Latin American Journal of Aquatic Research www.lajar.cl ISSN 0718 -560X www.scielo.cl

CHIEF EDITOR

Sergio Palma Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile [email protected]

ASSOCIATE EDITORS

Patricio Arana José Angel Alvarez Perez Pontifícia Universidad Católica de Valparaíso, Chile Universidade do Vale do Itajaí, Brasil

Walter Helbling Nelson Silva Estación de Fotobiología Playa Unión, Argentina Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile

Erich Rudolph Ingo Wehrtmann Universidad de Los Lagos, Chile Universidad de Costa Rica, Costa Rica

EDITORIAL COMMITTEE

Juan Carlos Castilla Fernando L. Diehl Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile Asociación Brasilera de Oceanografía, Brasil

Enrique Dupré Rubén Escribano Universidad Católica del Norte, Chile Universidad de Concepción, Chile

Pierre Freón Michel E. Hendrickx Institut de Recherche pour le Developpement, Francia Universidad Nacional Autónoma de México, México

Carlos Moreno Oscar Pizarro Universidad Austral de Chile, Chile Universidad de Concepción, Chile

Guido Plaza Ricardo Prego Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile Instituto de Investigaciones Marinas (CSIC), España

Financiamiento parcial de CONICYT obtenido en el Concurso “Fondo de Publicación de Revistas Científicas año 2010”

Escuela de Ciencias del Mar, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Casilla 1020, Valparaíso, Chile – Fax: (56-32) 2274206, E-mail: [email protected] INVITED REVIEWERS IN VOLUME 39 (1-3) 2011

Isabel Abdo de la Parra Leonardo Abitia-Cárdenas Centro de Investigación en Alimentos y Desarrollo, Mazatlan Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas, La Paz, México México Anelio Aguayo Mario Aguayo Instituto Antártico Chileno, Punta Arenas, Chile Instituto de Investigación Pesquera, Talcahuano, Chile

Bernabé Aguilar Gabriel Aguirre Universidad de Guadalajara, Guadalajara, México Universidad Autónoma de Tamaulipas, Tamaulipas, México

Mauricio Ahumada Ramón Ahumada Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso, Chile Universidad Católica de la Santísima Concepción, Concepción Chile Beatriz E. Ángeles Escobar Hugo Arancibia Universidad Nacional Agraria la Molina, Lima, Perú Universidad de Concepción, Concepción, Chile

Miguel Avendaño Pedro Báez Universidad de Antofagasta, Antofagasta, Chile Museo Nacional de Historia Natural, Santiago, Chile

Anastazia Banaszak Carolina Bastidas Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México Universidad Simón Bolívar, Caracas, Venezuela México Aliro Bohórquez Asumpción Borrel Universidad Católica de Temuco, Temuco, Chile Universidad de Barcelona, Barcelona, España

Enrique Boschi Mauricio Braun Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero Instituto de Fomento Pesquero, Valparaíso, Chile Mar del Plata, Argentina Sandra Bravo José Brito Junior Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil

Jacqueline Campalans Bernardita Campos Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso, Chile Universidad de Valparaíso, Viña del Mar, Chile

Juan Carvajal Patricio Carvajal Universidad de Los Lagos, Puerto Montt, Chile Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso, Chile

Jorge Pablo Castello Leonardo Castro Fundação Universidade do Rio Grande, Rio Grande, Brasil Universidad de Concepción, Concepción, Chile

Francisco Concha Jean Michel Corrêa Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile Universidade Federal Rural da Amazônia, Belén-Pará, Brasil

Luis Cubillos Flavio da Costa Fernandes Universidad de Concepción, Concepción, Chile Instituto de Estudo do Mar Almirante Paulo Moreira Río de Janeiro, Brasil Herman Dantagnan Tito César de Almeida Universidad Católica de Temuco, Temuco, Chile Universidade do Vale do Itajaí, Itajaí, Brasil

Omar Defeo Nelson Díaz Dirección Nacional de Recursos Acuáticos, Montevideo Universidad de Chile, Santiago, Chile Uruguay Maria do Carmo Calijuri Enrique Dupré Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil Universidad Católica del Norte, Coquimbo, Chile

Rodolfo Elias Elaine Espino Barr Universidad Nacional de Mar del Plata, Mar del Plata Instituto Nacional de Pesca, Benito Juárez, México Argentina Carlos Espinoza Ana María Farías Instituto del Mar del Perú, Chucuito Callao, Perú Universidad Austral de Chile, Puerto Montt, Chile

Lidia Fuentes René Funes-Rodríguez Instituto Español de Oceanografía, Vigo, España Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas, La Paz, México

Horia Galea Carlos Gallardo Hydrozoan Research Laboratory, Tourves, Francia Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile

José Gallardo Orlando Garrido Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso, Chile Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile

Maria de los Ángeles Gasalla Claudio Gatica Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil Instituto de Investigación Pesquera, Talcahuano, Chile

Gabriel Genzano Alan Giraldo Universidad Nacional de Mar del Plata, Mar del Plata Universidad del Valle, Cali, Colombia Argentina Cristina Mabel Gualdoni Angel Guerra Universidad Nacional de Río Cuarto, Córdoba, Argentina Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, España

Manuel Haimovici Jorge Hansen Universidade Federal do Rio Grande, Río Grande, Brasil Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero Buenos Aires, Argentina Michel Hendrickx Patricio Hernáez Universidad Nacional Autónoma de México, Mazatlán, México Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica

Rodrigo Hucke-Gaete Christian Ibáñez Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile Universidad de Chile, Santiago, Chile

José Luis Iriarte Juan Carlos Jiménez-Muñoz Universidad Austral de Chile, Puerto Montt, Chile Universidad de Valencia, Valencia, España

Julio Lamilla Mauricio Landaeta Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile

Carlos Lira Cecilia Locascio Universidad del Oriente, Isla Margarita, Venezuela Universidad Nacional de Tucumán, Tucumán, Argentina

César Lodeiros Karin Lohrmann Instituto Oceanográfico, Cumaná, Venezuela Universidad Católica del Norte, Coquimbo, Chile

Laura López-Greco Enrique Lozano-Álvarez Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina Universidad Autónoma de México, Cancún, México

Antonio Luna Tomás Luppi Instituto Politécnico Nacional, Zacatenco, México Universidad Nacional de Mar de Plata, Mar de Plata, Argentina Gabriela Malanga Fernando Mantelatto Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas Universidade de Sāo Paulo, Sāo Paulo, Brazil Bariloche, Argentina André Marafon de Almeida Jorge Marcovechio Fundacāo Educacional de Regiāo de Jonville, Santa Catarina Instituto Argentino de Oceanografía, Buenos Aires, Argentina Brasil Alberto Martín Sergio Martorelli Universidad Simón Bolívar, Caracas, Venezuela Centro de Estudios Parasitológicos y de Vectores La Plata, Argentina Marianela Medina Andrés Milessi Universidad Arturo Prat, Iquique, Chile Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero Mar del Plata, Argentina Carlos Molinet Vivian Montecino Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile Universidad de Chile, Santiago, Chile

Carlos Moreno Adriana Muhlia Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, Sonora México Armando Mujica Roberto Neira Universidad Católica del Norte, Coquimbo, Chile Universidad de Chile, Santiago, Chile

Luciano Neves dos Santos Leyla Osman Universidade de Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile

Alvaro Palma Winston Palma Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile Universidad Arturo Prat, Iquique, Chile

Esperanza Parada Luis Pardo Universidad Católica de Temuco, Temuco, Chile Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile

Juan Peña Germán Pequeño Centro Torre La Sal, Castellón, España Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile

Carlos Perez Guido Plaza Universidad Federal de Pernambuco, Pernambuco, Brasil Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso Chile Ricardo Prego Mauricio Ramírez-Rodríguez Instituto de Investigaciones Marinas, Vigo, España Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas Playa Palo de Santa Rita, México Roberto Ramos Marco A. Retamal Universidad de Antofagasta, Antofagasta, Chile Universidad de Concepción, Concepción, Chile

Marcelo Rivadeneira James Robeson Universidad Católica del Norte, Coquimbo, Chile Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso Chile Ricardo Rojas Ana Roux Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero Chile Buenos Aires, Argentina Erich H. Rudolph Lilia M.A. Santos Universidad de Los Lagos, Osorno, Chile Universidade de Coimbra, Calçada Martim de Freitas, Portugal

José San Martín Pablo Scarabotti Universidad de Talca, Talca, Chile Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas Santa Fe, Argentina Marcelo Scelzo Héctor Sepúlveda Universidad Nacional del Mar del Plata, Mar del Plata Universidad de Concepción, Concepción, Chile Argentina José I. Sepúlveda Walter Sielfeld Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso Universidad Arturo Prat, Iquique, Chile Chile Luis Felipe Skinner Gustavo Manuel Somoza Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil Universidad Nacional de San Martín, Buenos Aires, Argentina

Maria Sol Souza Wolfgang Stotz Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas Universidad Católica del Norte, Coquimbo, Chile Bariloche, Argentina Sebastián M. Strauch Jaime Tapia Estación de Fotobiología Playa Unión, Chubut, Argentina Universidad de Talca, Talca, Chile

Marcos Tavares Martin Thiel Museo de Zoología de la Universidad de Sao Paulo Universidad Católica del Norte, Coquimbo, Chile Sao Paulo Brasil María Isabel Toledo Roberto Urrutia Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso Universidad de Concepción, Concepción, Chile Chile Bellineth Valencia Marco Vega Universidad del Valle, Cali, Colombia Universidad Santo Tomás, Iquique, Chile

Irma Vila Ingo Wehrtmann Universidad de Chile, Santiago, Chile Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica

Ernesto Weil Gabriel Yany Universidad Puerto Rico, Mayagüez, Puerto Rico Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso, Chile

Alejandro Yáñez Eleuterio Yáñez Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso, Chile

LATIN AMERICAN JOURNAL OF AQUATIC RESEARCH Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3) 2011

CONTENTS Research Articles

Marcelo Hernando, Gabriela Malanga, Susana Puntarulo & Gustavo Ferreyra Non-enzymatic antioxidant photoprotection against potential UVBR-induced damage in an Antarctic diatom (Thala- ssiosira sp.). Fotoprotección antioxidante no-enzimática contra el potencial daño inducido por UVBR en una diatomea antártica (Thalassiosira sp.)……………..…………………………....……………………………………………………………..397-408

Manuel de J. Acosta-Ruiz, J. Paniagua-Michel, J. Olmos-Soto & E. Paredes-Escalona Primer registro de la utilización de harinas de Salicornia bigelovii y Scomber japonicus en dietas prácticas para el cultivo súper-intensivo de camarón Litopenaeus stylirostris. First record on the use of Salicornia bigelovii and Scomber japonicus fishmeals as feed for Litopenaeus stylirostris under super-intensive farming.………………………………..……409-415

Miguel Avendaño, Marcela Cantillánez, Marcel Le Pennec, Carlos Varela & Carlos Garcias Distribución temporal de larvas de Mytilus chilensis (Hupé, 1954) (Mollusca: Mytilidae), en el mar interior de Chiloé, sur de Chile. Temporal distribution of larvae of Mytilus chilensis (Hupé, 1854) (Mollusca: Mytilidae), in the interior sea of Chiloé, southern Chile………………………………………………………………………………………………………………. 416-426

Roberto Ramos & Edemar Andreatta Requerimientos de proteína y energía bruta en juveniles de camarón rosado Farfantepenaeus paulensis (Pérez- Farfante, 1967) sometidos a diferentes salinidades. Gross protein and energy requirements for pink shrimp Farfante- penaeus paulensis (Pérez-Farfante, 1967) juvenile under different salinities……………….………………………………... 427-438

José Troncoso, Javier González, Jorge Pino, Kari Ruohonen, Adel El-Mowafi, José González, Gabriel Yany, Jorge Saavedra & Andrés Córdova Effect of polyunsatured aldehyde (A3) as an antiparasitary ingredient of Caligus rogercresseyi in the feed of Atlantic salmon, Salmo salar. Efecto del aldehído poli-insaturado (A3) como ingrediente antiparasitario de Caligus rogercresseyi en la alimentación de salmón del Atlántico, Salmo salar…………...…………………………………………………………...... ……439-448

Leonardo A. Abitia-Cárdenas, Felipe Galván-Magaña, Víctor H. Cruz-Escalona, Mark S. Peterson & Jesús Rodríguez-Romero Daily food intake of Kajikia audax (Philippi, 1887) off Cabo San Lucas, Gulf of California, Mexico. Tasa de consumo diario de alimento de Kajikia audax (Philippi, 1887) frente a Cabo San Lucas, golfo de California, México………...…..…449-460

Alexis Castillo & Jorge Valdés Contenido de metales en Cancer polyodon (Crustacea: Decapoda) en un sistema de bahías del norte de Chile (27°S). Metal contents in Cancer polyodon (Crustacea: Decapoda) in a bay system of northern Chile (27°S)…………….………461-470

Martín Varisco & Julio Vinuesa Reproductive biology of the spider crab Leucippa pentagona (Decapoda: Epialtidae), in Bustamante Bay, Argentina. Biología reproductiva del cangrejo araña Leucippa pentagona (Decapoda: Epialtidae), en Bahía Bustamante, Argentina ……..…………………………………………………………………………………………………………………………………...471-480

Mariano H. Tonini & Elbio D. Palma Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos argentinos forzados por mareas y vientos. Barotropic response of north Patagonian gulfs in Argentina to tidal and wind forcing…………………………………….….………………………..…481-498

Marcela Cantillánez, Miguel Avendaño, Manuel Rojo & Alberto Olivares Parámetros reproductivos y poblacionales de Thais chocolata (Duclos, 1832) (Gastropoda, Thaididae), en la reserva marina La Rinconada, Antofagasta, Chile. Reproductive and population parameters of Thais chocolata (Duclos, 1832) (Gastropoda, Thaididae) in La Rinconada marine reserve, Antofagasta, Chile……...……………………….…...…….…… 499-511

Pablo A. Oyarzún, Jorge E. Toro, Roberto Jaramillo, Ricardo Guiñez, Carolina Briones & Marcela Astorga Ciclo gonadal del chorito Mytilus chilensis (Bivalvia: Mytilidae) en dos localidades del sur de Chile. Gonadal cycle of the mussel Mytilus chilensis (Bivalvia: Mytilidae) at two localities in southern of Chile…...………………………..…..….... 512-525

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María V. Panebianco, María F. Negri, Sandra E. Botté, Jorge E. Marcovecchio & Humberto L. Cappozzo Metales pesados en el riñón del delfín franciscana, Pontoporia blainvillei (Cetacea: Pontoporiidae) y su relación con parámetros biológicos. Heavy metals in kidney tissues of Franciscana dolphin, Pontoporia blainvillei (Cetacea: Pontoporiidae), and their relation with biological parameters……………...………...... 526-533

Rosario Pacheco, Felipe Ascencio, Martha Zarain, Gracia Gómez & Ángel Campa Enhancement of superoxide dismutase and catalase activity in juvenile brown shrimp, Farfantepenaeus californiensis (Holmes, 1900), fed β-1.3 glucan vitamin E, and β-caroteneand infected with white spot syndrome virus. Incremento de la actividad superóxido dismutasa y catalasa en juveniles de camarón café Farfantepenaeus californiensis (Holmes, 1900) alimentados con β-1,3 glucano, vitamina E y β-caroteno e infectados con el virus de la mancha blanca….……….………534-543

Yoanna Eissler, María Soledad Pavlov, Pablo Conejeros, Juan Carlos Espinoza & Juan Kuznar Detection and quantification of Chilean strains of infectious pancreatic necrosis virus by real-time RT-PCR assay using segment B as target. Detección y cuantificación de cepas chilenas del virus de la necrosis pancreática infecciosa por medio de la técnica de RT-PCR en tiempo real usando el segmento B como objetivo…………..……..………….……….. 544-552

Gabriel Genzano, Diego Giberto & Claudia Bremec Benthic survey of natural and artificial reefs off Mar del Plata, Argentina, southwestern Atlantic. Estudios del bentos de arrecifes naturales y artificiales de Mar del Plata, Argentina, Atlántico sudoccidental.…...... …553-566

Ramón Ahumada, Anny Rudolph, Elizabeth González, Gary Fones, Gonzalo Saldías & Ramón Ahumada-Rudolph Dissolved trace metals in the water column of Reloncaví Fjord, Chile. Metales trazas disueltos en la columna de agua en el fiordo de Reloncaví, Chile ……….………………………………………..…………………...…………………………….…...567-574

Oscar González & Ingo S. Wehrtmann Postlarval settlement of spiny lobster, Panulirus argus (Latreille, 1804) (Decapoda: Palinuridae), at the Caribbean coast of Costa Rica. Asentamiento postlarval en la langosta espinosa, Panulirus argus (Decapoda: Palinuridae) en la costa Caribe de Costa Rica……...... 575-583

Oscar Zúñiga, Alberto Olivares & Ingrid Torres Evaluación del crecimiento del pulpo común Octopus mimus del norte de Chile alimentado con dietas formuladas. Growth evaluation of octopus (Octopus mimus) from northern Chile fed with formulated diets...... 584-592

Short Communications

Enrique Hauenstein, Fabiola Barriga & Patricio de los Ríos-Escalante Macrophytes assemblages in mountain lakes of Huerquehue National Park (39ºS, Araucanía Region, Chile). Ensambles de macrófitas en lagos de montaña del Parque Nacional Huerquehue (39°S, Región de la Araucanía, Chile)……..…....593-599

Marco Antonio Vega Uso de la morfometría de las mandíbulas de cefalópodos en estudios de contenido estomacal. Use of morphometry of cephalopod beaks in stomach content studies………...…………………………………………………………………….…... 600-606

Héctor Flores & Jovanka Rendíc Conducta alimenticia, supervivencia y crecimiento de juveniles silvestres de Graus nigra Philippi, 1887 en cautiverio (Perciformes: Kyphosidae). Feeding behavior, survival, and growth of wild Graus nigra Philippi, 1887 juveniles in captivity (Perciformes: Kyphosidae) ………...………………………………………………….…………………..………………….……. 607-612

Guillermo L. Guzmán & Javier Sellanes Spongicoloides sp. aff. a Spongicoloides galapagensis (Decapoda: Stenopodidea: Spongicolidae): una nueva especie para la carcinofauna chilena y primer registro de un estenopodido en aguas del margen continental de Chile. Spongicoloides sp. aff. to Spongicoloides galapagensis (Decapoda: Stenopodidea: Spongicolidae): a new species for Chilean carcinofauna and the first record of a Stenopodid for the Chilean margin………...………..…………………………….…... 613-616

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Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 397-408, 2011 UVBR-induced damage in Thalassiosira sp. 397 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-1

Research Article

Non-enzymatic antioxidant photoprotection against potential UVBR-induced damage in an Antarctic diatom (Thalassiosira sp.)

