubicadas 10 millas costa afuera (Puerto López y Salinas), monitoreadas entre los meses de febrero-abril, y junio-diciembre de 2019, de manera completa. La metodología utilizada para la parte física corresponde a estándares convencionales empleados en oceanografía y meteorología para este tipo de estaciones. Para la obtención de datos subsuperficiales se utilizó un perfilador de temperatura y conductividad (CTD) Seabird SB19 plus.
Se tomaron muestras de agua para el análisis químico utilizando estándares convencionales empleados en oceanografía química obteniéndose con botellas Niskin a profundidades de 0, 10, 30, 50, 75 y 100 metros, filtradas al vacío a través de filtro de fibra de vidrio GF/F, almacenadas en botellas de polietileno, y llevadas a congelación para su posterior análisis en los laboratorios del INP. Estas muestras sirvieron para determinar la concentración de oxígeno y los nutrientes inorgánicos tales como amonio (NH4), nitrito (NO2), nitrato [NO3], fosfato[PO4], y silicato [SiO4];. El oxígeno disuelto fue determinado por el método de Winkler modificado por Carpenter (1976); y los nutrientes inorgánicos disueltos con las metodologías descritas por Strickland y Parsons (1972), y Solórzano (1969 y 1984).
Para el análisis cualitativo y cuantitativo del zooplancton se colectaron muestras con redes cilindro-cónicas de 200 µm de luz de malla, mientras que para el ictioplancton con redes tipo Bongo (0,60 cm de diámetro), provistas de un flujómetro en el centro de la boca de la red para estimar el volumen de agua filtrada con redes de 300 y 500 µm de luz de malla, mediante arrastres verticales en la columna de agua de 50 a 0 metros y arrastres superficiales de cinco minutos de duración en embarcaciones con motor fuera de borda a una velocidad aproximada de 2 nudos; la preservación en ambos casos se realizó utilizando solución de formol al 4 %, neutralizado con tetraborato de sodio (Boltoskoy, 1981).
Para la cuantificación del zooplancton, se utilizó cámara Dollfus, con la técnica de Sergio Frontier y el ictioplancton utilizó el método estándar (número de individuos/10m2 de superficie marina), a partir del método descrito por descrito por Smith y Richardson (1979). La taxonomía se realizó utilizando claves especializadas, principalmente de Björnberg (1981), Boltovskoy (1981-(1999) Matareses et al., (1989), Moser et al., (1996), Beltrán-León y Ríos (2000 - 2001), Richards (2006) y Calderón (2011) entre otros.
Para los especímenes del ictioplancton que no pudieron ser identificados a nivel de especie se
les asignó la categoría de “tipo” de acuerdo a sus patrones de pigmentación y características morfométricas particulares o “sp” cuando no existía suficiente información para poderla
- distinguir entre las especies.
- Adicionalmente, los huevos y larvas de peces fueron
cuantificados según sus fases y etapas de desarrollo, basado en la asignación propuesta por Kendall et al. (1984) que incluye cuatro etapas para las larvas con relación al desarrollo del notocordio, que son: estadios de preflexión, flexión, postflexión y juvenil.
Además en cada estación se midió la transparencia del agua mediante la visibilidad del disco de Secchi.
1.2 ANÁLISIS DE DATOS
Para efecto de análisis se procedió a elaborar distribuciones de temperatura y salinidad en la
columna de agua a través del tiempo. Para establecer un “Año tipo” se calculó los promedios
de temperatura de cada uno de los meses de muestreo. Para posteriormente estimar las anomalías de temperatura en la columna de agua de cada estación.
Adicionalmente, se realizó la estimación de las proporciones de masas de agua a través de una rutina elaborada por Cedeño y De la Cuadra (2004). Esta rutina utiliza los datos de temperatura y salinidad, además fue considerada la época del año para establecer los índices de mezcla. Así como también se realizaron gráficos de la profundidad de las isotermas y masas de agua. Las masas de agua tomadas en cuenta para la estimación fueron Agua Tropical Superficial (ATS), Agua Sub-Tropical Superficial (ASTS) y Agua Ecuatorial Sub-Superficial (AESS). De acuerdo con Cucalón (1983), estas masas de agua son las que se encuentran presentes frente a las costas ecuatorianas.
Técnicas de Análisis Multivariado (ANOVA) fueron utilizadas para determinar si existía diferencia significativa en la temperatura estacional, considerando las estaciones para que puedan ser comparadas de acuerdo a De la Cuadra (1999)
Enero – abril (Época humeda) Mayo - junio (Época Transición) Julio – octubre (Época Seca) Noviembre – diciembre (Época Transición)
Para la parte biológica se aplicó el análisis exploratorio de datos (Salgado, 1992) para determinar el comportamiento de las variables así como para comprobar los supuestos para la aplicación del análisis de estadística paramétrica para definir la existencia o no de diferencias significativas de las variables físicas y biológicas entre las estaciones.