Marcelo Hernando1, Gabriela Malanga2, Susana Puntarulo2 & Gustavo Ferreyra3,4 1Facultad de Medicina, Universidad de Morón, Cabildo 134 (1708), Buenos Aires 2Physical Chemistry-PRALIB, School of Pharmacy and Biochemistry University of Buenos Aires, Junín 956, CP 1113, Buenos Aires, Argentina 3Institut des Sciences de la Mer (ISMER) 310 allée des Ursulines, Rimouski (Qc.), G5L 3A1, Canadá 4Instituto Antártico Argentino, Cerrito 1248, C1010AAZ Buenos Aires, Argentina

ABSTRACT. In January 1999, unialgal cultures of the diatom Thalassiosira sp., solate from natural phyto- plankton assemblages from Potter Cove, Antarctica, were exposed to solar ultraviolet radiation (UVR, 280- 400 nm) in order to study the long-term acclimation of this species. Ultraviolet radiation B (UVBR, 280-315 nm) inhibited the growth rate during the first and second days of exposure. No UVBR inhibition was observed on the third day. The initial content of α-tocopherol (13 pmol (104 cell)-1) showed a marked decrease during the exponential growth phase (4 pmol (104 cell-1) by day 3). The initial content of β-carotene (3 pmol (104 cell)-1) did not show significant differences over time in cells exposed to UVBR. Two mycosporine-like amino acids (MAAs) were identified: porphyra-334 and shinorine. Cellular concentrations of MAAs increased significantly on days 2 and 3, and exposure of the algae to UVBR significantly enhanced this value. The relative importance of MAAs concentration was significant (P < 0.05) in relation to the α-tocopherol content. A positive correlation was shown between cellular MAAs concentration and growth rate. Our results suggest that photoprotection against UV-induced damage is characterized by short-term consumption of α-tocopherol and longer-term synthesis of MAAs. The UVBR damage/repair ratio during long-term exposure involves the combined action of several endogenous factors within the cell, with MAAs synthesis being the most effective factor related to photoprotection. Keywords: β-carotene, α-tocopherol, growth rate, diatoms, MAAs, photoprotection, Antarctica.

Fotoprotección antioxidante no-enzimática contra el potencial daño inducido por UVBR en una diatomea antártica (Thalassiosira sp.)

RESUMEN. Durante enero 1999, cultivos unialgales de una diatomea Thalassiosira sp., aislada de poblaciones fitoplanctónicas naturales de Caleta Carlos Potter, Antártida, fueron expuestos a radiación solar ultravioleta (UVR, 280-400 nm) con el objetivo de estudiar su aclimatación a largo plazo. La radiación ultravioleta B (UVBR, 280-315 nm) inhibió la tasa de crecimiento durante el primer y segundo día de exposición. No se observó inhibición por UVBR durante el tercer día. El contenido inicial de α-tocopherol (13 pmol (104 cel)-1) mostró una marcada disminución durante la fase de crecimiento exponencial (4 pmol (104 cel)-1 al día 3). El contenido inicial de β-caroteno (3 pmol (104 cel)-1) no mostró diferencias significativas entre días en células expuestas a UVBR. Se identificaron dos aminoácidos parecidos a micosporina (MAAs), porfira-334 y shinorina. Las concentraciones celulares de MAAs mostraron aumentos significativos en los días 2 y 3, que resultaron mayores cuando las algas fueron expuestas a UVBR. La importancia relativa de la concentración de MAAs fue significativa (P < 0.05) en relación al contenido de α-tocopherol. Se encontró una relación positiva entre la concentración celular de MAAs y la tasa de crecimiento. Estos resultados sugieren que la fotoprotección contra el daño inducido por UV está caracterizado por un consumo a corto plazo de α- tocopherol y una síntesis de MAAs a largo plazo. El balance UVBR daño/reparación a largo plazo, compromete la acción combinada de varios factores celulares endógenos, siendo la síntesis de MAAs el factor más efectivo relacionado con la fotoprotección. Palabras clave: β-caroteno, α-tocoferol, tasa de crecimiento, diatomeas, MAAs, fotoprotección, Antártida. ______Corresponding author: Marcelo Hernando ([email protected]) 398 Lat. Am. J. Aquat. Res.

INTRODUCTION oxide radical, hydroxyl radical and hydrogen peroxide (Ichiki et al., 1994). One of the possible mechanisms Increased levels of UVBR reach the Earth’s surface, that could counteract the damage caused by UVBR particularly in Polar region, due to the anthropogenic induced oxidative stress is the synthesis of both depletion of the stratospheric ozone layer (Frederick & enzymatic and non-enzymatic antioxidants (Davidson, Lubin, 1988; Madronich, 1993). The identification of 1998; Niyogi, 1999). The non-enzymatic antioxidants repair and protective mechanisms that may allow are generally small molecules, such as ascorbate and Antarctic phytoplankton species to survive and glutathione acting in the aqueous phase, whereas the reproduce under natural conditions of ultraviolet lipophilic antioxidants (such as α-tocopherol and β- radiation (UVR, 280-400 nm) and particularly under carotene) are active in the membrane environment. increased ultraviolet-B radiation (UVBR, 280-315 The hydrophilic ascorbate and the lipophilic nm) flux scenarios (Lubin et al., 1989) is a critical tocopherol might be effective in modulating tissue issue. UVR can cause significant damage to a variety injury by predominantly reacting chemically with free of cell targets. However, growth and biomass radicals (e.g., alkoxyl and peroxyl radicals) whereas accumulation will result from the complex interactions the predominant photoreaction of the lipophilic ß- between the harmful direct and indirect effects of carotene might be the scavenging of excited species UVR, and a series of counteracting repair mechanisms such as singlet oxygen and triplet states. Thus, the (Lesser et al., 1994; Bischof et al., 2000). antioxidant action of these compounds in vivo is One of the main difficulties of evaluating the different qualitatively and quantitatively and depends potential ecological impact of increased UVBR on on the type of photo-oxidative stress imposed (Fuchs, natural phytoplankton is that UVR sensitivity is 1998). species specific (Hannach & Sigleo, 1998; Hernando The negative effects of UVR are also minimized & San Román, 1999; Hernando et al., 2006). through the presence of screening compounds. The Prymnesiophytes and dinoflagellates are often most studied of these compounds are mycosporine- considered more UVR tolerant groups (Neale et al., like amino acids (MAAs), which have been found in 1998a). Diatoms, which in polar region often many marine and freshwater algae (Karentz et al., dominate algal blooms mainly in spring, show a wide 1991; Banaszak, 2003). MAAs have been shown to be range of responses to UVR exposure. Furthermore, an effective protection mechanism (Neale et al., centric diatoms seem to be more UVR-resistant than 1998a), and their synthesis was reported for both, pennate diatoms, after a suitable acclimation period natural populations and cultures of phytoplankton (Helbling et al., 1996). Acclimation rates vary with (Helbling et al., 1996, Zudaire & Roy, 2001; species (Hannach & Sigleo, 1998), but also with Hernando et al., 2002; Callone et al., 2006). However, environmental conditions, such as the light history of the synthesis of MAAs is not a general response, and the cells (Neale et al., 1998b), temperature (Roos & several species do not show an increase in the content Vincent, 1998) and nutrient availability (Döhler, of these compounds even after several weeks of 1997). These factors may affect the rate of synthesis exposure to increased UVR (Villafañe et al., 2000). of photoprotective compounds as well as the responses The aim of this work was to study the antioxidant of other UVR protective strategies (Roy, 2000). and photoprotective responses of the Antarctic diatom UVR has been shown to be very effective in (Thalassiosira sp.) to UVBR, after exposure to surface inducing lipid peroxidation of biological membranes solar radiation under culture conditions. The relative (Takeuchi et al., 1995; Hideg & Vass, 1996), contribution to the total protection capacity of MAAs, polyunsaturated fatty acids (Yamashoji et al., 1979) α-tocopherol and β-carotene was analyzed. and phospholipid liposomes (Pelle et al., 1990). Moreover, UVBR can destroy the natural lipid soluble antioxidants and promote the formation of lipid MATERIALS AND METHODS peroxidation products (Salmon et al., 1990; Malanga & Puntarulo 1995; Estevez et al., 2001). On the other Experimental design hand, several biological effects of UVBR involve The experiments were carried out in 1999 at Potter endogenous photosensitization and the formation of Cove (South Shetland Islands, Antarctica, 62°14'S, reactive oxygen species (Martin & Burch, 1990). 58°38'W) (Fig. 1) during the summer (January). There are a variety of sensitizers within cells which Surface water samples were collected with a five-liter absorb UVBR. Interaction between excited sensitizers Niskin bottle and maintained in the laboratory at 2°C. and triplet oxygen, produces active oxygen stressor Thalassiosira sp. single cells were isolated with intermediates consisting of singlet oxygen, super- micropipettes using an inverted microscope, and UVBR-induced damage in Thalassiosira sp. 399

Figure 1. Map showing the location of Potter Cove (62º14´S, 58º38´W) in relation to King George Island and the Antarctic Peninsula. The filled circle indicates the sampling site. Taken from Schloss (1997). Figura 1. Mapa mostrando la ubicación de la Caleta Potter (62º14'S, 58º38'W), Isla Rey Jorge y la Península Antártica. El círculo negro indica el sitio de muestreo. Tomado de Schloss (1997). inoculated into 200 mL flasks with 0.7 µm filtered The initial concentrations of cells were on the same seawater plus sterile F/2 culture medium (10 mL L-1 of order of magnitude as those reported previously seawater) (Guillard, 1975). Cultures were grown at (Zudaire & Roy, 2001; Leu et al., 2006; Marcoval et 210 µmol m-2 s-1 Photosynthetically Available al., 2007). The sterile culture medium was added to Radiation (PAR, 400-700 nm) and exposed to ´cool- the different treatments at time 0 (t0) of the white´ fluorescent tubes on 15/9 h light/dark periods at experiments and after 3 days of exposure. Sub- 3ºC. Prior to the experiments and once exponential samples of 80 mL were taken daily at 09:00 AM to growth was reached, aliquots of the mono-specific determine chlorophyll-a (Chl-a) concentrations, culture were inoculated into a series of 1000 mL MAAs, cell number and the content of α-tocopherol vessels covered with a Mylar foil (DuPont, which has and β-carotene. 50% transmission at 316 nm), allowing the samples to receive only ultraviolet A radiation (UVAR, 315-400 Determination of Chl-a and cell counting nm) and PAR. The algae were pre-adapted to solar For Chl-a analyses, 20 mL water were filtered in to radiation in an outdoor water bath with flowing Whatman fiberglass filters (GF/F, 25 mm) followed seawater maintaining a temperature between 1 to 2ºC by extraction of the pigments in absolute methanol for 10 days, from December 26, 1998 to January 4, (Holm-Hansen & Riemann, 1978). Sub-samples for 1999. After this period, the cultures were transferred cell counts were kept in dark bottles and fixed with to six 1000 mL quartz vessels and exposed to two formalin previously neutralized with sodium borate natural irradiance treatments: without UVB (final concentration 0.4% w/v). Cells were enumerated (PAR+UVAR) and with UVB (PAR+UVAR with a microscope using a Sedgwick-Rafter counting +UVBR). For the without UVB treatment, the bottles slide according to Villafañe & Reid (1995). were covered with Mylar foil (Hernando & San Román, 1999). Three replicate samples were used for Irradiance measurements each treatment. The algae were exposed to solar Incident solar radiation was monitored continuously radiation in an outdoors water bath with flowing during the experiment using a spectroradiometer seawater to maintain the temperature between 1-2ºC. (model GUV 510, Biospherical Instruments, Inc.), 400 Lat. Am. J. Aquat. Res.

which records irradiances at four wavelengths in the Solvent B (methanol: acetonitrile: 0.2% acetic acid, ultraviolet region (305, 320, 340 and 380 nm), and 25:25:50) at a flow rate of 1.0 mL min–1. Individual PAR. Data were recorded every minute at a site peaks were identified by their online absorption located close to the experimental setup. The equation spectra, retention time and co-chromatography with from Orce & Helbling (1997) was used for calculating authentic standards isolated from the red algae UVBR and UVAR doses expressed in kJ m-2. Porphyra sp. For quantification of MAAs, three daily replicate Growth measurements sub-samples were extracted for two hours in 7 mL of Cell instantaneous growth rate was determined methanol at 8ºC. After extraction, samples were according to the following equation, centrifuged and the supernatant was scanned from 250 µ = ln (N1/Nn-1) /t1 to 750 nm with a Shimadzu (model UV-1203) -1 spectrophotometer. For each spectrum, a peak analysis where µ is a specific rate constant (day ), N1 is the was performed using appropriate software to cell concentration at the time of the measurement, Nn-1 is the cell concentration at the previous time period, determine the height of the peak in the UVR region. Considering that both MAAs (Shinorine and and t1 is the time (days) between both measurements. Porphyra-334) showed a maximum optical density Lipid soluble antioxidants (OD) at 334 nm (Takano et al., 1979; Tsujino et al., For identification of antioxidants 20 mL samples were 1980) this wavelength was selected from taken daily and filtered onto Whatman GF/F filters quantification of the UV-absorbing compounds. The and frozen (-20°C) until the time of analysis. The concentration of MAAs was expressed as the peak content of α-tocopherol and β-carotene in the cell height at 334 nm (in mm) per cell concentration, homogenates was quantified by reverse-phase HPLC according to Dunlap et al. (1995). with electrochemical detection using a Bioanalytical Statistical analyses Systems LC-4C amperometric detector with a glassy carbon working electrode at an applied oxidation Repeated measures ANOVA (RMANOVA) were potential of 0.6 V (Desai, 1984). Extraction from the performed (Statistica, version 5.1) to determine the samples was performed with 1 mL of methanol and 4 significance of the differences observed for the mL of hexane. After centrifugation at 600 g for 10 abundance, cell number, Chl-a, growth rate, α- min, the hexane phase was removed and evaporated to tocopherol and β-carotene in each treatment. Normality was checked using a one-sample dryness under N2. Extracts were dissolved in methanol:ethanol (1:1 v/v) and injected for HPLC Kolmogorov-Smirnov test, whereas the sphericity analysis: d, l- α-tocopherol from synthetic phytol assumption that concerns variance homogeneity was (Sigma) and β-carotene were used as standards. checked using Mauchley´s test. When such requirements were not satisfied, a standard MAAs measurements transformation of the data was applied (1/square root For identification of MAAs, 10-30 mL sub-samples on α-tocopherol and β-carotene data). The days of were filtered onto Whatman GF/F filters and frozen exposure and the treatment were the factors (-20°C). Filters were extracted with a Vibra Cell probe considered. A Tukey test was additionally done to sonicator (Sonics & Materials; 1 min, 100 W pulse determine the differences in each factor. When mode, 0ºC) into 4 mL 100% HPLC grade methanol. interaction was significant or the assumptions of The extracts were filtered (Whatman GF/F) and dried sphericity were not satisfied, a one factor ANOVA using a centrifugal vacuum evaporator (Centrivap, was performed (Scheiner & Gurevitch, 2001). Labconco, Co.). The residue was redissolved in 500 Multiple regression was used to study the relationship μL water and vortexed for 30 s. After passing through between α-tocopherol and MAAs (independent a 100 kDalton ultrafilter (Ultraspin™), samples were variables) and the growth rate (dependent variable) of analysed by HPLC according to the method of Carreto Thalassiosira sp. et al. (2002). Briefly, the individual MAAs were separated by reverse phase gradient elution on an RESULTS Alltima (Alltech) C18, 5 µm column (4.6 mm i.d.×150 mm length) protected by its own Alltech guard The surface daily doses of UVBR, UVAR and PAR column (4.6 mm i.d.×20 mm length) and incubated to both during the study and the pre-exposure period, 30°C. The gradient included an initial isocratic hold of showed variation (Orce & Helbling, 1997) (Fig. 2). 8 min with 100% Solvent A (0.2% acetic acid) During the period of exponential growth, the average followed by a 12 min linear gradient from 0 to 40% of daily doses from January 4 to 8, 1998 were: 49, 1110, UVBR-induced damage in Thalassiosira sp. 401

Figure 2. Variations in UVR doses and PAR at Potter Cove from December 23, 1998 to January 9, 1999. a) UVBR (280- 315 nm) and UVAR (320-400 nm) in kJ m-2, b) PAR doses (400-700 nm), in kJ m-2. The line (⎯) shows total UVAR, (--) shows data of UVAR under de experimental conditions (experimental doses at the first day are lower than total doses considering that the experiment started at 09:00 AM), ( ) shows total UVBR and ( ) shows data of UVBR under de experimental conditions. Figura 2. Variaciones en la dosis de radiación UV en la Caleta Potter, del 23 de diciembre 1998 al 9 de enero de 1999. a) UVBR (280 a 315 nm) y UVAR (320-400 nm), en kJ m-2, b) dosis PAR (400-700 nm), en kJ m-2. La linea (⎯) muestra la radiación UVA total, (----) muestra los datos de UVAR en condiciones experimentales (las dosis experimentales durante el dia inicial son menores a las dosis totales ya que el experimento se inicia a las 09:00 AM), ( ) muestra la radiación UVB total y ( ) muestra los datos bajo condiciones experimentales. and 10300 kJ m-2 for UVBR, UVAR, and PAR, The content of α-tocopherol showed a significant respectively. The ozone concentration showed an decrease as compared to the beginning of the average value of 316 ± 10 D.U. The data variability experiment over the studied period, both after was primarily due to changes in cloud cover. exposure to UVB radiation and without UVB After the second day of acclimation to exposure to treatment. However, the values were significantly radiation without UVB, the cell number of the culture lower than those recorded after exposure to radiation was significantly increased, and this increase without UVB at day 5 (Fig. 4a). When UVBR was continued up to day 5 (Fig. 3a). In contrast, biomass excluded, the content of α-tocopherol reached 4 -1 accumulation in the UVB treatment started after a maximum values of approximately 8 pmol (10 cell) third-day and continued until day 5. The UVB (Fig. 4a). No significant differences were observed treatment showed significant differences with the between days in the content of β-carotene on algae without UVB treatment during days 2-4. Cell numbers exposed to UVBR or to radiation without UVB (Fig. in the without UVB treatments were 45 and 27% 4b). The content of β-carotene reached a maximum 4 -1 higher than in the UVB treatment by day 2 and 4, value of approximately 4 pmol (10 cells) (Fig. 4b). respectively (Fig. 3a). Chl-a content in the cultures The chromatogram of the cell extract of the diatom showed the same profile (Fig. 3a inset). Thalassiosira sp. showed a simple MAAs profile (Fig. During the first two days of exposure, growth rates 5). Although diatom species generally contain low of the cells subjected to UVB exposure were concentrations of MAAs, some species are reported to significantly inhibited as compared to the cells without lack MAAs (Riegger & Robinson, 1997; Jeffrey et al., UVB treatment (Fig. 3b). At day 3, the growth rate in 1999; Laurion et al., 2003). In coincidence with cells exposed to UVB treatment was significantly previous reports (Riegger & Robinson, 1997; higher than those grown without UVB exposure. No Hernando et al., 2002) Thalassiosira sp. showed high significant differences in growth were observed amounts of two MAAs, porphyra-334 and shinorine. between treatments from day 4 to the end of the study. The concentration of porphyra-334 exceeded that of 402 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Figure 3. Time course evolution of the culture assessed as: a) cellular density expressed as number of cells mL-1. Inset: time course evolution of the culture assessed as Chl-a biomass expressed as ug L-1, b) Exponential growth rate of Thalassiosira sp. exposed to natural solar radiation over 5 days. Open bars () represent the parameters in algae cultures exposed to the UVB treatment, and dark bars (▒) represent the values in cells exposed to the without UVB treatment. Vertical bars represent the mean ± standard deviation. * Significantly different from growth rate at the same day. Tuckey Test, P < 0.05. ** Significantly different from growth rate at the same day. Tuckey Test, P < 0.01. Figura 3. Secuencia temporal del cultivo celular expresado en: a) la densidad celular como número de células mL-1. Inserto: secuencia temporal del cultivo celular evaluado como biomasa por Chl-a expresado en ug L-1, b) Tasa de crecimiento exponencial de Thalassiosira sp., expuesta a la radiación solar natural durante 5 días. Las barras abiertas () representan los parámetros en cultivos de algas expuestas al tratamiento UVB, y las barras oscuras (▒) representan los valores en células expuestas al tratamiento sin UVB. Las líneas verticales representan la media ± desviación estándar. * Significativamente diferente para la tasa de crecimiento en el mismo día. Test de Tuckey, P < 0,01).** Significa- tivamente diferente para la tasa de crecimiento en el mismo día. Test de Tuckey, P < 0,01.

Figure 4. Effect of UVBR on content of lipid soluble antioxidants as a function of exposure time: a) α-tocopherol, b) ß- carotene. Open bars () represent the parameters in algae cultures exposed to the UVB treatment, and dark bars (▒) represent the values in algae cells exposed to the without UVB treatment. Vertical bars represent the mean ± standard deviation. ** Significantly different from growth rate at the same day. Tuckey Test, P < 0.01. Figura 4. Efecto de la UVBR sobre el contenido de antioxidantes liposolubles en función del tiempo de exposición: a) α- tocoferol, b) ß-caroteno. Las barras abiertas () representan los parámetros en cultivos de algas expuestas al tratamiento UVB, y las barras oscuras (▒) representan los valores en células de algas expuestas al tratamiento sin UVB. Las líneas verticales representan la media ± desviación estándar. ** Significativamente diferente para la tasa de crecimiento en el mismo día. Test de Tuckey, P < 0,01. UVBR-induced damage in Thalassiosira sp. 403

Figure 6. Concentration of MAAs after radiation Figure 5. Typical chromatogram of cell extracts of the treatments, normalized to total cell numbers. Open bars diatom Thalassiosira sp. Peak 1 corresponds to () represent the parameters in algae cultures exposed to shinorine, and peak 2 to porphyra-334. Pigments the UVB treatment, and dark bars (▒) represent the identification was performed by diode array detection values in algae cells exposed to the without UVB (DAD) at λ = 334 nm. treatment. Vertical bars represent the mean ± standard Figura 5. Cromatograma típico de extractos celulares de deviation. * Significantly different from growth rate at la diatomea Thalassiosira sp. Máximo de elución 1 the same day. Tuckey Test, P < 0.05. ** Significantly corresponde a shinorina, y el máximo de elución 2 a different from growth rate at the same day. Tuckey Test, porphyra-334. La identificación de los pigmentos fue P < 0.01. realizada vía detección por arreglo de diodos a λ = 334 Figura 6. Concentración de MAAs, normalizada por el nm. número de células totales frente los tratamientos de radiación. Las barras abiertas () representan los

parámetros en cultivos de algas expuestas al tratamiento shinorine by approximately 9 times. The cellular UVB, y las barras oscuras (▒) representan los valores en concentration of MAAs (estimated spectropho- células de algas expuestas al tratamiento sin UVB. Las 6 -1 tometrically as OD (10 cells) ) showed a significant líneas verticales representan la media ± desviación increase as compared to control values until day 3. estándar. * Significativamente diferente para la tasa de Upon day 2 and 3 the content of MAAs in algae crecimiento en el mismo día. Test de Tuckey, P < 0,05. exposed to UVB treatment was higher than in the cells ** Significativamente diferente para la tasa de subjected to treatments without UVB (P < 0.01) (Fig. crecimiento en el mismo día. Test de Tuckey, P < 0,01. 6). Considering the relationship between α-tocopherol UVR impact on the phytoplankton community and MAAs and the growth rate, the regression depends on the radiation levels to which algae are coefficients corresponding to the UVB treatment were exposed, their specific tolerance and their ability to markedly different (P < 0.05). MAAs presented reduce the damage (Roy, 2000). There are several significant partial correlation coefficients (P < 0.05), mechanisms that act over longer periods of time (i.e., while no significance was observed for α-tocopherol. days, weeks) that allow phytoplankton to acclimate, On the other hand, no significant correlations were and thus minimize the negative effects caused by the found between both defense compounds and growth exposure to those short wavelengths (Roy, 2000; rate for cells exposed to radiation without UVB (P > Banaszak, 2003). Long-term acclimation mechanisms 0.05), but a significant regression for MAA was to UVR of phytoplankton cells essentially include observed. physiological adaptations, such as the synthesis of protective UV-absorbing compounds (Helbling et al., DISCUSSION 1996; Zudaire & Roy, 2001). Our data on Thalassiosira sp. behavior are in agreement with The results presented here suggest the presence of a previous field observations made in Potter Cove combined action against UV-induced damage, (Ferreyra et al., 1998), which showed a significant characterized by a short-term consumption of α- positive correlation between UVBR and MAAs tocopherol and a long-term synthesis of MAAs. concentration Hernando et al. (2002) showed the algae 404 Lat. Am. J. Aquat. Res.

capacity to synthesize photoprotective compounds in a antarctica var. borealis, exposed to high UV time scale (hours), which reasonably fits the time scale conditions. The degradation of D1 protein and of changes in irradiance in Antarctica. therefore degradation of chlorophyll would produce The data presented here indicated that MAAs nitrogen released that could then be used to synthesize concentration per cell of Thalassiosira sp. was MAAs. Phytoplankton repair UV-induced damage significantly higher in the UVB treatment on day 3 using several mechanisms, many of which involve N2- (Fig. 6a), when growth inhibition was not observed. requiring enzymes (Roy, 2000). The Biological Accordingly, Leu et al. (2006) showed an increase in Weighting Functions (BWFs) predict that increased the ratio of the photoprotective pigments diadino- UVBR due to ozone depletion would cause a more xanthin and diatoxanthin/Chl-a content during days 0 than 1.5-fold greater additional inhibition of N2- to 7 in an Arctic diatom Thalassiosira antarctica var. limited compared to nutrient-sufficient estuarine borealis exposed to UV radiation. In our study, a dinoflagellates and Akashiwo sanguinea (= Gymno- significant decrease was observed in the MAA dinium sanguineum) and Gymnodinium (= Gyrodi- concentration by days 4 and 5, however, there was no nium) cf. instriatum (Litchman et al., 2002). The growth inhibition throughout the time of exposure. importance of N2 availability to many mechanisms of The reasons for the strong reduction in MAAs are not defense and repair of UV effects is noteworthy due to clear but may be related to the energetic cost required the widespread N2 limitation is in marine waters for the long-term synthesis of these compounds, (Falkowski & Raven, 1997). reducing the energy available for growth and cell UVBR exposure has been demonstrated to division (Zudaire & Roy, 2001; Hernando et al., stimulate the generation of reactive oxygen species 2002). MAAs seems to play a significant role in the that could be responsible for the effects of UVBR on photoprotection of Antarctic phytoplankton since cell membranes (Predieri et al., 1995). The connection Thalassiosira sp. cultures showed an initial period of between oxidative damage on the one hand, and growth inhibition and the rate of synthesis of MAAs antioxidant defense mechanisms on the other, has (principally Porphyra-334) was detectable in all the been described in both, animal and plant cells exposure regimes (with UVBR, or without UVBR or (Kingston-Smith & Foyer, 2000). Consequently, in all the irradiance spectrum) in the short-term experiment (12 h) and during the 2 initial days of the our study, lipid soluble antioxidant content was long-term experiment (Hernando et al., 2002). evaluated. No significant differences were observed between days in the content of β-carotene in The diatom Thalassiosira sp. is a commonly Thalassiosira sp. exposed to radiation without UVB occurring marine Antarctic diatom which may occasionally bloom during early summer, thus this (UVAR+PAR). The content of the β-carotene in the species would be able to naturally cope with UVBR without UVB treatment was lower than the α- generating defense pigments in the time scale of tocopherol content tested. Besides, it did not show any hours-days, which fits reasonably with the time scale differences between days or treatments (P > 0.05). of changes in irradiance and vertical mixing. These However, a significant decrease on the content of α- data support previous field observations made in tocopherol in the UVB exposed cells during the entire Potter Cove (Ferreyra et al., 1998), which show a experiment was observed. The decrease in α- significant positive correlation between UVB tocopherol content as compared to the initial day of irradiance and MAAs concentration present in the exposure, suggests an active generation of active natural phytoplankton community within the time oxidant species during the culture growth, leading to scale of a day. In our study, the decrease in Chl-a the consumption of the antioxidant. This observation content after UVB exposure (Fig. 3a, insert) is could explain the minimum reduction on the growth consistent with the hypothesis that under UVBR stress rate as the result of a large decrease of the α- conditions, there is an active down regulation of tocopherol content in Thalassiosira sp. cells. In photosynthesis in the cells for achieving protection addition, the growth rate was significantly higher (Malanga et al., 1997). PSII is one of the main targets during day 3 in algae exposed to UVBR, as compared likely to be affected by UVR (Melis et al., 1992), and several sites might be susceptible to damage (Bumann to time 0 values, suggesting that cells were able to & Oesterhelt, 1995) in association to the D1 protein, cope with UVBR damage, and that the only significant which connects the primary electron donors with the effect was the delay in the timing of the triggering of active PSII receptors. Leu et al. (2006) reported a the exponential phase of growth. Similar acclimation decrease in optimum quantum yield of PSII between to UV radiation was reported in Thalassiosira day 6 and 15 in the Arctic diatom Thalassiosira antarctica var. borealis after 15 days of exposure to UVBR-induced damage in Thalassiosira sp. 405

UVBR (Leu et al., 2006); as well as in a Chlorophyte with high light stress (Finkel et al., 2010). The results from Antarctica (after 14 days) (Lesser et al., 2002). seem to indicate that if phytoplankton remains for a However, the simultaneous action of other defense sufficiently long period in a shallow upper mixed mechanisms may help the cells cope with UVR layer, the cellular concentrations of MAAs should be damage, like the synthesis of MAAs. Zudaire & Roy high and chlorophyll low. Consequently, these cells (2001) postulated that the long-term response of will be more photoprotected against UVBR than those Antarctic Thalassiosira weissflogii to UVR involves present deeper in the water column. Such cells, when both a short-term activation of the xanthophyll cycle exposed to mixing, will receive higher irradiances followed by a long-term synthesis of MAAs. It cannot when transported to the surface and might be severely be ruled out the contribution of other protecting inhibited by UVR. While the capacity for acclimation mechanisms such as an active xanthophyll cycle or seems high, sudden light exposure after a long period self-shading as the cultures grew. In fact, the of low light appears to affect quality more than xanthophylls cycle has been shown to be an effective quantity, with PAR having high impact on these protective mechanism in the diatom Thalassiossira changes too (Leu et al., 2006). weisflogi (Zudaire & Roy, 2001). Considering the A significant result from this work is that UVBR- possible effect of self-shading (Garcia-Pichel, 1994), induced damage affected the triggering of exponential the growth curves had a plateau after the exponential growth, but neither affects the final biomass growth. At this point (i.e., end of the exponential accumulation nor the growth rate during the growth) self-shading might have a role in protecting exponential phase. Overall, our results support the the cells as was seen in studies carried out with the idea that the UVBR damage/repair balance involves the combined action of several endogenous cellular cyanobacterium Arthorspira platensis (Wu et al., factors within the cell, with MAAs synthesis being the 2005). Nevertheless, it has been showed that for most effective factor related to photoprotection in diatom concentrations of approximately 105 cells -1 association with an initial consumption of α- mL , the self-shading mechanism had an insignificant tocopherol, for the particular case of the studied role (Marcoval et al., 2007). The cellular concen- species. tration in the study presented here was approximately 2 -1 8 x 10 cells mL , and the microalgae biovolume was ACKNOWLEDGMENTS close to those values reported by Marcoval et al. (2007). We would especially like to thank Oscar González and Leonardo Cantoni, from the Antarctic Institute of CONCLUSIONS Argentina, for fieldwork and laboratory support at Jubany station. Our thanks also to the personnel from the Alfred-Wegener-Institut (AWI), who shared Climate warming results in a decrease in summer sea equipment and results with us in the frame of the ice in the polar regions, including the coastal regions Argentinean-German Cooperation at Jubany- of King George Island (Serreze et al., 2007; Schloss et Dallmann in Potter Cove, Antarctica. This study was al., 2008), which will alter water column stratification supported by grants from the University of Buenos and mixed layer depth in Antarctica (Finkel et al., Aires, ANPCyT, Antarctic Institute of Argentina and 2010). This effect alters the environmental conditions CONICET. G.F. is a career investigator from IAA and that influence phytoplankton in the coastal regions ISMER, G.M. and S.P. are career investigators from (Irwin & Finkel, 2008). To improve predictions of CONICET. recent changes on the water column stratification in the area of the West Antarctic Peninsula, plankton REFERENCES physiologists needs to determine how to quantify the key physiological responses of major bloom forming Banaszak, A.T. 2003. Photoprotective physiological and species. For Potter Cove, Schloss & Ferreyra (2002) biochemical responses of aquatic organisms. In: E.W. suggested that during low wind conditions (wind Helbling & H.E. Zagarese (eds.). UV effects in speed < 4 m s-1) the strong input of freshwater aquatic organisms and ecosystems. comprehensive frequently stabilizes the water column, thus increasing series in photochemical and photobiological sciences. the residence time of cells within the first few meters The Royal Society of Chemistry, Cambridge, pp. (5-10 m). Increased vertical stratification and 329-356. reduction of the vertical mixed layer extension in Bischof, K., D. Hanelt & C. Wiencke. 2000. Effects of Antarctic coastal regions are anticipated to select ultraviolet radiation on photosynthesis and related species that are less susceptible to photodamage, with enzyme reactives of marine macroalgae. Planta, 211: higher rates of repair, and/or other strategies to deal 555-562. 406 Lat. Am. J. Aquat. Res.

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Received: 26 November 2010; Accepted: 29 July 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 409-415,Utilización 2011 de harinas de Salicornia bigelovii y Scomber japonicus 409 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-2

Research Article

Primer registro de la utilización de harinas de Salicornia bigelovii y Scomber japonicus en dietas prácticas para el cultivo súper-intensivo de camarón Litopenaeus stylirostris

Manuel de J. Acosta-Ruiz1, J. Paniagua-Michel1, J. Olmos-Soto1 & E. Paredes-Escalona1 1Departamento de Biotecnología Marina Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, México

RESUMEN. Se evaluó el efecto de las harinas de Salicornia bigelovii (SA) y Scomber japonicus, semiprocesada (HPS) como ingredientes en la formulación de dietas para camarón azul Litopenaeus stylirostris, en cultivo súper-intensivo. Se formularon tres diferentes dietas isoproteicas (40%) e isocalóricas (6 kcal g-1): (DSA), (DHPS), basal (DBA) y una dieta control (DCO). El peso obtenido con DSA y DHPS (0,9 ± 0,014 y 0,8 ± 0,015 g) fue similar a la dieta comercial DCO (0,9 ± 0,07 g), no existieron diferencias significativas (P > 0,05) en talla (cm), peso (g) y factor de conversión alimenticio (FCA). Los resultados obtenidos sugieren que DSA y DHPS son factibles de utilizar en la formulación de dietas para camarón por ser ingredientes de bajo costo que pueden sustituir a la harina de maíz y pescado tradicional, respectivamente sin efectos detrimentales en el crecimiento y supervivencia. Palabras clave: Salicornia bigelovii, Scomber japonicus, dietas, isoproteica, isocalórica, acuacultura.

First record on the use of Salicornia bigelovii and Scomber japonicus fishmeals as feed for Litopenaeus stylirostris under super-intensive farming

ABSTRACT. The effect of semi-processed fishmeals (HPS) made using Salicornia bigelovii (SA) and Scomber japonicusas ingredients in the formulation of diets for blue shrimp Litopenaeus stylirostris undersuper-intensive farming was evaluated. Three different isoproteinic (40%) and isocaloric (6 kcal g-1) diets were formulated: DSA, DHPS, basal (DBA); a fourth control diet (DCO) was also used. The weights obtained with DSA and DHPS (0.9 ± 0.014 and 0.8 ± 0.015 g) were similar to those obtained with the commercial diet (DCO; 0.9 ± 0.07 g), and no significant differences (P > 0.05) were found for size (cm), weight (g), and the feed conversion ratio (FCR). The results suggest that the use of DSA and DHPS in the formulation of diets for shrimp is feasibleas these are low-cost ingredients that can be used as substitutes for cornstarch and traditional fishmeal, respectively, without detrimental effects for shrimp growth and survival. Keywords: Salicornia bigelovii, Scomber japonicus, diets, isoproteinic, isocaloric, aquaculture. ______Corresponding author: Manuel de J. Acosta-Ruiz ([email protected])

INTRODUCCIÓN sistemas de ambiente controlado son alternativas potenciales (Browdy, 1998; Davis & Arnold, 1998; La acuicultura ha sido el sector productivo con mayor Celis, 2003). crecimiento en la generación de alimentos al final de En los cultivos intensivos y súper-intensivos esta década, debido a la amplia variedad de plantas y Akiyama et al., (1992) and Moore & Brand, (1993), animales cultivados con una producción mundial de mencionan que el requerimiento de proteínas en el 66,7 millones ton FAO (2008). En la costa oeste de camarón azul Litopenaeus stylirostris en etapas Baja California, la camaronicultura no ha tenido un tempranas es muy alto, lo cual implica un elevado desarrollo importante, ya que las condiciones costo en la formulación de la ración. Una gran climáticas no son del todo aptas. Sin embargo, la variedad de ingredientes funcionales han sido introducción de nuevas tecnologías de cultivo en evaluados como fuentes alternativas de proteína 410 Lat. Am. J. Aquat. Res.

animal y vegetal (harinas de mejillón, calamar, la cual se sometió a secado por 24 h hasta obtener menhaden, jojoba, alfalfa y plantas halófitas), y en ±5% de humedad y se pulverizó de igual manera, el organismos acuáticos, especialmente en crustáceos porcentaje de proteína fue de 8,4% (Tabla 1). Las peneidos (Rodríguez et al., 1994; Acosta et al., 1997; dietas se formularon en base a los requerimientos Brown et al., 1997; Castilla, 1997; Millamena, 2002; nutricionales para juveniles de camarón L. stylirostris Kureshy & Allen, 2002; Reyes et al., 2003). (Kanazawa et al., 1985; Lim & Akiyama, 1998), Algunos ingredientes regionales potenciales para utilizando un programa de balanceo de raciones de estos propósitos, son harina semiprocesada de costo mínimo (Mixit®-Win, 2001), para obtener dietas macarela Scomber japonicus y la halófita Salicornia isoproteicas (40%) e isocalóricas (6 kcal g-1) y se bigelovii, que se cultiva para consumo humano y conservaron a 10ºC. Se compararon con una extracción de aceite. El resto de la planta (paja) se formulación comercial como testigo (DCO), cama- puede utilizar en la formulación de alimentos para ronina ±38,8%. La dieta basal (DBA) no contiene HPS camarones, ya que tiene un contenido proteico de y SA (Tablas 1 y 2). 5,7%, fibra 17,0% con energía digestible de 78% Las raciones formuladas (DHPS, DSA, DBA y comparable al trigo (Hodges et al., 1981; Madrid, DCO) (Tabla 3), fueron analizadas de acuerdo al 1988; Rodríguez et al., 1994). protocolo descrito por el manual de métodos oficiales En este estudio se evaluó el uso de las harinas de S. de la AOAC (1990). La determinación de energía bigelovii y S. japonicus, como ingredientes alimen- bruta (kcal g-1), se analizó con un calorímetro Parr ticios en cultivo súper-intensivo, con juveniles de semimicro 1425. Los aminoácidos fueron deter- camarón azul Litopenaeus stylirostris. minados por cromatografía liquida de alta resolución (HPLC) (Tabla 4). MATERIALES Y MÉTODOS La totalidad de los ingredientes fueron mezclados durante 5 min, para obtener mayor homogeneidad. Los La obtención de harina semiprocesada (HPS), pellets fueron extruidos en un molino de tornillo sin proviene de la pesquería local y consiste en macarela aplicar calor, con un diámetro de 2,0 mm y secados S. japonicus triturada y prensada sin centrifugar ni por convección durante 12 h a 50ºC. Para realizar el secado, contiene app. 30,6% de proteínas. Posterior- bioensayo se utilizaron 12 acuarios con capacidad mente, se sometió a secado indirecto (60ºC) durante individual de 12 L. El agua de mar se filtró a 20 µ y se 24 h para obtener mayor calidad de la proteína y irradió con luz ultravioleta (UV). El sistema utilizado reducir costos. Se pulverizó en un molino de martillos fue semicerrado con una tasa de recirculación de agua -1 y se tamizó a 1,0-2,0 µm. (Tabla 1). La harina de S. de 432 L día , equivalente a 300% del volumen total bigelovii (SA) se obtuvo de la planta entera semiseca, (Fig. 1). Se registró diariamente la temperatura

(5)

1. Tanque reservorio

2. Bomba de agua (1 hp)

3. Filtros 20μ

4. Luz U.V.

5. Línea de aire Entrada agua

Salida agua (4) Toma de aire (3)

(1) (2)

Figura 1. Sistema hidráulico experimental. Figure 1. Experimental hydraulic system. Utilización de harinas de Salicornia bigelovii y Scomber japonicus 411

Tabla 1. Análisis proximal de las harinas de HPS y SA. Table 1. Analysis proximal of the meals of HPS and SA.