La normalidad de los datos registrados fue evaluada con la prueba de Kolmogorov-Smirnov y la de homoscedasticidad con la prueba de Bartlett (Garson 2012). El cálculo fue realizado con el programa Statgraphics Plus.
La Composición y abundancia de las especies en las dos estaciones de estudio, se conformó por un listado taxonómico de las larvas y huevos de peces siguiendo el arreglo sistemático propuesto por Nelson et al. (2016).
Con los datos cuantitativos del zooplancton e ictioplancton se procedió al cálculo de abundancia, equitatividad, riqueza y diversidad (Krebs, 1999), a partir de los registros de abundancia a través del software PC-ORD (Multivariate Analysis of Ecological Data; Versión 6).
Para establecer posibles diferencias entre las estaciones y meses de muestreo, se realizó un análisis de varianza no paramétrico (Kruskal-Wallis) luego de comprobar el no cumplimiento de los supuestos (Zar, 1996), los cuales se expresaron en diagramas de cajas y bigotes de acuerdo a Boyer et al., (1997).
Las asociaciones temporales de los huevos y larvas de peces se calcularon mediante el índice de similaridad de Bray - Curtis y como técnica de agrupamiento (Cluster), la media aritmética no ponderada (UPGMA), el cual se basa en la asignación de similitud entre especies de acuerdo a sus distancias en una gráfica multidimensional, en donde su posición está definida por su abundancia (o por su similitud en la composición de especies). Se utilizó la transformación log 10 (X+1) y se consideraron las especies frecuentes y abundantes con el
criterio del 4%. El criterio para establecer el nivel de corte o similitud, fue definido considerando el promedio de los niveles de similitud en el cual se formaron los grupos, resultando en grupos
formados con el ≤30% de similitud o más.
Para determinar los principales factores ambientales que afectan los patrones de distribución de los grupos del zooplancton en las estaciones fijas de Puerto López y Salinas, se realizó un análisis de correspondencia canónica (CCA) utilizando una matriz de factores ambientales y abundancia de especies (Ter Braak & Verdonschot, 1986). El cálculo se realizó utilizando el programa CANOCO, versión 4.5 (Ter Braak & Smilauer, 1998).
RESULTADOS
OCEANOGRAFÍA FÍSICA 1.1. SERIES DE TIEMPO OCEANOGRÁFICAS 1.1.1. PUERTO LOPEZ 1.1.1.1. Temperatura
La estación ubicada 10 millas costa afuera de Puerto López, para las profundidades estándar, ha registrado los siguientes valores de temperatura (Figura 2):
······
A nivel superficial, la temperatura del mar osciló entre [22.6 - 28.0] ºC, A la profundidad de 10 m, la temperatura osciló entre [22.6 - 27.4] ºC, A la profundidad de 30 m, la temperatura osciló entre [17.6 - 24.2] ºC, A la profundidad de 50 m, la temperatura osciló entre [14.4 - 18.7] ºC, A la profundidad de 75 m, la temperatura osciló entre [14.1 - 17.2] ºC, A la profundidad de 100 m, la temperatura osciló entre [13.8 - 16.8] ºC.
Figura 2. Distribución vertical de temperatura de la estación Puerto López para el 2019. Línea punteada en blanco es la Z20.
A principios del 2019, la termoclina se presentó superficial, aproximadamente a unos 10 m de profundidad. Eventualmente la termoclina empezó a descender gradualmente, hasta marzo, donde se mantuvo cerca de los 40 m de profundidad la mayor parte del año. Desde mediados de marzo hasta diciembre no se registraron alteraciones, exceptuando en noviembre donde la termoclina descendió ligeramente para posteriormente ascender.
1.1.1.2. Anomalías de temperatura
Para las profundidades estándar, Puerto López ha registrado las siguientes anomalías en temperatura (Figura 3):
······
A nivel superficial, las anomalías oscilaron entre [-1.7 , +3.2] ºC; A la profundidad de 10 m, las anomalías oscilaron entre [-1.2 , +5.7] ºC; A la profundidad de 30 m, las anomalías oscilaron entre [-1.9 , +4.5] ºC; A la profundidad de 50 m, las anomalías oscilaron entre [-2.2 , +2.2] ºC; A la profundidad de 75 m, las anomalías oscilaron entre [-1.6 , +1.1] ºC; A la profundidad de 100 m, las anomalías oscilaron entre [-1.8 , +1.4] ºC.
Figura 3. Distribución vertical de anomalías de la estación Puerto López para el 2019.