Proteína Lípidos Carbohidratos Humedad Cenizas Fibra cruda (%) (%) (%) (%) (%) (%) Harina de HPS 30,65 2,03 43,12 8,2 15,0 1,0 Harina de S. bigelovii 8,40 0,34 16,51 5,41 50,84 16,5

Tabla 2. Composición de las dietas experimentales para estanque dividida en tres raciones diarias (07:00, Litopenaeus stylirostris. 12:00 y 18:00 h). Se mantuvo un fotoperiodo de 12 h Table 2. Experimental diets composition for Litopenaeus de luz (L) y 12 h de oscuridad (O). Semanalmente, se stylirostris. midió la longitud (L) y peso húmedo (g) de los ejemplares y al término del experimento se determinó la supervivencia (%). El factor de conversión DBA DHPS DSA Ingredientes (%) (%) (%) alimenticia (FCA) se determinó utilizando la relación: Harina de pescadoa 45,14 - 45,14 FCA = Alimento suministrado (g) / Peso ganado de la biomasa Harina de HPSa - 45,14 - Para determinar diferencias entre dietas, se aplicó Harina de maízb 14,44 14,44 - c una prueba de regresión múltiple mediante estadística Harina de S. bigelovii - - 14,44 paramétrica con análisis de covarianza de una vía de d Harina de trigo 15,04 15,04 15,04 efectos fijos. Para determinar diferencias estadísticas Semolinae 10,03 10,03 10,03 se realizó una prueba a posteriori de Duncan de Aceite de pescadoa 4,09 4,09 4,09 rangos múltiples y una P < 0,05 con STATISTICA Harina de camarónf 3,51 3,51 3,51 para Windows 5.0. Gluten de trigog 2,60 2,60 2,60 RESULTADOS Fécula de maízh 1,60 1,60 1,60 Harina de calamari 1,50 1,50 1,50 Análisis proximal de las dietas experimentales Harina de sangrei 1,50 1,50 1,50 El porcentaje de proteínas en DBA, DHPS y DSA Caseínaj 0,50 0,50 0,50 varió en 42,54, 42,23 y 41,68% respectivamente. La Alginato de sodiok 0,10 0,10 0,10 dieta DCO mostró un porcentaje menor de proteínas al l mencionado por el proveedor 38,89%. Los porcentajes Pre mezcla de vitaminas 0,22 0,22 0,22 de lípidos en DBA y DSA fueron muy cercanos 12,15 a) Fuente: PROESA S.A. de C.V., b) Fuente: Maseca, México, c) y 11,79%, a diferencia de DHPS 7,69% y DCO 9,74% Fuente: Saline Seed México S.A. de C.V., d) Fuente: El Rosal, (Tabla 3). México, e) Fuente: El Rosal, México. f) CICESE, Lab. Nutrición, Análisis de aminoácidos de las dietas g) DO-PEP, Australia, h) Fuente: Maizena, México, i) CICESE, Lab. Nutrición, j) Grado alimenticio Atlas Chemical, k) Spectrum La dieta de macarela S. japonicus (HPS) registró Quality Products Lot. No. NCO176, l) Puritan’s pride Prod. porcentajes bajos en lisina y treonina. Esta condición Nº. 6224, U.S.A. fue similar en DBA, mientras que la DCO mostró deficiencias en arginina (Tabla 4).

(±0,1ºC), salinidad (±1,0 psu), pH (±0,01) y oxígeno Factores abióticos disuelto (±0,02 mg L-1). Semanalmente se midió el La operación del sistema hidráulico mantuvo una amonio (NH3-N), con un equipo (Orión modelo 95- recirculación del 300% diario, esto permitió que las 12). variables medidas durante el bioensayo se mantu- La duración del bioensayo fue de cuatro semanas y vieran en los rangos de 27.5-28ºC, 35-37 psu, 6,1-7,6 -1 las dietas fueron analizadas en triplicado. Se utilizaron mL L , pH 7,46-8,63. El pH se mantuvo constante juveniles con un peso de 0,46-0,48 g, con una durante las primeras semanas, pero al final del densidad de 12 post-larvas por acuario (Moore & bioensayo se incrementó por sobre 8,0. Los valores de Brand, 1993). La alimentación se determinó en amonio se mantuvieron por debajo del límite aceptable -1 función del peso, empleando el 10% de la biomasa del < 0,015 mg L . 412 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Tabla 3. Análisis de las dietas en base húmeda. promedio semanal de 0,21 ± 0,11 y 0,11 ± 0,17 cm Table 3. Analysis of diets in humid base. respectivamente. El análisis estadístico indico que no existieron diferencias significativas en longitud

(P = 0,9165) entre las dietas experimentales y el DBA DHPS DSA DCO Parámetros control (Fig. 2). (%) (%) (%) (%) Humedad 5,12 2,56 2,87 8,03 Crecimiento en peso húmedo Cenizas 8,11 7,92 8,54 13,06 Los juveniles de L. stylirostris alimentados con DHPS Proteína (NX6.25) 42,54 42,23 41,68 38,89 y DSA durante el bioensayo, reflejaron un crecimiento Lípidos 12,15 7,69 11,79 9,74 de 0,81 ± 0,01 y 0,90 ± 0,01g, con un promedio Carbohidratos 31,34 39,10 33,74 22,16 semanal de 0,08 ± 0,01 y 0,11 ± 0,05 g, Energía (kcal g-1) 6,55 6,63 6,51 6,53 respectivamente. La ganancia en peso obtenida en las Fibra cruda 0,731 0,493 1,36 2,08 dietas DBA y DCO fue de 0,90 ± 0,08 y 0,92 ± 0,07 g, con un promedio semanal de 0,10 ± 0,04 y 0,10 ± 0,04 Crecimiento en longitud total g. El análisis estadístico demostró que no existen diferencias significativas (P = 0,398) en peso, entre las El crecimiento registrado en los juveniles de L. dietas experimentales y control (Fig. 3). stylirostris durante el bioensayo, alimentados con DHPS y DSA fue de 5,21 ± 0,33 y 5,05 ± 0,01 cm Supervivencia respectivamente, con promedio semanal de 0,21 ± Los porcentajes de supervivencia de L. stylirostris, 0,10 y 0,19 ± 0,04 cm. Los organismos alimentados con las diferentes dietas estuvieron por encima del con DBA y DCO reflejaron un crecimiento de 5,17 ± 0,19 y 5,22 ± 0,18 cm respectivamente, con un

Tabla 4. Contenido de aminoácidos en las dietas experimentales. Table 4. Amino acid content in experimental diets.

DBA DHPS DSA DCO Recomendado* Aminoácidos (%) (%) (%) (%) (%) Lisina 4,06 3,84 15,07** 5,70 5,30 Leucina 7,79 8,02 7,83 8,36 5,40 Isoleucina 5,05 5,22 5,92 6,96 3,50 Histidina 5,25 5,74 3,26 4,32 2,10 Fenilalanina 7,00 7,49 6,09 7,85 4,00 Treonina 3,16 1,65 4,56 6,64 3,60 Arginina 9,12 7,71 5,66 1,78 5,80 Metionina 3,76 3,87 2,81 3,79 2,40 Valina 9,36 9,85 5,98 6,88 4,00

Figura 2. Crecimiento en longitud (promedio ± Figura 3. Crecimiento en peso (media ± desviación desviación estándar) de L. stylirostris en condiciones estándar) de L. stylirostris en condiciones experi- experimentales. mentales. Figure 2. Growth (mean ± standard deviation) of L. Figure 3. Growth (mean ± standard deviation) in weight stylirostris in experimental culture. of L. stylirostris in experimental cultures. Utilización de harinas de Salicornia bigelovii y Scomber japonicus 413

72% y no se encontraron diferencias significativas Tookwinas & Songsangijinda (1999) mencionan entre las dietas (P = 0,8507) (Fig. 4). que la productividad primaria asociada con alimentación artificial, es responsable de un mejor Factor de conversión alimenticia (FCA) crecimiento en cultivos intensivos de camarón. En este El factor de conversión alimenticia en los organismos, estudio, no se determinó esta asociación que varió según el tipo de alimentación suministrada. Los permitiera evaluar un efecto colateral en el organismos alimentados con DSA mostraron el valor crecimiento. más bajo (3,61%), seguido de la DCO con 3,94%; El comportamiento agresivo y carnívoro del DHPS con 3,98% y finalmente la dieta DBA, presentó camarón azul, requiere de un porcentaje mayor de el valor más alto (4,07%), el estadístico demostró que proteína en comparación con el camarón blanco no se detectaron diferencias significativas entre dietas (Clifford III, 1998). En este sentido, las dietas (P= 0,6687) (Fig. 5). experimentales se basaron en los porcentajes de proteína recomendados (35-40%) para L. stylirostris (Colvin & Brand, 1977). El porcentaje de proteína de la DCO también se encontró dentro de lo recomendado. Los análisis bromatológicos de DSA, DHPS y DBA son comparables a los recomendados por Akiyama et al. (1992), a excepción de los lípidos en DBA y DSA, ya que presentaron valores superiores a 10%. Se ha demostrado que un bajo crecimiento y alta mortalidad están asociados a niveles de lípidos mayores al 10% y a la calidad de las fuentes lipídicas Figura 4. Supervivencia (media ± desviación estándar) (New, 1987; Akiyama et al., 1992). Sin embargo, en en juveniles de L. stylirostris en condiciones experi- este estudio el crecimiento y supervivencia no mentales. presentaron diferencias significativas con las dietas Figure 4. Survival (means ± standard deviation) of que mantuvieron valores altos de lípidos (DBA y juvenile L. stylirostris in experimental culture. DSA). En este trabajo se utilizó la planta de S. bigelovii en forma deshidratada (paja), para sustituir la harina de maíz en la dieta de L. stylirostris. De acuerdo a Rodríguez et al. (1994), el contenido de proteína (5,7%) en paja de S. europea, es menor al reportado en S. bigelovii (8,4%) (Castilla, 1997), variación que se atribuye al origen, edad y manejo de las plantas. Los niveles de proteína en harina de maíz, no difieren significativamente de S. bigelovii pero si en lípidos (> en maíz) y en fibra (> en S. bigelovii). El perfil de aminoácidos esenciales y no-esenciales presentes en S. Figura 5. Factor de conversión alimenticia (FCA). bigelovii, se encontraron en mayor proporción, comparado con la harina de maíz (Hess et al., 1998). Figure 5. Feed conversion factor (FCR). En el caso de la histidina, las DHPS y DSA estuvieron sobre los valores recomendados, lo cual se reflejó en DISCUSIÓN crecimiento, supervivencia y FCA. En particular, este Las variables ambientales como una medida de control aminoácido en su proceso de descarboxilación, genera en la operación de cultivos, son de vital importancia la acumulación de concentraciones de histamina que en el crecimiento y supervivencia de los organismos es una amina biógena que presenta un potencial tóxico (Brock & Main, 1999; Timmons et al., 2001). En este para organismos de crianza y/o cultivo; la cual no se estudio, la calidad del agua se mantuvo dentro de los determinó en las DHPS y DBA suministradas a L. intervalos recomendados para el crecimiento favorable stylirostris (Kim et al., 2001; Tapia-Salazar et al., del camarón azul en cultivo súper-intensivo (Davis & 2004). Arnold, 1998; Masser et al., 1999; Díaz et al., 2001; Las dietas con inclusión de harinas de S. bigelovii Re et al., 2004). Durante el bioensayo, la calidad y y S. japonicus, suministradas a juveniles de camarón alto recambio de agua (± 300% por día) no permitió la azul L. stylirostris en condiciones de cultivo súper- productividad primaria como fuente de alimento. intensivo; resultaron favorables para mantener un 414 Lat. Am. J. Aquat. Res.

crecimiento y supervivencia en base a los estándares Brown, P.B., R. Twibell, Y. Jonker & K.A. Wilson, establecidos en nutrición de peneidos; mientras que 1997. Evaluation of three soybean products in diets los valores de FCA resultaron ser mayores a los fed to juvenile hybrid striped bass Morone saxatilis recomendados, (Davis et al., 2000, 2004; Otoshi et al., and M. chrysops. J. World Aquacult. Soc., 28: 215- 2001; Córdova et al., 2002). Los porcentajes de 223. harinas recomendados de SA y HPS (±14,4 y 45,1%), Castilla, G.J. 1997. Estudio de la Salicornia bigelovii y son posibles de ser utilizados para disminuir costos en su posible implementación en Canarias. Tesis de la formulación de alimentos para camarón; consi- Maestría en Agronomía, Universidad de Valladolid, derando los precios actuales de las harinas de pescado Valladolid, 167 pp. (1,000 US$/ton), vs HPS (450 US$/ton) y de maíz que Celis, C.R. 2003. Efecto de la biomasa sobre la calidad oscila entre (400-423 US$/ton), vs la harina de S. del agua en el cultivo de Litopenaeus vannamei, bajo bigelovii (230-270 US$/ton). La inclusión de harina de condiciones de recirculación de agua de mar. Tesis de pescado tradicional en la dieta cuesta (0,45 US$/kg) vs Maestría en Acuícultura. CICESE, Ensenada, Baja (0,20 US$/kg) de HPS. El costo de inclusión de harina California, 60 pp. de maíz cuesta (0,18 US$/kg) vs (0,036 US$/kg) de Clifford III, H.C. 1998. Management of ponds stocked SA. Se espera que desarrollos biotecnológicos de S. with blue shrimp Litopenaeus stylirostris. bigelovii, se incrementen con la finalidad de Proceedings of the First Latin American Shrimp incorporar esta planta halófita, como fuente de bajo Farming Congress. Panamá City, Panamá, 11 pp. costo en dietas y/o complemento alimenticio de Colvin, L.B. & C.W. Brand. 1977. The protein camarones peneidos. requirement of peneid shrimp at various life cycle stages in controlled environment systems. J. World AGRADECIMIENTOS Maricult. Soc., 8: 821-840. Córdova-Murueta, J.H. & F.L. García-Carreño. 2002. Al Sistema de Investigadores del Mar de Cortés Nutritive value of squid and hydrolyzed protein SIMAC6288-98010608, por el financiamiento de este supplement in shrimp feed. Aquaculture, 210: 371- estudio. A PROESA, S.A. de C.V., por el uso del 384. laboratorio y harina. Además, agradecemos las Davis, D.A. & C.R. Arnold. 1998. The design, valiosas sugerencias de los evaluadores anónimos que management and production of a recirculation contribuyeron a mejorar este artículo. raceway system for the production of marine shrimp. Aquacult. Eng., 17: 193-211. REFERENCIAS Davis, D.A., T.M. Samocha, R.A. Bullies, S. Patnaik, C. Browdy, A. Stokes & H. Atwood. 2004. Practical Acosta-Ruiz, M. de J., J.H. Córdova-Murueta & A.D. Re diets for Litopenaeus vannamei (Boone, 1931): Araujo. 1997. Alimentación del camarón Penaeus working towards organic and/or all plant production monodon (Crustacea: Penaeidae) con productos diets. Avances en Nutrición Acuícola VII. Simposium regionales de Baja California. Rev. Biol. Trop., 45(1): Internacional de Nutrición Acuícola. Hermosillo, 431-435. Sonora, 202-214. Akiyama, D.M., G.W. Dominy & L.A. Lawrence. 1992. Díaz, F., C. Farfan, E. Sierra & A.D. Re. 2001. Effect of Penaeid shrimp nutrition. In: A.W. Fast & J. Lester temperature and salinity fluctuation on the (eds.). Marine shrimp culture: principles and ammonium excretion and osmoregulation of juveniles practices. B.V. Elsevier Science Publishers, New of Penaeus vannamei Boone. Mar. Fresh. Behav. York, pp. 535-567. Physiol., 34: 93-104. Association of Official Analytical Chemists (AOAC). Food and Agriculture Organization (FAO). 2008. El 1990. Official methods of analysis. Association of estado mundial de la pesca y acuicultura. Official Analytical Chemists, Washington, DC, 684 Departamento de Pesca y Acuicultura de la FAO. pp. Roma, pp. 1-3. Brock, J.A. & K.L. Main. 1999. A guide to the common Guillaume, J. 1997. Protein and aminoacids. In: D. problems and diseases of cultured Penaeus vannamei. Abramo, L.R. Conklin & D.E. Akiyama. (eds.). Baton Rouge, Louisiana, 242 pp. Crustacean nutrition. Adv. World Aquacult., 6: 26- Browdy, C.L. 1998. Recent developments in penaeid 50. brood stock and seed production technologies: Hess, J.B., P.L. Mask, A.F. Giesen & N.M. Dale. 1998. improving the outlook for superior captive stocks. Corn screenings: be sure to check your nutrient and Aquaculture, 164: 3-21. mycotoxin profiles. Feed Manage., 49(12): 29-32. Utilización de harinas de Salicornia bigelovii y Scomber japonicus 415

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Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 416-426, 2011 Lat. Am. J. Aquat. Res. 416 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-3

Research Article

Distribución temporal de larvas de Mytilus chilensis (Hupé, 1954) (Mollusca: Mytilidae), en el mar interior de Chiloé, sur de Chile

Miguel Avendaño1, Marcela Cantillánez1, Marcel Le Pennec2, Carlos Varela3 & Carlos Garcias3 1Laboratorio de Cultivo y Manejo de Moluscos, Facultad de Recursos del Mar Universidad de Antofagasta. P.O. Box 170, Antofagasta, Chile 2Equipe de Biologie Marine, Laboratoire BIOTEM, Université de la Polynésie Française 3Departamento de Acuicultura, Universidad de Los Lagos, Chile

RESUMEN. Entre septiembre 2007 y marzo 2008, en Quillaipe, Metri, Sotomo, Canutillar y Pichicolo (mar interior de Chiloé), se determinó mensualmente la presencia larval de M. chilensis, mediante arrastres verticales de plancton, en una columna de 0-7,5 m y paralelamente se determinó histológicamente el estado reproductivo de ejemplares adultos. Se detectó permanentemente la presencia de larvas en los cinco sitios estudiados, con un significativo incremento entre octubre y diciembre, superando en Canutillar 49 mil larvas por m-3, sitio que junto a Sotomo registraron las mayores densidades. El análisis de cohortes mostró una similitud de los grupos larvales presentes en los diferentes sitios a partir de septiembre, acentuándose durante noviembre y diciembre, así como una permanente aparición de cohortes en estadios iniciales. En contraste con estos resultados, el proceso reproductivo de M. chilensis en estos sitios, se manifestó de enero a marzo. Se discute que los desoves registrados en estos sitios, no serían responsables de la presencia de las larvas, actuando en consecuencia como áreas receptoras, y de retención de larvas provenientes de otros sitios. Estos resultados sugieren la necesidad de profundizar conocimientos biológicos y ecológicos en áreas de distribución de la especie, así como de dinámica larval y post-larval para identificar áreas exportadoras y de retención, para contribuir a un manejo eficiente y optimizar la captación de semilla. Palabras clave: larvas, Mytilus chilensis, distribución, bivalvo, aguas interiores, sur de Chile.

Temporal distribution of larvae of Mytilus chilensis (Hupé, 1854) (Mollusca: Mytilidae), in the interior sea of Chiloé, southern Chile

ABSTRACT. The larval presence of M. chilensis was determined monthly from September 2007 to March 2008, in Quillaipe, Metri, Sotomo, Canutillar, and Pichicolo (interior sea of Chiloé) using vertical plankton trawls through a water column from 0 to 7.5 m. At the same time, the reproductive stage of adult individuals was determined histologically. Larvae were detected continuously at the five study sites, with a significant increase from October to December, exceeding 49 thousand per m-3 at Canutillar where, along with Sotomo, the greatest densities were recorded during the study. Cohort analysis showed a similarity in the larval cohorts present at the different sites from September onwards; this was accentuated in November and December, as was the constant appearance of cohorts in the initial stages. In contrast with these results, the reproductive process of M. chilensis at these sites occurred from January to March. Whether or not the spawning recorded at these sites is responsible for the observed larvae is a matter of debate, as the sites may receive and retain larvae exported from other sites. These results suggest a need to compile further biological and ecological knowledge on the areas where this species is distributed and its larval and post-larval dynamics in order to identify exporting and retention areas and thereby contribute to efficient management and the optimization of spat collection. Keywords: larvae, Mytilus chilensis, distribution, bivalve, interior waters, southern Chile.

______Corresponding author: Miguel Avendaño ([email protected])

417 Distribución temporal de larvas de Mytilus chilensis

INTRODUCCIÓN seno y fiordo de Reloncaví. No obstante, en ellas se desconoce la abundancia y comportamiento de las En Chile en los últimos años, se ha producido un larvas durante los períodos reproductivos de M. acelerado crecimiento del cultivo de Mytilus chilensis, chilensis que allí ocurren. En el presente trabajo pasando de una producción de 30 mil ton en 2003 a realizado durante el período reproductivo que señala la 187 mil en 2008, con planes de expansión hasta las bibliografía para esta especie, se evalúa en localidades 300 mil ton el 2010 (Ruiz et al., 2008; ubicadas dentro de esta zona, los desoves, abundancia SERNAPESCA, 2003, 2008). Este cultivo cuyo y composición de larvas, con el objeto de establecer su 99,9% de la producción se concentra en aguas grado de relación, de manera de contribuir a llenar interiores de Chiloé, se sustenta exclusivamente con estos vacíos de conocimiento. captación de larvas pediveliger desde el medio natural, tal como se hace tradicionalmente con los cultivos de mitílidos, donde la captación natural es considerada el MATERIALES Y MÉTODOS segmento más importante de esta actividad (LeBlanc et al., 2003). Sin embargo, a pesar de la importancia Áreas de estudio que reviste la captación para sustentar el crecimiento Las áreas de estudio se encuentran localizadas en el del cultivo de M. chilensis en Chile, existen pocos mar interior de Chiloé (Fig. 1), en las localidades de estudios enfocados a comprender la dinámica de la Quillaipe (41º31’44”S, 72º44’43,5”W), Metri distribución temporal de larvas en los sitios utilizados (41º34’21,5”S, 72º43’31,3”W) dentro del seno de por los cultivadores como lugares de captación (López Reloncaví, Sotomo (41º40’29,6”S, 71º25’48,2”W) y et al., 1980; Campos & Díaz., 2007), considerando Canutillar (41º30’46,9”S, 72º20’15,6”W) en el fiordo además, que la producción máxima alcanzada el 2008 Reloncaví y Pichicolo (42º00’25”S, 72º35’41,2”W). se redujo al año siguiente en un 6% (SERNAPESCA, Metri, Sotomo y Pichicolo se caracterizan por 2009). presentar en sus inmediaciones bancos naturales de M. El patrón de abundancia larval de los mitílidos se chilensis, mientras que en Quillaipe se realizan ha relacionado con el desove de la población adulta actividades de cultivo. Canutillar no tiene cultivos ni local (Bayne, 1976), donde se ve afectado por bancos naturales, pero se encuentra en la ribera variaciones interanuales en los procesos reproductivos opuesta a la localidad de Cochamó, la cual presenta (Ekman, 1996). El asentamiento de larvas pediveliger ambas situaciones (Leiva et al., 2007). En los bancos tanto en sustratos naturales como artificiales naturales, la mayor parte de la biomasa estimada está (colectores), considerado como una etapa crítica en el compuesta por individuos con una talla igual o ciclo de vida de los bivalvos, se ve afectado por superior a los 50 mm, considerada como talla factores de tipo climático e hidrográficos que ocurren reproductiva. Estas áreas se caracterizan océano- a escala regional (Thouzeau, 1991). Sin embargo, en gráficamente, por presentar una estructura de dos Chile la información es escasa sobre la interacción de capas moduladas principalmente por una fuerte la captación de semillas de M. chilensis desde el haloclina en los primeros 20 m de profundidad (Iriarte medio natural, con la dinámica de los bancos como et al., 2007), la cual está influenciada por fuertes fuente de abastecimiento de larvas, y de su dispersión. precipitaciones de 2-5 m año-1 (Strub et al., 1998), y Solo se dispone de información que señala que su entradas de agua dulce de los ríos que escurren desde reproducción ocurre entre septiembre y febrero la cordillera de los Andes, produciendo un circulación (Lozada, 1968; Stotz, 1981; CORFO, 2003), con un de tipo estuarina en el océano costero (Silva et al., período larval de alrededor de 40 a 45 días (Toro et 1998; Dávila et al., 2002; Bustos et al., 2008). En el al., 2006), en que se alcanza una talla mínima de estuario de Reloncaví propiamente tal, Valle-Levinson fijación primaria definida a un rango de longitud de et al. (2007) han señalado la existencia de un patrón 262,5-341,2 µm (Ruiz et al., 2008). Los estudios de corrientes de tres capas, formadas por una delgada disponibles sobre captación de semilla (López et al., capa superficial no mayor de 8 m de profundidad, que 1980; Winter et al., 1984), están circunscritos a la se desplaza desde la cabeza a la boca del estuario, localidad de Yaldad, principal semillero de mitílidos permitiendo la retención de partículas en su interior, en los años 80 (Leiva et al., 2007). Sin embargo, en por períodos de 12 a 13 días; una capa intermedia los últimos años este centro productor de semilla, aportando agua de entrada, que alcanzaría los 70 m de junto a Putemún (ambos ubicados en la isla Grande de profundidad, y bajo ésta una tercera capa de salida Chiloé), han sufrido una disminución considerable en bajo los 80 m de profundidad. La producción primaria los niveles de captación. y clorofila-a, aumenta en estos lugares durante las En los últimos años, el abastecimiento de semilla estaciones de primavera y otoño (Iriarte et al., 2007), se realiza principalmente en localidades ubicadas en el observándose en los sectores del seno del Reloncaví, Lat. Am. J. Aquat. Res. 418

Figura 1. Ubicación geográfica de los sitios de muestreo, localizados en el mar interior de Chiloé. Figure 1. Geographical location of the sampling sites in Inland Sea of Chiloé. así como Calbuco y Chiloé norte, una sucesión de las hembras: (1) en maduración, (2) maduros, (3) en fitoplancton, debido a floraciones intensas de desove y (4) en regresión. En el presente trabajo el Gymnodinium aff. chlorophorum (dinoflagelado estado (2) fue discriminado en maduración avanzada verde), que supone una oferta de alimento de (2a), para diferenciar ejemplares en que los folículos características nutricionales distintas y probablemente están ocupados por igual proporción de gametos mejores para M. chilensis, por su alto contenido en maduros e inmaduros, de aquellos que presentaron PUFA`s (A. Aguilera, com. pers.). folículos dilatados conteniendo principalmente ovocitos maduros, con forma poligonal como Períodos reproductivos resultado de su compactación en el folículo, que se Considerando el período reproductivo de M. chilensis reconocieron como en madurez total (2b). (Lozada, 1968; Stotz, 1981; CORFO, 2003), entre septiembre 2007 y marzo 2008, se obtuvo mensual- Estados larvales mente muestras de 30 reproductores mayores a 50 mm En forma paralela a la obtención de reproductores, se de eje antero-posterior, extraídos de los bancos de procedió mensualmente en cada sitio seleccionado a Metri, Sotomo y Pichicolo, y desde cuerdas de cultivo realizar tres muestreos verticales de plancton, en Quillaipe. Posteriormente, los ejemplares se utilizando una red de 53 μm de malla. Las muestras sometieron a análisis histológico de gónada. Para ello fueron tomadas en la columna de agua en el estrato de trozos de la sección media de gónadas de hembras, 0 a 7,5 m de profundidad y luego preservadas en fueron fijadas en Bouin alcohólico e incluidas en alcohol de 70º, siendo posteriormente analizadas en el parafina. Cortes de 5 μm de espesor se colorearon con laboratorio bajo estereomicroscopio y microscopio tricromo de Mason (Gabe, 1968), para su posterior con ocular graduado. análisis microscópico. La identificación de larvas de M. chilensis, dada su Se realizó una clasificación cualitativa de los interacción aunque en mucho menor proporción, con estados de desarrollo del tejido gonadal, de acuerdo a otros mitílidos tales como Aulacomya ater (Molina, la escala dada para esta especie por Stotz (1981), 1782) y Choromytilus chorus (Molina, 1782), se quién distinguió cuatro estados convencionales para realizó mediante un análisis morfológico y 419 Distribución temporal de larvas de Mytilus chilensis

morfométrico (Le Pennec, 1978; Uribe et al., 1982; proceso hasta marzo de 2008, donde entre el 80 y Ramorino & Campos, 1983). Las diferencias 100% de los ejemplares muestreados en ese período se morfológicas generales que permitieron separar larvas encontraron desovados (Fig. 2). En contraste con ello, de M. chilensis, de Ch. chorus, están en que las el desove de los ejemplares proveniente de los bancos primeras presentan en sus primeros estadios una naturales de Metri, Sotomo y Pichicolo, se manifestó a concha larval menos convexa que Ch. chorus, con un partir de enero extendiéndose al igual que lo provínculum casi recto. En estados más avanzados, el acontecido en Quillaipe hasta marzo 2008. Durante borde anterior es levemente más agudo que el este período, según la localidad entre el 50 y el 100% posterior y el borde dorsal del umbo se curva. Larvas de los individuos muestreados se encontraron más desarrolladas de Ch. chorus, poseen un borde desovados (Fig. 2). anterior y posterior casi de similar redondez, con un umbo conspicuo. A. ater por su parte, presenta un Los resultados de los muestreos verticales de borde dorsoanterior más largo, y de mayor pendiente plancton realizados en los cinco sitios, señalaron la que el posterior, su margen ventral forma una presencia permanente de larvas de M. chilensis, semicircunferencia, y en estados más avanzados, el dominando significativamente sobre las larvas de borde posterior se hace más angular presentando un otros bivalvos, entre los que se identificaron los anillo oscuro en el margen de la concha típico de la mitílidos A. ater y Ch. chorus, junto a Bankia especie (Ramorino & Campos, 1983). martensi (Stempell, 1899). La abundancia larval promedio de M. chilensis en septiembre 2007 (Tabla Las larvas de M. chilensis fueron contadas en su 1), alcanzó las cifras más altas en Pichicolo ubicado totalidad, pero cuando fueron muy abundantes, se fuera del seno Reloncaví con cerca de 1.900 larvas homogenizaron en un muestreador de plancton de diez -3 m , seguido dentro del fiordo de Reloncaví, por divisiones, contándose dos submuestras de 1/10 de -3 Sotomo cerca de 1.300 larvas m ; mientras que en cada una de ellas (Avendaño et al., 2007). El número Quillaipe y Metri la abundancia no superó las 50 total de larvas por muestra, fue calculado con el -3 larvas m . Durante octubre, noviembre y diciembre, el promedio obtenido en las dos submuestras número de larvas se incrementó considerablemente en multiplicado por diez, y el total de larvas por m3, se todos los sitios, siendo Canutillar el que presentó los determinó mediante el volumen filtrado por la red. Se promedios más altos, alcanzando cifras de 49.038 calculó un promedio mensual por sitio con las tres -3 -3 larvas m en octubre y 10.449 larvas m en muestras obtenidas en ellos. noviembre. En diciembre, en Canutillar y Sotomo La totalidad de las larvas contadas en las sobrepasaron las 8.500 larvas m-3 (Tabla 1). submuestras fue medida en su longitud antero- A partir de enero 2008, la abundancia de larvas posterior. La estructura de talla poblacional de cada disminuyó considerablemente, registrándose en una de ellas, fue sometida a un análisis de marzo, un leve incremento en los sitios localizados en discriminación de cohortes (Cantillánez et al., 2007), el fiordo Reloncaví, presentando Sotomo, el promedio para identificar su número, talla media y -3 más alto con cerca de 600 larvas m . representatividad por sitio, utilizando el programa MIX 3.1a (MacDonald & Pitcher, 1979). Los Cohortes larvales histogramas de frecuencia de talla fueron graficados considerando una distribución normal (nivel de La aplicación del programa MIX, a los histogramas de significancia = 0,05). tallas de las larvas, permitió identificar cada mes la presencia de diferentes cohortes larvales de M. Medición de parámetros físicos y químicos en las chilensis (Tabla 2). Durante septiembre, en Canutillar áreas y Sotomo se identificaron tres cohortes similares entre sí, cuyas tallas medias oscilaron alrededor de 120 µm Paralelo a los muestreos de plancton, en cada sitio se para la cohorte más pequeña, y cerca de 190 µm la registró con un CTD Ysi 6600, la temperatura y mayor. Estos mismos grupos larvales estuvieron salinidad del agua a 5 m de profundidad. presentes en Pichicolo, donde además se identificó una cuarta cohorte con una talla media de 258,2 µm, RESULTADOS representando cerca del 13% de la muestra. En contraste, la baja cantidad de larvas en las localidades Período reproductivo y abundancia larval de Quillaipe y Metri, solo correspondieron a una El análisis histológico de la gónada de M. chilensis, cohorte (Tabla 2). mostró que el 33,4% de los individuos obtenidos En octubre, las cohortes larvales predominantes en desde cuerdas de cultivo en Quillaipe, comenzaron a Quillaipe, Metri y Sotomo, correspondieron a estadios desovar en noviembre de 2007, manteniéndose en este iniciales de desarrollo y alcanzaron entre el 95 y 100% Lat. Am. J. Aquat. Res. 420

de las muestras. En Canutillar, pese a presentar el mismo número de cohortes que Sotomo, sus tallas medias fueron mayores, alcanzando las dos más

grandes 299,5 µm y 177,2 µm, que representaron el 65% de las más de 49.000 larvas cuantificadas ese mes (Tabla 2). Durante noviembre y diciembre, en todos los sitios muestreados se registraron cuatro y cinco cohortes larvales respectivamente, cada una con tallas medias

muy similares entre sí (Tabla 2). En noviembre la cohorte de mayor talla varió entre 263,9 y 279,4 µm, en proporciones que fluctuaron entre 33,5 y 68,2%, mientras que la cohorte más pequeña lo hizo entre 110,3 y 125,9 µm, y representó entre el 5,8 y 38,2%.

En diciembre la talla media de la cohorte mayor, varió entre 317,2 y 339,4 µm, en proporciones que fluctuaron entre 10,9 y 31,3%, mientras que la más pequeña alcanzó entre 148,7 y 155,9 µm, y representó entre 5,3 y 12,8% (Tabla 2).

En enero 2008, entre una y cuatro cohortes fueron identificadas en los sitios estudiados, cuatro de las cuales estuvieron presentes tanto en Pichicolo como en Metri. De éstas, las dos más pequeñas registradas en Pichicolo, se relacionaron con las dos de mayores tallas, encontradas en Metri, mientras que las dos mayores, lo hicieron con las únicas dos cohortes encontradas en Canutillar (Tabla 2). En febrero, el bajo número de larvas en las muestras, solo permitió discriminar cohortes en Quillaipe y Pichicolo. En el primero se registró una cohorte, con una talla media de 300,3 µm, mientras que en el segundo, se identificaron tres cohortes presentando la mayor una media de 260,1 µm y la menor 147,2 µm. Esta misma situación se repitió en marzo, donde el análisis, solo discriminó cohortes larvales en las muestras de Sotomo, Canutillar y Pichicolo. Las tallas medias de las cohortes de Sotomo y Canutillar variaron entre 126 y 273,1 µm, mientras que en Pichicolo la cohorte menor alcanzó una talla media de 192,4 µm y la mayor de 317,5 µm (Tabla 2).

Parámetros ambientales La temperatura registrada en las diferentes localidades mostró un marcado incremento durante el período de estudio, entre 10,9 y 18,8ºC en los sitios ubicados en Figura 2. Estados reproductivos de hembras de M. el fiordo Reloncaví (Sotomo y Canutillar), y entre chilensis, en cuatro de las localidades estudiadas, desde 10,7 y 16,8ºC en los del seno de Reloncaví (Quillaipe septiembre de 2007 a marzo de 2008 (1: en maduración, y Metri), los cuales resultaron similares a los registros 2a: maduración avanzada, 2b: madurez total, 3: en en Pichicolo donde se incrementaron entre 10,2 y desove y 4: en regresión) 16,2ºC (Fig. 3). Figure 2. Reproductive states of M. chilensis females at La salinidad en Canutillar y Sotomo varió entre four of the localities studied, September 2007 to March 11,3 y 31,5 psu, mostrando un descenso en los meses 2008 (1: in maturation, 2a: advanced maturation; 2b: full estivales, mientras que en Quillaipe, Metri y maturation, 3: spawning, and 4: in regression). Pichicolo, fluctuó entre 27,3 y 32,1 psu (Fig. 4). 421 Distribución temporal de larvas de Mytilus chilensis

Tabla 1. Promedio mensual de larvas de M. chilensis m-3 en la columna de agua (7,5 m), en muestreos realizados en las localidades de Quillaipe y Metri (seno Reloncaví); Sotomo y Canutillar (fiordo Reloncaví) y Pichicolo, desde septiembre 2007 a marzo 2008. Table 1. Monthly average of M. chilensis larvae m-3 in the water column (7.5 m) in samples conducted in the localities of Quillaipe and Metri (Seno Reloncaví), Sotomo and Canutillar (Reloncaví Fjord) and Pichicolo, from September 2007 to March 2008.