Según el gráfico de anomalías de temperatura realizado para el 2019, los primeros meses registraron anomalías positivas en los primeros m, provocando temperaturas mayores a la media con más de 2ºC. Superficialmente, estuvo más cálida de lo normal hasta junio. Durante los siguientes meses, desde julio hasta octubre, las temperaturas fueron normales ya que las anomalías mostraron valores neutrales. El año finalizó con un aumento en la temperatura de las masas de aguas entre los 20 y 60 m de profundidad, mientras que superficialmente las condiciones fueron normales.
1.1.1.3. Salinidad
Para las profundidades estándar, Puerto López registró los siguientes valores de salinidad (Figura 4):
·····
·
A nivel superficial, la salinidad osciló entre [33.1 , 34.9] UPS; A la profundidad de 10 m, la salinidad osciló entre [33.1 , 34.8] UPS; A la profundidad de 30 m, la salinidad osciló entre [33.2 , 34.9] UPS; A la profundidad de 50 m, la salinidad osciló entre [34.2 , 35.0] UPS; A la profundidad de 75 m, la salinidad osciló entre [34.7 , 35.0] UPS; A la profundidad de 100 m, la salinidad osciló entre [34.9 , 35.0] UPS.
Figura 4. Distribución vertical de salinidad de la estación Puerto López para el 2019.
De manera general, los valores de salinidad registrados dentro de los primeros 40 m de profundidad para esta estación muestran homogeneidad entre mayo y octubre, manteniendo valores menores a 34.5 UPS, registrándose desde septiembre hasta finalizar el año con salinidades menores de 33 UPS. Sin embargo, los primeros meses, entre febrero y mayo, la superficie estuvo más salina con valores mayores a 34.5UPS. Pasados los 40 m de profundidad, los niveles de salinidad se mantuvieron normales y homogéneos con aproximadamente 35 UPS.
1.1.1.4. Masas de agua
A continuación, se presenta la distribución vertical y porcentual de las distintas masas de aguas registradas en Puerto López en relación con el Z20, durante el 2019 (Figura 5, Figura 6 y Figura 7).
Los porcentajes estimados de masas de agua para Puerto López (Figura 5) muestran una predominancia de ATS con proporciones entre 70% – 100% de 0 a 40 m durante casi todo el año, excepto entre febrero y mayo donde el porcentaje es bajo en presencia de otra masa de agua. A partir de los 40 m, la presencia de ATS es casi nula, sin embargo, en noviembre un bajo porcentaje de esta masa de agua se extiende hasta los 60 m de profundidad.
Figura 5. Distribución vertical de las aguas tropicales superficiales (ATS) en la estación Puerto
López para el 2019. Línea punteada blanca corresponde a la Z20.
Las AESS se encuentran en mayor proporción desde aproximadamente los 40 m de profundidad en adelante, con un porcentaje mayor al 50%, en comparación a las otras masas de agua. Durante el 2019 (Figura 6), entre junio y julio hubo un ligero incremento pasados los 70 m de profundidad, aumentando y fortaleciendo su presencia en septiembre hasta finalizar el año con un porcentaje de hasta 100%.
Figura 6. Distribución vertical de las aguas ecuatoriales sub-superficiales (AESS) en la estación
Puerto López para el 2019. Línea punteada blanca corresponde a la Z20.
Por lo general, la presencia de las ASTS (Figura 7) pasa desapercibida por su baja proporción en la distribución vertical. Sin embargo, entre marzo y mayo del 2019, se encontraba hasta un 50% de ASTS superficialmente.
Figura 7. Distribución vertical de las aguas sub-tropicales superficiales (ASTS) en la estación
Puerto López para el 2019. Línea punteada blanca corresponde a la Z20.
1.1.2. SALINAS 1.1.2.1. Temperatura
La estación ubicada 10 millas costa afuera de Salinas, para las profundidades estándar, ha registrado los siguientes valores de temperatura (Figura 8):
······
A nivel superficial, la temperatura del mar osciló entre [22.4 , 27.5] ºC; A la profundidad de 10 m, la temperatura osciló entre [21.9 , 27.2] ºC; A la profundidad de 30 m, la temperatura osciló entre [17.1 , 24.8] ºC; A la profundidad de 50 m, la temperatura osciló entre [14.8 , 19.7] ºC; A la profundidad de 75 m, la temperatura osciló entre [14.1 , 17.7] ºC; A la profundidad de 100 m, la temperatura osciló entre [13.9 , 16.6] ºC.
Figura 8. Distribución vertical de temperatura de la estación Salinas para el 2019.
Para la estación de Salinas, la termoclina describe varios ascensos y descensos durante el 2019. En febrero, la termoclina se encontró superficialmente a unos 15 m de profundidad, luego empezó a descender gradualmente hasta llegar a 40 m en abril, para posteriormente empezar a ascender unos 20 m de agosto. Entre agosto y noviembre presentó una variación dentro de los primeros 20 y 40 m de profundidad, sin embargo, para los meses posteriores hasta finalizar el año, la termoclina se mantiene constante alrededor de los 40 m.