Localidad Mes / Año Canutillar Pichicolo Quillaipe Metri Sotomo Septiembre 07 271 ± 55 1.919 ± 984 44 ± 11 19 ± 8 1.290 ± 265 Octubre 07 49.038 ± 11.582 468 ± 397 1.536 ± 1.348 6.525 ± 2.638 6.039 ± 2.502 Noviembre 07 10.449 ± 3.648 8.666 ± 3.574 2.718 ± 800 3.586 ± 762 3.384 ± 1.248 Diciembre 07 8.749 ± 1.808 3.602 ± 1.025 6.117 ± 552 3.058 ± 748 9.420 ± 4.037 Enero 08 39 ± 14 54 ± 21 28 ± 7 105 ± 59 20 ± 7 Febrero 08 4 ± 4 61 ± 19 41 ± 5 38 ± 9 12 ± 4 Marzo 08 149 ± 55 17 ± 10 19 ± 5 25 ± 9 589 ± 186

DISCUSIÓN enero a marzo, durante el período en que ocurrieron los desoves de las poblaciones locales. En el período Los resultados de los procesos reproductivos de mayor abundancia larval, las mayores densidades registrados en los diferentes sitios estudiados, se registraron en Canutillar, obteniéndose en octubre y mostraron que los desoves de los ejemplares en los noviembre, promedios superiores a 49.000 y 10.000 bancos naturales ocurrieron a partir de enero, al larvas m-3 respectivamente. Diferencias en la incrementarse la temperatura del agua por sobre 14°C, abundancia larval en una misma estación entre dos con excepción de lo ocurrido en Quillaipe, donde el períodos de muestreo, es común y coincidente con los desove de los ejemplares en cultivo, se manifestó a patrones temporales de abundancia larval de partir de noviembre en aguas con temperaturas de numerosos invertebrados marinos, como ocurre por 12,5°C, extendiéndose al igual que en los otros sitios ejemplo con el pectínido Argopecten purpuratus hasta marzo 2008. Las variaciones en los tiempos de (Lamarck, 1819), y como se ha señalado para larvas desove de diferentes poblaciones de mitílidos, también de bivalvos en la región de fiordos y canales del sur de han sido relacionadas con cambios estacionales de Chile (Cantillánez et al., 2007; Campos & Díaz, temperatura (Bayne, 1976), mientras que Bautista 2007). (1988), señala como responsables de la evacuación de La presencia de las mismas cohortes larvales de M. gametos para M. chilensis, los cambios de temperatura chilensis en los sitios estudiados, durante octubre, y salinidad en el medio. Desoves de M. chilensis noviembre y diciembre, junto a las mayores ocurridos en enero, también han sido reportados para el banco de Pichicolo por Leiva et al. (2007), sin concentraciones de larvas encontradas en las embargo, otros antecedentes sobre períodos localidades del fiordo de Reloncaví (Canutillar y reproductivos de esta especie, señalan para la Sotomo), donde además, se registraron variaciones población del estuario del Río Lingue (Chile), un marcadas de salinidad, permiten señalar que este período de desove que se extiende durante primavera factor no influiría en su distribución larval. Esto y verano (fines de septiembre a fines de marzo), avalaría lo señalado por Baker & Mann (2003), que concordando con lo señalado para otras poblaciones sugieren que larvas pre-competentes de algunas ubicadas en Chiloé y Aysén, incluyendo Puerto especies de bivalvos, tienden a ser retenidas en los Deseado, Argentina (Stotz, 1981). estuarios. En contraste con la actividad reproductiva que La existencia durante el período de mayor exhibió M. chilensis en las áreas estudiadas, los abundancia larval de M. chilensis, de cierta similitud muestreos de larvas realizados entre septiembre 2007 en las tallas medias de las cohortes presentes en los y marzo 2008, mostraron su presencia permanente, diferentes sitios estudiados, se manifestó a partir de incrementándose su densidad fuertemente entre septiembre, donde se encontraron tres cohortes muy octubre y diciembre, para decaer drásticamente de similares en Pichicolo, Sotomo y Canutillar, presen-

Tabla 2. Cohortes larvales de M. chilensis en muestras de plancton procedentes de cinco localidades del mar interior de Chiloé durante septiembre 2007 a marzo 2008, obtenidos desde el estrato de 7,5 m. Talla x: talla media (µm), DS: desviación estándar; %: porcentaje de representación de la cohorte en la muestra. Table 2. Larval cohorts of M. chilensis in samples of plankton from five localities in interior sea of Chiloé, from September 2007 to March 2008, obtained from the 7.5 m stratum. Size x: average size (µm), DS: standard deviation, %: percentage of representation of the cohort in the sample.

Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Localidad Cohorte Talla x ± DS % Talla x ± DS % Talla x ± DS % Talla x ± DS % Talla x ± DS % Talla x ± DS % Talla x ± DS % Quillaipe 1 137,5 ± 16,4 100 191,4 ± 12,2 5,4 274,7 ± 28,1 33,5 323,2 ± 15,0 12,3 256,2 ± 19,0 100 300,3 ± 40,4 100 148,4 ± 16,7 100 2 150,6 ± 8,4 35,9 201,0 ± 15,3 12,1 277,8 ± 12,4 46,9 3 121,2 ± 6,5 58,7 154,8 ± 13,5 16,2 232,3 ± 8,5 16,2 4 123,4 ± 6,8 38,2 193,4 ± 8,0 19,3 5 148,7 ± 8,1 5,3 Metri 1 146,3 ± 9,4 100 151,8 ± 11,4 83,2 279,4 ± 23,5 37,4 339,4 ± 25,8 22,2 274,8 ± 12,0 16,3 276,1 ± 11,4 100 229,5 ± 52,8 100 2 121,5 ± 5,7 16,8 195,7 ± 9,5 12,1 279,5 ± 11,7 39,8 194,3 ± 8,9 11,6 3 150,1 ± 9,3 16,7 229,2 ± 6,8 9,2 153,9 ± 8,5 53,1

4 125,9 ± 4,0 33,8 196,6 ± 5,7 16,1 126,8 ± 6,8 19,0 Lat. Am. J. Aquat. Res. 5 155,9 ± 4,4 12,8 Sotomo 1 191,4 ± 9,7 9,6 254,3 ± 28,5 4,7 279,2 ± 17,4 68,2 336,7 ± 21,2 10,9 271,5 ± 83,6 100 133,7 ± 12,2 100 273,1 ± 12,8 8,3 2 152,8 ± 6,6 73,9 155,8 ± 14,5 71,6 208,4 ± 15,9 17,3 280,3 ± 12,7 42,1 154,9 ± 10,2 37,6 3 121,3 ± 5,8 16,5 127,0 ± 7,5 23,6 151,1 ± 13,5 8,7 231,6 ± 12,5 14,2 126,7 ± 6,3 54,0 4 110,3 ± 11,5 5,8 198,0 ± 7,2 26,8 5 156,0 ± 11,1 6,0 Canutillar 1 178,0 ± 8,2 13,7 299,5 ± 25,6 22,0 263,9 ± 20,5 42,6 317,2 ± 13,3 31,3 338,9 ± 21,5 81,4 310,7 ± 52,3 100 272,5 ± 12,8 7,3 2 151,1 ± 7,2 65,6 177,2 ± 18,4 43,3 201,4 ± 9,9 26,8 259,2 ± 11,2 19,7 287,9 ± 10,5 18,6 157,5 ± 11,5 70,8 3 120,1 ± 5,9 20,7 139,9 ± 13,5 34,7 158,1 ± 9,6 6,4 229,7 ± 9,8 16,4 126,0 ± 5,2 21,9 4 120,6 ± 6,5 24,2 195,6 ± 9,0 25,3 5 154,6 ± 8,7 7,3 Pichicolo 1 258,2 ± 14,2 12,8 181,4 ± 15,5 30,6 276,0 ± 17,5 49,8 329,3 ± 16,2 17,8 313,2 ± 19,0 34,8 260,1 ± 21,5 12,5 317,5 ± 12,5 9,1 2 195,8 ± 9,2 12,9 125,6 ± 7,5 69,4 205,2 ± 15,9 9,6 276,3 ± 13,9 31,1 275,2 ± 12,5 18,8 188,2 ± 14,0 26,8 241,3 ± 10,0 56,8 3 150,7 ± 8,5 42,3 157,1 ± 7,2 15,6 236,3 ± 10,8 12,2 241,2 ± 10,0 22,6 147,2 ± 13,2 60,7 192,4 ± 9,2 34,1 4 125,4 ± 7,1 32,0 124,5 ± 7,1 25,3 199,0 ± 9,5 30,5 192,9 ± 10,0 23,7 5 154,6 ± 8,9 8,5 422 423 Distribución temporal de larvas de Mytilus chilensis

Figura 3. Temperatura registrada mensualmente en los Figura 4. Salinidad registrada mensualmente en los sitios de estudio a 5 m de profundidad, desde septiembre sitios de estudio a 5 m de profundidad, desde septiembre 2007 a marzo 2008. 2007 a marzo 2008. Figure 3. Monthly recorded temperature at the study Figure 4. Monthly recorded salinity at the study sites at 5 sites at 5 m depths from September 2007 to March 2008. m depths, from September 2007 to March 2008. tando los dos primeros las mayores abundancias. El durante el período de mayor abundancia. Una posible análisis de las tallas medias de estas cohortes en todos relación entre desoves y presencia de larvas en estos los sitios estudiados, permite observar incrementos de sitios, se puede inferir en enero 2008 tanto en talla en los grupos mayores y también la aparición de Quillaipe como Metri, donde solo en estos dos nuevas cohortes larvales en estadios iniciales. Los lugares, se detectó la presencia de cohortes larvales en grupos mayores a 250 µm de talla media (cerca de 30 estados iniciales (125 µm promedio). En Pichicolo, a días de vida (Toro et al., 2006)) y que alcanzaron partir de enero, pese a los desoves detectados en este sobre el 30% de las muestras en noviembre, serían lugar, no aparecen estadios larvales iniciales para producto de las cohortes de tallas iniciales registradas establecer este tipo de relación, mientras que en en los muestreos previos, las que habrían permanecido Canutillar y Sotomo, cohortes en estadios iniciales y en estos sitios como producto del modelo de competentes, se continuaron registrando durante circulación general del sistema estuarino, permitiendo marzo de 2008. En consecuencia, la presencia durante la retención de cuerpos de agua en los sitios septiembre en Pichicolo, Sotomo y Canutillar de tres estudiados (Silva et al., 1998). Estos resultados, hacen cohortes larvales similares, adicionándose a Pichicolo posible proponer que estos lugares actuarían como (el más austral), una cuarta con una talla media de 258,2 µm, y la detección en ellos de desoves a partir áreas de retención de larvas, siendo los dos sitios de enero, permiten sugerir, que estos lugares actúan ubicados al interior del fiordo Reloncaví (Canutillar y como áreas receptoras de larvas exportadas desde Sotomo), los más importantes tanto por la abundancia zonas donde los desoves ocurrieron antes de de larvas, como por la talla que presentaron las septiembre 2007. Los desoves de los ejemplares cohortes mayores. El efecto del hidrodinamismo cultivados registrados en Quillaipe, comenzaron a contribuyendo a retener larvas en áreas determinadas, detectarse a partir de noviembre, lo que no explicaría ha sido señalado para Mytilus edulis (Linnaeus, 1758), la presencia de larvas durante septiembre y octubre en y también para pectínidos como Pecten maximus las áreas estudiadas. Estos resultados avalan (Linnaeus, 1758) y A. purpuratus (Bayne, 1976; observaciones realizadas por Leiva et al. (2007), Thouzeau, 1995; Cantillánez, 2000; Avendaño et al., quienes detectaron pulsos de asentamiento de semillas 2008). de M. chilensis sobre colectores, en primavera y Sin embargo, independiente que los sitios principios del verano, en Pichicolo, Metri y Cochamó estudiados permiten señalarlos como áreas de (éste último ubicado frente a Canutillar), no retención larval, queda claro a través de los eventos relacionados con desoves detectados en ellos. Toro et reproductivos mostrados por M. chilensis, que los al. (2006), junto con señalar que larvas de M. chilensis desoves registrados en estos lugares, no serían los presentan una vida pelágica de 40 a 45 días, indicaron responsables de la presencia de larvas, principalmente su potencial capacidad de dispersión a grandes Lat. Am. J. Aquat. Res. 424

distancias, pudiendo alcanzar una escala de cientos de (Plaza et al., 2005). Ello explicaría además, la kilómetros a lo largo de la costa chilena, tal como lo continua presencia de cohortes larvales en estados señala Bayne (1976), al encontrar altas concen- iniciales encontrados en los sitios de estudio; sin traciones de larvas de M. edulis en medio del mar del embargo, es necesario precisar los desoves que Norte, producto de una dispersión de algunos cientos ocurren en estos cultivos para contrastar la hipótesis de kilómetros desde la costa. Así también, antes señalada. distribuciones importantes de larvas de P. maximus en Para concluir, se puede señalar que el recono- tamaño y densidad, en áreas desprovistas de cimiento de zonas de retención larval como ha sido progenitores, han sido explicadas para el mar de la demostrado principalmente en el fiordo Reloncaví, Mancha, por un transporte horizontal que generan las pueden contribuir efectivamente al estudio de la mareas y vientos desde otros sitios de desove dinámica larval y post-larval de este mitílido, (Boucher & Dao, 1990). generando importante información sobre patrones Sobre la base de los resultados obtenidos, a través espaciales, temporales e intensidad del asentamiento del reconocimiento de las larvas de M. chilensis en el larval, y del crecimiento y sobrevivencia de la semilla plancton, y su variabilidad durante el período de fijada, como se ha realizado con otros bivalvos entre estudio en los cinco sitios estudiados, se fortalece la ellos el pectínido A. purpuratus en la reserva marina hipótesis que su proceso de transporte y asentamiento, de La Rinconada, Antofagasta (Cantillánez, 2000; ocurre dentro de un rango de distribución de meta Cantillánez et al., 2001, 2007; Avendaño et al., 2006). población (Toro et al., 2006; Leiva et al., 2007), donde diferentes poblaciones de reproductores, aportarían a la conformación de un pool larval (de AGRADECIMIENTOS máxima conexión) que se comporta como una sola unidad. Narvarte (2001) señala para el caso de los El presente estudio fue realizado en el marco del pectínidos, que la disponibilidad larvaria en un sitio proyecto FONDEF D051-10357. particular, depende de las interconexiones que existan entre los diferentes bancos que conforman la REFERENCIAS metapoblación. Los patrones de conexión entre los componentes de la metapoblación constituyen la idea Avendaño, M., M. Cantillánez & J. Peña. 2006. Effect of central de la dinámica entre bancos generadores de immersion time of cultch on spatfall of the scallop larvas y aquellos receptores de las mismas. Argopecten purpuratus (Lamarck, 1819) in the Es necesario señalar que en el modelo de Marine Reserve at La Rinconada, Antofagasta. circulación propuesto por Silva et al. (1998), los sitios Aquacult. Int., 14: 267-283. del presente estudio están influenciados por masas de Avendaño, M., M. Cantillánez, G. Thouzeau & J.B. aguas subantárticas que se desplazan desde el sur, y Peña. 2007. Artificial collection and early growth of que penetran hacia el interior de los canales por debajo spat of the scallop Argopecten purpuratus (Lamarck, de la capa superficial estuarina, llenando el seno 1819) in the La Rinconada Marine Reserve, Reloncaví. En consecuencia, según este modelo de Antofagasta. Sci. Mar., 71(1): 197-205. circulación, las mayores abundancias larvales de M. Avendaño, M., M. Cantillánez & G. Thouzeau. 2008. chilensis encontradas en septiembre en los sitios más Effects of water depth on the survival and growth of australes (Pichicolo y Sotomo), y la existencia de Argopecten purpuratus (Lamarck, 1819) spat in desoves entre septiembre y marzo en poblaciones de northern Chile. Aquacult. Int., 16: 377-391. Chiloé (López, et al., 1975; Winter et al., 1980; Stotz, Baker, P. & R. Mann. 2003. Late stage bivalve larvae in 1981), permiten considerar que la procedencia de estas a well-mixed estuary are not inert particles. Estuaries, larvas se generaría de desoves ocurridos tanto en 26(4): 837-845. poblaciones naturales, como en cultivo ubicados al sur de los sitios estudiados. En el presente estudio, los Bautista, C.P. 1998. Moluscos: tecnología de cultivo. reproductores procedentes de cultivo, comenzaron su Editorial Mundi Prensa, Madrid, pp. 25-37. desove en noviembre, dos meses antes que ocurriera Bayne, B.L. 1976. The biology of mussel larvae. In: B.L. en los bancos naturales, de manera que si las Bayne (ed.). Marine mussels: their ecology and poblaciones naturales en Chiloé desovan a partir de physiology. Cambridge University Press, London, pp. septiembre, debiera considerarse el aporte larval que 81-120. está generando el cultivo de esta especie que allí se Boucher, J. & J.C. Dao. 1990. Repeuplement et forçage realiza, el cual concentra el 73% de las 2.500 há du recrutement de la coquille Saint-Jacques (Pecten concesionadas el 2004 para el cultivo de esta especie maximus). In: J.P. Troadec (ed.). 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Received: 12 January 2010; Accepted: 4 August 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3):Requerimientos 427-438, 2011 de proteína y energía en juveniles de camarón Farfantepenaeus paulensis 427 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-4

Research Article

Requerimientos de proteína y energía bruta en juveniles de camarón rosado Farfantepenaeus paulensis (Pérez-Farfante, 1967) sometidos a diferentes salinidades

Roberto Ramos1 & Edemar Andreatta2 1Departamento de Acuicultura, Facultad de Recursos del Mar Universidad de Antofagasta, Antofagasta, Chile 2Departamento de Aqüicultura, Laboratorio de Camarões Marinhos Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil

RESUMEN. Se determinó el requerimiento de proteína (PB) y energía bruta (EB) y su relación óptima en dietas prácticas para juveniles de camarón rosado Farfantepenaeus paulensis en diferentes salinidades. Se sembraron camarones con peso promedio de 0,353 g en 54 estanques de PVC con densidad inicial de 40 ind m-2. El experimento fue factorial, con tres niveles de proteína bruta 24, 35 y 48%, tres salinidades 10, 20 y 30 psu y dos niveles de energía bruta 3200 y 4200 kcal kg-1 de dieta, con tres réplicas, en un período experimental de 25 días. Los resultados indicaron que la salinidad y la proteína tuvieron un efecto significativo (P < 0,05) sobre la ganancia de peso y tasa de crecimiento específico, pero no influyeron en la sobrevivencia. La energía no tuvo efecto significativo (P > 0,05) sobre la sobrevivencia, tasa de crecimiento específica y ganancia en peso. La respuesta de los camarones a las necesidades de proteína y energía bruta en las salinidades probadas fue diferente. En la salinidad de 10 psu los requerimientos fueron 35% PB y 4200 kcal kg-1 (83,3 mg PB kcal-1), mientras que en salinidades de 20 y 30 psu fueron 25% de PB y 3200 kcal kg-1 (75,0 mg PB kcal-1). Palabras clave: Farfantepenaeus paulensis, camarón, energía, proteínas, salinidad.

Gross protein and energy requirements for pink shrimp Farfantepenaeus paulensis (Pérez-Farfante, 1967) juvenile under different salinities

ABSTRACT. The requirement of gross protein and energy and the optimal ratio of these in practical diets for pink shrimp (Farfantepenaeus paulensis) juveniles in different salinities were determined. Shrimp with a mean initial weight of 0.353 g were stocked in 54 plastic tanks at initial densities of 40 ind m-2. The experiment was factorial, with three levels of gross protein (24, 35, 48%), three levels of salinities (10, 20, 30 psu), and two levels of gross energy (3200, 4200 kcal kg-1); the experiment lasted 25 days and considered three replicates. The results showed that salinity and protein had a significant effect (P < 0.05) on weight gain and the specific growth rate, but did not influence on survival. The energy had no significant effect on survival, growth rate, or weight gain. The response of the shrimp to the gross energy and protein level showed different requirements according to the different salinities tested. At salinity of 10 psu, the adequate level was 35% gross protein and 4200 kcal kg-1 (83.3 mg PB kcal-1), whereas at salinities of 20 and 30 psu, levels of 24% gross protein and 3200 kcal kg-1 (75.0 mg PB kcal-1) were appropriate. Keywords: Farfantepenaeus paulensis, shrimp, energy, protein, salinity. ______Corresponding author: Roberto Ramos ([email protected])

INTRODUCCIÓN ciente para sustentar altas producciones, por lo tanto, se requieren dietas nutricionalmente completas y El alimento natural, a pesar de tener un papel muy económicamente viables para la expansión de la importante en los sistemas de cultivo extensivo y actividad (Bautista, 1986; Akiyama, 1991; Fróes et al., semi-intensivo de camarones peneidos, no es sufi- 2006). 428 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Entre los nutrientes más estudiados están las cuanto a las necesidades nutricionales en etapas más proteínas, debido a su importancia en la estructura y avanzadas de desarrollo, los estudios son bastante funcionamiento de todos los organismos vivos, limitados. Entre los pocos estudios existentes destacan además de tener un efecto económico significativo en los de Marchiori et al. (1982) y Rodrigues (1985), que los costos de producción de los alimentos formulados evaluaron solo los requerimientos de proteína cruda, (New, 1976; Piedad-Pascual et al., 1990; Eusebio, sin considerar los niveles de energía. Por su parte, 1991; Sarac et al., 1993; Fróes et al., 2006). Diversos Fróes et al. (2006) demostraron que las necesidades de estudios han demostrado que las necesidades proteicas proteína bruta de juveniles de F. paulensis en sistemas para la mayoría de las especies y tamaños de sin alimento natural fueron de 450 g kg-1. Por su parte, camarones peneidos oscilan entre 30 y 57% (Akiyama Ballester et al. (2010) determinaron que juveniles de et al., 1991). Al respecto, Sedgwick (1979) afirma que camarón rosado cultivados sin intercambio de agua y un equilibrio adecuado de proteínas en la dieta debe flocos en el sistema, requirieron 350 g kg-1 de proteína sostener un alto crecimiento y baja participación en la cruda. producción de energía. Según Kanazawa et al. (1981) Considerando que el ciclo biológico de F. las necesidades de energía y proteína de camarón están paulensis tiene las mismas características que las otras directamente relacionados, y no deben ser estudiados especies de camarones peneidos, el presente estudio de manera aislada. El conocimiento de la relación pretende evaluar la influencia de la salinidad en las proteína: energía es un hecho fundamental para necesidades de proteína y energía, mediante un establecer otros requerimientos nutricionales experimento a escala de laboratorio para desarrollar (Bautista, 1986). raciones específicas que permitan maximizar el Por otra parte, desde el punto de vista de la crecimiento y sobrevivencia, y reducir los costos de nutrición de camarones, los estudios que examinan el producción en cultivo. efecto de la salinidad en los camarones peneidos han recibido escasa atención. Según Zein-Eldin & Aldrich MATERIALES Y MÉTODOS (1965), entre los factores abióticos más importantes en la fisiología de los camarones peneidos están la El experimento se realizó durante 25 días en el temperatura y la salinidad, debido a que afectan el Laboratorio de Camarones Marinos (LCM) del crecimiento y sobrevivencia, especialmente en Departamento de Acuicultura de la Universidad animales que viven un período de su ciclo de vida en Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil. el mar y otro en ambiente costero, donde los variaciones oceanográficas son bastante grandes. Se utilizó un diseño factorial que incluyó tres porcentajes de proteína bruta (PB) (24, 35 y 48%), dos La mayoría de los esfuerzos en el estudio de las niveles de energía bruta (EB) (3200 y 4200 kcal kg-1) necesidades nutricionales de camarones peneidos se de dieta y tres niveles de salinidad (10, 20 y 30 psu) en ha dirigido a determinar las respuestas metabólicas, un diseño de 3x2x3. Las diferentes combinaciones particularmente asociadas con los procesos de totalizaron 18 tratamientos con tres réplicas cada uno. regulación iónica y osmótica. No obstante, se destacan Se emplearon juveniles de camarón rosado los estudios realizados por Robertson et al. (1993) y Farfantepenaeus paulensis cuyas postlarvas fueron Coelho (1985) cuyo objetivo fue evaluar el efecto de diferentes niveles de salinidad en las necesidades producidas en el sector de larvicultura del LCM. cuantitativas y digestibilidad aparente de proteína en Durante los cinco días previos al inicio del estudio, los Litopenaeus vannamei, L. stylirostris, Penaeus camarones fueron aclimatados a diferentes salinidades aztecas, y P. japonicus. El camarón rosado Farfan- experimentales. Los camarones fueron pesados tepenaeus paulensis es una especie tolerante al frío individualmente y se colocaron 20 individuos al azar que se extiende desde Ilheu (14°50'S) Brasil a Mar del en las unidades experimentales, totalizando 1080 Plata (38°30'S) en Argentina (Soares et al., 2005) individuos con un peso promedio inicial de 0,353 g ± 0,010. La densidad inicial de cada unidad siendo un interesante recurso pesquero en el sur de -2 Brasil. Estudios recientes han demostrado que F. experimental fue de 40 ind m . Los tratamientos y paulensis es una alternativa viable para la acuicultura pesos iniciales se muestran en la Tabla 1. (Peixoto et al., 2003; Wasielesky et al., 2004; Se utilizaron 54 estanques de poliuretano de color Ballester et al., 2010). A pesar de la importancia de la negro con una capacidad total de 250 L, que se especie, los estudios nutricionales han sido orientados llenaron con 120 L de agua con la salinidad de preferencia, para resolver los problemas de la correspondiente a cada tratamiento. También se nutrición de larvas (Cerqueira & Beltrame, 1989; utilizaron tres estanques de fibra de vidrio cilindro Martins et al., 2006; Fernandes et al., 2007). En cónico de 2500 L de capacidad para almacenar agua Requerimientos de proteína y energía en juveniles de camarón Farfantepenaeus paulensis 429

Tabla 1. Pesos promedios iniciales (g) para cada tratamiento. Table 1. Average weight initials (g) for each treatment.

Proteína bruta Energía bruta Relación Salinidad Pesos iniciales Tratamientos (%) (kcal kg-1) P:E (psu) (g ± DE) 1 24 3200 75,0 0,349 ± 0,068 2 24 4200 57,1 0,348 ± 0,080 3 35 3200 109,3 0,355 ± 0,079 4 35 4200 83,3 10 0,345 ± 0,096 5 48 3200 150,0 0,355 ± 0,089 6 48 4200 114,2 0,351 ± 0,078 7 24 3200 75,0 0,361 ± 0,116 8 24 4200 57,1 0,353 ± 0,094 9 35 3200 109,3 0,353 ± 0,107 10 35 4200 83,3 20 0,362 ± 0,103 11 48 3200 150,0 0,366 ± 0,106 12 48 4200 114,2 0,351 ± 0,100 13 24 3200 75,0 0,349 ± 0.095 14 24 4200 57,1 0,347 ± 0,085 15 35 4200 109,3 0,347 ± 0,106 16 35 3200 83,3 30 0,358 ± 0,100 17 48 4200 150,0 0,352 ± 0,085 18 48 3200 114,2 0,353 ± 0,077 con la respectiva salinidad experimental. Para ello se consumido de cada tratamiento, fue colectado diluyó la salinidad normal del agua de mar (34 psu) diariamente mediante sifoneamiento y retenido en un con agua dulce. Todas las unidades experimentales filtro de 300 µm, luego lavado con agua dulce para fueron aireadas a través de líneas individuales de aire. retirar las sales, colocado en una cápsula petri y Para mantener la temperatura del agua estable en 25°C secado en una estufa de aire forzado a 80°C por 24 h se utilizaron calentadores conectados a un termostato para obtener peso seco constante. Diariamente, central. después de la colecta de alimento residual y previo a En el experimento se prepararon seis raciones la nueva alimentación, el agua de las unidades prácticas. La Tabla 2 muestra los ingredientes y sus experimentales se renovó en 30% del volumen. porcentajes de participación en las dietas experi- El desempeño de los camarones fue evaluado mentales. mediante la sobrevivencia, ganancia en peso, razón de Los análisis de la composición química proximal eficiencia proteica (REP), conversión alimenticia de los ingredientes y dietas se realizaron en el aparente (CAA) y tasa de crecimiento específico Departamento de Ciencia y Tecnología de los (TCE). Para el análisis de los resultados, se utilizó un Alimentos de la Universidad Federal de Santa análisis de varianza factorial y el test de contraste de Catarina. Para el análisis de la energía bruta, las medias de Duncan. En todos los test estadísticos el muestras se enviaron al Laboratorio de Nutrición nivel de confianza fue 95%. Los valores de porcentaje Animal de la Empresa de Investigación Agrícola de sobrevivencia y tasa de crecimiento específico se (EPAGRI) en Lages, Santa Catarina, Brasil. transformaron a sus equivalentes arco seno utilizando las tablas de Steel & Torrie (1988), antes de la Al comienzo del experimento, la tasa de aplicación estadística. alimentación diaria para todos los tratamientos fue equivalente al 15% de la biomasa de camarón, ofrecida una vez al día (11:00 h). Posteriormente, RESULTADOS conforme la demanda, la tasa de alimentación se ajustó en 17%, para luego retomar en la última semana Los resultados del análisis químico proximal y de del experimento al 15% de la biomasa. El alimento no energía bruta de las dietas se muestran en la Tabla 3. 430 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Tabla 2. Ingredientes y composición (%) de las dietas experimentales. Table 2. Ingredientes and composition (%) in the experimental diets.

Ración experimental Ingredientes 1 2 3 4 5 6 Harina de pescado 30 30 30 30 15 30 Salvado de soja 20 20 20 20 5 20 Salvado de maíz 10 10 10 10 5 5 Gelatina * 3,89 3,89 16,70 16,70 45,82 30 Dextrina * 13,45 24,02 2,14 12,72 2,49 6,31 Aceite de pescado 3,0 6,0 1,5 4,5 3,0 3,0 Aceite de soja 1,0 2,0 0,5 1,5 1,0 1,0 Premix mineral (1) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Premix vitamínico (2) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Vitamina C 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 CMC (3) 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 BHT (4) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Citrato de sódio 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Total 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

*Ingredientes en estado puro (1) Premix mineral (g kg-1): Mn-90, Zn-97, Fe-80,6, Cu-20, I-1,6 (2) Premix vitaminico (UI Kg-1): A-10x10, D3-2x10, (g Kg-1): E-17,5, K3-1.56, B1- 2,0, B2-6,0, B6-3,5, B12-0,012, Ac Fólico-1, Biotina-0,1, Pantot. Ca-11,7, Niacina-28, Selenito de Na-0,135, (3) CMC: Carboximetilcelulosa (4) BHT: Butil hidroxitolueno

Tabla 3. Composición proximal de las dietas experimentales. Valores expresados en materia seca (%). P: proteína, E: energía. Table 3. Proximate composition of the experimental diets. Values expressed in dry matter (%). P: protein, E: energy.

Ración experimental Nutrientes 1 2 3 4 5 6 Humedad 9,25 10,34 9,54 10,28 10,08 10,57 Proteína bruta 24,12 24,70 35,52 35,02 48,53 48,00 Extracto etéreo 4,45 7,66 3,62 5,01 1,16 2,09 Fibra bruta 19,56 2,74 17,09 2,77 17,86 3,31 Cenizas 24,55 8,37 23,41 9,45 21,96 9,29 Energía bruta (kcal kg-1) 3225 4251 3338 4245 3150 4272 Relación P:E (mg PB kcal-1) 75,00 57,10 109,30 83,30 150,00 114,20

La Tabla 4 muestra los valores promedio de psu, con la dieta que contenía 24% PB y 4200 kcal sobrevivencia, ganancia en peso, incremento de kg-1 (P:E 57,1 mg PB kcal-1). En la misma salinidad se biomasa, relación de eficiencia proteica y la tasa de alcanzó el mayor porcentaje de sobrevivencia con un crecimiento específico para todos los tratamientos en 98,3% para las raciones con 35% PB y 4200 kcal kg-1 las tres salinidades probadas. (P:E 83,3 mg PB kcal-1) (Fig. 1, Tabla 4). El menor porcentaje de sobrevivencia de los A través del análisis de varianza factorial aplicado juveniles fue de 56,6% obtenido en la salinidad de 10 al porcentaje de sobrevivencia, luego de su transfor- Requerimientos de proteína y energía en juveniles de camarón Farfantepenaeus paulensis 431

Tabla 4. Resultados finales de sobrevivencia, ganancia en peso tasa de crecimiento específico (TCE), incremento de biomasa, razón de eficiencia proteica (REP) y conversión alimenticia aparente (CAA) para todos los tratamientos. Table 4. Mean values of survival, weight gain (TCE), increased biomass, protein efficiency ratio (REP), specific growth rate and apparent feed conversion (CAA).

Salinidad Sobrevivencia Ganancia Incremento de Tratamiento PB EB P:E TCE REP CAA (psu) (%) de peso (g) biomasa (g) 1 24 3200 75,0 93,3 0,170 2,72 1,58 0,92 4,52 2 24 4200 57,1 56,6 0,144 -1,41 1,37 -0,85 -4,89 3 35 3200 109,3 10 63,3 0,183 -0,36 1,64 -0,04 -63,69 4 35 4200 83,3 98,3 0,195 3,82 1,77 0,63 4,50 5 48 3200 150,0 73,3 0,111 -0,22 1,07 -0,21 -9,72 6 48 4200 114,2 81,6 0,161 1,36 1,50 0,25 8,36 7 24 3200 75,0 95,0 0,214 3,91 1,84 1,21 3,45 8 24 4200 57,1 71,6 0,170 0,33 1,55 0,20 21,23 9 35 3200 109,3 20 71,3 0,182 0,69 1,64 0,06 47,15 10 35 4200 83,3 90,0 0,195 2,69 1,71 0,44 6,45 11 48 3200 150,0 78,3 0,117 0,23 1,10 0,08 25,60 12 48 4200 114,2 90,0 0,197 3,05 1,77 0,27 7,75 13 24 3200 75,0 93,3 0,242 4,05 2,10 1,30 3,20 14 24 4200 57,1 78,3 0,202 1,37 1,81 0,83 5,04 15 35 3200 109,3 30 76,6 0,182 1,20 1,67 0,10 28,28 16 35 4200 83,3 93,3 0,209 3,45 1,83 0,49 5,77 17 48 3200 150,0 93,3 0,133 2,04 1,28 0,26 8,07 18 48 4200 114,2 83,3 0,213 2,56 1,88 0,22 9,26

Figura 1. Porcentaje de sobrevivencia de juveniles de camarón rosado F. paulensis. Figure 1. Survival percentages of juveniles of pink shrimp F. paulensis. mación a sus equivalentes arco seno, se determinó que Entre todos los tratamientos, la mayor ganancia de no hubo diferencias significativas (P > 0,05) para los peso individual se obtuvo en la salinidad de 30 psu, factores salinidad, proteínas y energía (Tabla 5). Sólo con 0,242 g cuando se alimentaron con la dieta con la interacción entre proteína y energía, mostró un 24% PB y 3200 kcal kg-1 (75 mg PB kcal-1). En la efecto altamente significativo (P < 0,05). Mediante la salinidad de 20 psu la mayor ganancia en peso prueba de Duncan se demostró estadísticamente que individual fue 0,214 g con la misma dieta anterior. los mejores resultados de sobrevivencia se alcanzaron Diferente fue el resultado a la salinidad de 10 psu, ya por 83,3; 75,0 y 114,2 mg de proteína / kcal de energía que la mayor ganancia de peso individual (0,195 g) se (Tabla 6). observó con la dieta que contenía 35% de 432 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Tabla 5. Análisis de varianza factorial para la sobre- PB y 4200 kcal kg-1 (83,3 mg PB kcal-1) (Fig. 2, Tabla vivencia en relación a la salinidad, proteína y energía 4). bruta. gl: grados de libertad. Los valores más bajos de ganancia en peso Table 5. Factorial ANOVA for the survival in relation to individual de los camarones fueron con la dieta con salinity, protein and gross energy. gl: freedom degree. 48% PB y 3200 kcal kg-1 (P:E 150,0), con 0,111, 0,117 y 0,133 g, en las salinidades de 10, 20 y 30 psu, Causa de variación gl F P respectivamente (Tabla 4). En el análisis de varianza para los factores de salinidad, proteína y energía, se A: Salinidad 2 1,912 0,1625 determinaron diferencias significativas (P < 0,05) B: Proteína 2 0,084 0,9196 entre los tratamientos para la salinidad y la proteína, C: Energía 1 0,238 0,6335 pero no para la energía (Tabla 7). No obstante, este Interacción análisis mostró una alta interacción entre proteína y AB 4 0,443 0,7769 energía bruta (P < 0,05). AC 2 0,371 0,7306 Mediante la prueba de Duncan se demostró que no BC 2 14,984 0,0000 existían diferencias significativas (P > 0,05) entre las ABC 4 1,598 0,1959 medias de ganancia en peso individual para las Residual 36 salinidades de 10 y 20 psu, no así para 30 psu que Total 53 presentó diferencias estadísticas respecto a las salinidades anteriores (Tabla 8).

Tabla 6. Prueba de Duncan para la sobrevivencia considerando la proteína y energía. Table 6. Duncan test for survival considering the energy and protein.

Proteína:Energía Sobrevivencia Medias grupos (valores transformados) homogéneos 57,1 58,17 c 109,4 59,25 c 150,0 67,57 c 114,2 71,24 b a 75,0 78,51 a 83,3 80,48 a Letras iguales indican que no hay diferencias significativas.

Figura 2. Ganancia en peso (g) de juveniles de camarón rosado F. paulensis. Figure 2. Weight gain (g) of juveniles of pink shrimp F. paulensis.

Por su parte, los camarones alimentados con las determinar que la ganancia en peso de los individuos dietas con 24 y 35% PB no mostraron diferencias no presentó diferencias significativas para 83,3; 114,2; significativas entre sí, no obstante, si se encontraron 109,4 y 57,1 mg PB kcal-1, pero si con 150 mg PB con la dieta con 48% PB. Por otra parte, se pudo kcal-1 (Tabla 8). Requerimientos de proteína y energía en juveniles de camarón Farfantepenaeus paulensis 433

Tabla 7. Análisis de variancia factorial para la ganancia Tabla 8. Prueba de Duncan para la ganancia en peso (g) en peso individual (g) en relación a los factores salinidad, considerando la salinidad, proteína bruta y la interacción proteína y energía bruta. gl: grados de libertad. proteína:energía (P:E). Table 7. Factorial ANOVA for weight gain (g) Table 8. Duncan test for weight gain (g) considering the considering the salinity, crude protein and gross energy. salinity, crude protein and energy:protein interaction gl: freedom degree. (P:E) .

Ganancia de Medias grupos Tratamiento Causa de variación gl F P peso (g) homogéneos A: Salinidad 2 4,316 0,0209 Salinidad 0,16 c b 10 B: Proteína 2 5,076 0,0114 0,17 b 20 C: Energia 1 2,862 0,0993 0,19 a 30 Interacciones Proteína AB 4 0,948 0,4479 48 0,15 b AC 2 0,092 0,9123 35 0,18 a BC 2 8,908 0,0007 24 0,19 a ABC 4 0,199 0,9373 Relación P:E 150,0 0,12 c Residual 36 57,1 0,17 b Total 53 109,3 0,18 b a 114,2 0,19 b a En la Figura 3 se observó que los mayores 83,3 0,20 b a incrementos de biomasa (g) se obtuvieron en las 75,0 0,21 a salinidades de 30 psu (4,05) y 20 psu (3,91) para el Letras iguales indican que no hay diferencias significativas. tratamiento que recibió la dieta que contenía 24% PB -1 -1 y 3200 kcal kg (P:E 75 mg PB kcal ). Los valores significativas. En cuanto a la proteína, los camarones más bajos se observaron en la salinidad del 10 psu. alimentados con raciones de 24 y 35% PB no Los incrementos negativos de biomasa observados en presentaron diferencias en la tasa de crecimiento esta salinidad, fueron producidos por la mortalidad y específico, pero si difirieron con la ración con 48% de el bajo crecimiento de los camarones en los PB. Se determinó que la tasa de crecimiento específico tratamientos, 2, 3 y 5 (Tabla 4). Debido a estos más alta se obtuvo con 75 mg PB kcal-1, aunque no incrementos negativos de la biomasa no fue posible la aplicación de análisis estadístico. mostró diferencias significativas con las raciones de 83,3; 114,2; 109,3 y 57,1 mg PB kcal-1 (Tabla 10). Los mejores resultados de la tasa de crecimiento específico, se obtuvieron en la salinidad de 20 y 30 Con los resultados de la razón de eficiencia psu, con la dieta con 24% PB y 3200 kcal kg-1 (P:E, proteica no se llevó a cabo análisis estadístico, debido 75 mg PB kcal-1). En la salinidad de 10 psu la tasa de a que se obtuvieron resultados negativos en el crecimiento específico más alta se obtuvo con la dieta incremento en biomasa, variable utilizada en el con 35% PB y 4200 kcal kg-1 (83,3 mg PB kcal-1). Sin cálculo. Al comparar los valores obtenidos en todos embargo, los resultados más bajos se obtuvieron con los tratamientos, los mejores resultados se obtuvieron la dieta que contenía la proteína más alta y la energía con la dieta que contenía 24% PB y 3200 kcal kg-1 (75 más baja, 48% PB y 3200 kcal kg-1 (P:E, 75 mg PB mg PB kcal-1) en las salinidades probadas. Es kcal-1) en todas las salinidades evaluadas (Fig. 4, interesante observar que con el incremento de la Tabla 4). salinidad, la razón de eficiencia proteica también se En el análisis de varianza factorial, realizado incrementó. Los menores valores fueron observados -1 después de la transformación de los porcentajes de la con la dieta con 35% PB y 3200 kcal k g (109,3 mg -1 tasa de crecimiento específico a sus equivalentes arco PB kcal ). La Fig. 5 y Tabla 4 presentan los valores seno, se constató que hubo un efecto significativo de promedio de la razón de eficiencia proteica para cada la salinidad y la proteína (P < 0,05) y una alta tratamiento. interacción entre proteína y energía (Tabla 9). Al igual que en el incremento de biomasa y la La prueba de Duncan no mostró diferencias razón de eficiencia proteica, no fue posible realizar el significativas entre las salinidades de 10 y 20 psu, no análisis estadístico de la conversión alimenticia obstante, la salinidad de 30 psu presentó diferencias aparente debido a que algunos tratamientos presen- 434 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Figura 3. Incremento de biomasa (g) de juveniles de camarón rosado F. paulensis. Figure 3. Biomass increment (g) of juveniles of pink shrimp F. paulensis.

Figura 4. Tasa de crecimiento específico de juveniles de camarón rosado F. paulensis. Figure 4. Specific growth rate of juveniles of pink shrimp F. paulensis.

Figura 5. Razón de eficiencia proteica de juveniles de camarón rosado F. paulensis. Figure 5. Protein efficiency ration of juveniles of pink shrimp F. paulensis. taron valores negativos, producto de la mortalidad DISCUSIÓN ocurrida en algunas unidades experimentales (Tabla 4). Entre los parámetros físicos y químicos del agua de A pesar de lo anterior, en la Figura 6 se observa mar, la salinidad y temperatura tienen una marcada que los mejores resultados se obtuvieron con la dieta influencia en los camarones peneidos, ya que afectan que contenía 24% PB y 3200 kcal kg-1 (75 mg PB su metabolismo, crecimiento, muda y sobrevivencia kcal-1) en las salinidades de 20 y 30 psu. Coinciden- (Hennig & Andreatta, 1998) y, posiblemente, también temente, en la salinidad de 10 psu los mejores afectan al sistema inmune (Le Moullac & Haffner, resultados se obtuvieron con las dietas que contenían 2000 en Perazzolo et al., 2002). 35% PB y 4200 kcal kg-1 (83,3 mg PB kcal-1) y 24% A los niveles estudiados, la salinidad parece no PB y 3200 kcal kg-1 (75 mg PB kcal-1). tener un efecto sobre la sobrevivencia del camarón. De Requerimientos de proteína y energía en juveniles de camarón Farfantepenaeus paulensis 435

Figura 6. Conversión alimenticia aparente de juveniles de camarón rosado F. paulensis. Figure 6. Apparent feed conversion of juveniles of pink shrimp F. paulensis.

Tabla 9. Análisis de varianza factorial para la tasa de Tabla 10. Test de Duncan para la tasa de crecimiento crecimiento específico en relación a la salinidad, proteína y específico para la salinidad, proteína bruta e interacción energía bruta. gl: grados de libertad. proteína:energía (P:E). Table 9. Factorial ANOVA for specific growth rate con- Table 10. Duncan test for the specific growth rate sidering the salinity, crude protein and gross energy. gl: considering the salinity, crude protein and protein: freedom degree. energy interaction (P:E).

Causa de variación gl F P Tratamientos Tasa de crecimiento Medias grupos específico homogéneos A: Salinidad 2 4,217 0,0226 B: Proteína 2 6,048 0,0054 Salinidad C: Energía 1 3,606 0,0656 10 6,96 b 20 7,22 b Interacciones 30 7,60 a AB 4 0,777 0,5477 Proteína AC 2 0,005 0,9946 48 6,82 b BC 2 10,341 0,0003 35 7,46 a ABC 4 0,138 0,9669 24 7,50 a Residual 36 Relación P:E Total 53 150,0 6,13 c 57,1 7,15 b 109,3 7,36 b a 114,2 7,50 b a hecho, el análisis de varianza aplicado mostró que no 83,3 7,64 b a hubo diferencia significativa (P > 0,05), concordando 75,0 7,78 a con los resultados obtenidos por Zein-Eldin & Aldrich (1965) que determinaron que la sobrevivencia en el Letras iguales indican que no hay diferencias significativas. camarón Penaeus aztecus está más relacionada con la temperatura que con la salinidad. Por su parte, A pesar que la salinidad no tuvo un efecto Robertson et al. (1993), registraron sobrevivencias de estadísticamente significativo sobre la sobrevivencia 81,6 a 91,6% en Litopenaeus vannamei (5,6 g) cuando del camarón, se puede generalizar que los resultados a fueron sometidos a salinidades de 12 y 46 psu y las salinidades de 20 y 30 psu son superiores a los alimentados con niveles de proteína similar a los obtenidos en el tratamiento con salinidad de 10 psu. evaluados en este estudio. Los autores concluyeron Esto se explicaría por los resultados obtenidos por que tanto la salinidad como los niveles de proteína no McFarland & Lee (1963), en Venkataramaiah et al. tuvieron efecto significativo en la sobrevivencia de L. (1974) que mostraron que P. aztecus es mejor vannamei. Lo anterior coincide con los resultados osmoregulador en altas que a bajas salinidades, obtenidos en este estudio, considerando que no hubo determinando que el punto isosmótico del camarón se efecto significativo de la salinidad, proteína y energía alcanzó cuando las salinidades del medio externo como factores aislados en la sobrevivencia de fueron superiores a 18 psu. Resultados similares juveniles de F. paulensis. fueron obtenidos por Rodríguez (1981), en Poli 436 Lat. Am. J. Aquat. Res.

(1982), que determinó que el punto isosmótico de prefiere salinidades altas (por encima de 25 psu y Litopenaeus vannamei está en el rango de 18-20 psu. hasta 40 psu) para obtener mejores resultados de Prosser (1973) citado por Ramos & Oliva (1984) crecimiento y sobrevivencia. observó que, en general, el metabolismo en las Estos resultados difieren de los obtenidos por especies eurihalinas aumenta en salinidades bajas. Los Robertson et al. (1993) quienes determinaron que el antecedentes anteriores indican que salinidades bajas crecimiento de L. vannamei es mayor en la salinidad pueden causar efectos negativos sobre el camarón, de 12 psu que a 46 psu. No obstante, los autores explicando los resultados inferiores obtenidos en la recomiendan dietas con altos niveles de proteína a salinidad de 10 psu de este experimento. condiciones hipersalinas. Como se mencionó anteriormente, el contenido de Los niveles de proteína bruta tuvieron un efecto proteína y energía bruta de la ración, como factores significativo (P < 0,05) en la ganancia en peso y tasa aislados, no tuvieron ningún efecto sobre la de crecimiento específica. Sin embargo, la energía sobrevivencia de los camarones, sin embargo, la bruta no influyó en ninguno de los parámetros interacción proteína:energía mostró un efecto mencionados, mientras que la interacción proteína: significativo (P < 0,05). La tendencia de los resultados energía, sí tuvo un efecto significativo sobre estos indicó que la mortalidad se asoció a los tratamientos parámetros. con menor relación de proteína:energía (57,1 mg de Los resultados en la relación de eficiencia proteica PB kcal-1). Bautista (1986) determinó altas tasas de indican que los camarones hacen un mejor uso de la mortalidad en camarones juveniles (0,6 g) de P. proteína disponible cuando la dieta contiene los monodon, asociado a dietas con baja proteína y niveles más bajos de proteína y energía (P:E 75,0 mg energía (30% PB y 165-335 kcal 100 g-1, respec- de PB kcal-1). En este estudio, los mejores resultados tivamente), explicando esta mortalidad por el de la relación de eficiencia proteica son comparables a desbalance en la proporción de proteína:energía, los obtenidos por Koshio et al. (1993) para juveniles deficiencia en la composición de aminoácidos de las de P. japonicus de 0,4 g alimentados con dietas que fuentes de proteína utilizada y al estrés por el proceso contenían entre 21 y 60,7% de PB, determinaron de la muda del camarón. valores entre 1,10 y 1,43. Sin embargo, Lim & En cuanto al crecimiento de los camarones, se Dominy (1990) trabajando con juveniles de L. demostró estadísticamente que la salinidad tiene un vannamei de 1,02 g y dietas con 36% PB, determinó efecto significativo (P < 0,05), sobre la ganancia en valores entre 0,83 y 1,61 g. Los bajos resultados peso y la tasa de crecimiento específica. Los mejores obtenidos con las dietas que contenían 35 y 48% de -1 resultados de ganancia de peso y tasa de crecimiento PB y 3200 kcal kg , sugieren que la proteína se específica se observaron en salinidades de 20 y 30 convierte en energía para satisfacer las necesidades psu, no habiendo diferencias estadísticas entre sí calóricas del camarón más que para crecimiento, cuando se compararon las medias, lo que sugiere que siendo confirmado por los bajos resultados de el confort salino de F. paulensis ocurre a salinidades ganancia en peso, tasa de crecimiento específica e superiores a 20 psu. De hecho, con el incremento de la incremento de biomasa. salinidad se produjo una mejor respuesta a todos los Por otra parte, los mejores resultados de parámetros de crecimiento, en particular, la tendencia conversión alimenticia aparente fueron obtenidos con se observó en la conversión alimenticia aparente y en raciones con baja proteína y energía, lo que indicó que la relación de eficiencia proteica, a pesar que no la dieta es más eficientemente utilizada por los fueron estadísticamente probados, lo que indicaría que camarones con estas condiciones. Los valores el camarón hace un mejor uso de los alimentos promedios de conversión alimenticia aparente disponibles en estas salinidades. Así, con estos registrados en las salinidades de 20 psu (3,45) y 30 resultados se demostró que el camarón tiene psu (3,2) con la dieta con 24% PB y 3200 kcal kg-1 necesidades de proteína y de energía diferentes, de son comparables a los obtenidos por Camba et al. acuerdo a las variaciones de salinidad. Así, el camarón (1993) en juveniles de L. vannamei alimentados con F. paulensis necesita más proteína y energía (35% PB 30% de PB, que alcanzaron una conversión y 4200 kcal kg-1) para el crecimiento en la salinidad de alimenticia de 3,32. Galindo et al. (1992) 10 psu, que en salinidades superiores a 20 psu, donde determinaron valores de conversión alimenticia las exigencias de proteína y energía bruta están en aparente entre 4,4 a 7,0 para juveniles de P. schmitti. torno del 24% de PB y 3200 kcal kg-1. Al respecto, Estos mismos autores observaron que la mejor Dalla-Via (1986) observó que P. japonicus sobrevive conversión de alimento (4,4) se obtuvo con la dieta en salinidades de 10 y 25 psu sólo a través de un alto que contenía 25% de PB. Bages & Sloane (1981) costo energético. Este autor concluye que P. japonicus evaluaron dietas con proteína y energía bruta entre 25 Requerimientos de proteína y energía en juveniles de camarón Farfantepenaeus paulensis 437

y 45% y entre 2552 y 3900 kcal kg-1, respectivamente, Ballester, E.L.C., P.C. Abreu, R.O. Cavalli, M. en juveniles de P. monodon concluyendo que la mejor Emerenciano, L. Abreu & W. Wasielesky. 2010. Effect conversión alimenticia aparente de 4,48, fue con la of practical diets with different protein level on the dieta de 35% de PB y 3810 kcal kg-1. Koshio et al. perfomance of Farfantepenaeus paulensis juvenile (1993) determinaron que P. japonicus alcanza su nursed in a zero exchange suspended microbial flocs máximo crecimiento con un mínimo de proteína, intensive system. Aquac. Nut., 16: 163-172. cuando las necesidades energéticas se cubren con Bautista, M.N. 1986. The response of Penaeus monodon ingredientes no-proteicos. Resultados similares fueron juveniles to varying protein/energy rations in the diets. observados por Bautista (1986) y Hajra et al. (1988), Aquaculture, 53: 229-242. quienes establecieron para juveniles de P. monodon Camba, E., A. Pedrazzoli, M. Yaguchi & T. Akiyama. que el mejor nivel de energía para el crecimiento fue 1993. Requerimientos de proteínas en dietas artificiales de 412,60 kcal 100 g-1 con una P: E 112,2 mg PB -1 para juveniles de Penaeus vannamei. Memorias. I kcal . Congreso Ecuatoriano de Acuicultura. Escuela Galindo et al. (1992) determinaron que el mejor Politecnica del Litoral, Guayaquil, pp. 53-58 crecimiento de juveniles de 0,25 g de P. schmitti Cerqueira, V. & E. Beltrame. 1989. Efeito do uso de dietas alimentados con dietas con niveles de proteína bruta artificial como complemento da algas e artemias na entre el 10 y 45% y 3000 kcal de energía digestible, se larvicultura do camarão rosa Penaeus paulensis. encontró en los tratamientos con la relación de Simposio brasileiro sobre cultivo de camarão. Anais. proteína:energía entre 86 y 117 mg PB kcal-1. João Pessoa: MCR Aquaculture, 1: 491-502. Los resultados obtenidos permitieron establecer Coelho, S. 1985. Efeito de niveis de proteína na dieta e da que el contenido de proteína y energía para el máximo salinidade sobre a digestibilidade em quatro espêcie de crecimiento y sobrevivencia de los camarones son camarões peneídeos. Boletim Pesquisa, 13: 41 pp. 24% PB y 3200 kcal kg-1 (P:E 75,0 mg PB kcal-1), en las salinidades de 20 y 30 ‰, mientras que para la Dalla-Via, G.J. 1986. Salinity response of the juvenil salinidad de 10 psu se observaron necesidades del penaeid shrimp Penaeus japonicus. II. Free amino 35% PB y 4200 Kcal kg-1 (P:E 83,3 mg PB kcal-1). acids. Aquaculture, 55: 307-316. Eusebio, P.S. 1991. Effect of dehulling on the nutritive value of some leguminous seeds as protein sources for AGRADECIMIENTOS tiger prawn Penaeus monodon juveniles. Aquaculture, 99: 303-305. Los autores agradecen al Laboratorio de Camarones Marino (LCM) del Departamento de Acuicultura de la Fernandes, S., E. Ballester, J. Monserrat, L. Geracitano, Universidad Federal de Santa Catarina, por facilitar W. Wasielesky & P.C. Abreu. 2007. Contribution of las dependencias para la realización del experimento. microorganisms to the biofilm nutritional quality: De igual forma, se agradece al Departamento de protein and lipid contents. Aquac. Nut., 14(6): 507- Ciencia y Tecnología de los Alimentos de la 514. Universidad Federal de Santa Catarina por el análisis Fróes, C.N., M. Abe, W.Wasielesky, C. Prentice & R.O. químico proximal de las materias primas y de las Cavalli. 2006. Efeitos de dietas práticas com diferentes raciones elaboradas. niveis de proteína bruta na sobrevivência e crescimento do camarõa-rosa Farfantepenaeus paulensis (Pérez- REFERENCIAS Farfante, 1967). Atlântica, 29: 25-34. Galindo, J., I. Fraga & J.S. Alvarez. 1992. Requerimientos Akiyama, D.M. 1991. Soybean meal utilization by marine proteicos en juveniles de camarón blanco Penaeus shrimp. Proceedings of the aquaculture feed processing schmitti . Rev. Cubana Invest. Pesq., 17(1): 47-57. and nutrition workshop. American Soybean Hajra, A., A. Ghosh & S.K. Mandal. 1988. Biochemical Association, Singapore, pp. 207-225. studies on the determination of optimum dietary protein Akiyama, D.M., W.G. Dominy & A. Lawrence. 1991. to energy ration for tiger prawn, Penaeus monodon Penaeid shrimp nutrition for commercial feed industry. (Fab.) juveniles. Aquaculture, 71: 71-79. Proceedings of the aquaculture feed procesing and Hennig, O. & E.R. Andreatta. 1998. Effect of tempe- nutrition workshop. American Soybean Association, rature in an intensive nursery system for Penaeus Singapore, pp. 80-98. paulensis (Pérez Farfante, 1967). Aquaculture, 164: Bages, M. & L. Sloane. 1981. Effects of dietary protein and 167-172. starch levels on growth and survival of Penaeus Kanazawa, A., S. Teshima, S. Matsumoto & T. Nomra. monodon postlarvae. Aquaculture, 25: 117-128. 1981. Dietary protein requeriment of the shrimp 438 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Metapenaeus monoceros. Bull. Japan. Soc. Sci. Fish., Ramos, L. & M. Oliva. 1984. Metabolismo energético en 47(10): 1371-1374. juveniles del camarón rosado Penaeus notialis (Perez Koshio, S, S. Teshima, A. Kanazawa & T. Watase. 1993. Farfante, 1967). Rev. Invest. Mar., 5(1): 35-55. The effect of dietary protein content on growth, Robertson, L., A.L. Lawrence & F. Castille. 1993. digestion efficiency and nitrogen excretion of juvenil Interaction of salinity and feed protein level on growth kuruma prawns, Penaeus japonicus. Aquaculture, 113: of Penaeus vannamei. J. Appl. Aquacult., 2: 43-54. 104-114. Rodriguez, J. 1985. Fontes e niveis de proteína em Lim, C. & W. Dominy. 1990. Evaluation of soybean as a rações para camarão Penaeus paulensis (Perez replacement for marine animal protein in diets for Farfante, 1967) e sua viabilização no cultivo em shrimp (Penaeus vannamei). Aquaculture, 87: 53-63. viveiro. (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal de Pernambuco, Brasil, 81 p. Marchiori, M., C. Magalhães-Filho, J.S. Yunes & J.A. Levi. 1982. Estudos sobre a alimentacão artificial do Sarac, Z., H. Thaggard, J. Saunders, M. Gravel, A. Neill & camarão rosa Penaeus paulensis. Atlântica, 5: 43-48. R.T. Cowan. 1993. Observation on the chemical composition of some commercial prawn feed and Martins, T.G., R.O. Cavalli, R.C. Martino, C. Rezende & associated growth responses in Penaeus monodon. W. Wasielesky. 2006. Larviculture output and stress Aquaculture, 115(1-2): 97-110. tolerance of Farfantepenaeus paulensis postlarvae fed Artemia containing different fatty acids. Sedwick, R.W. 1979. Influence of dietary protein and Aquaculture, 252: 525-533. energy on growth, food consumption and food conversion efficiency in Penaeus merguiensis De New, M.B. 1976. A review of dietary studies with shrimp Man. Aquaculture, 16: 7 -30. and prawns. Aquaculture, 9: 101- 144. Soares, R., W. Wasielesky, S. Peixoto & F. D´Incao. 2005. Peixoto, S., W. Wasielesky & L. Louzada. 2003. Food consumption and gastric emptying of Comparative análisis of pink shrimp, Farfantepenaeus Farfantepenaeus paulensis. Aquaculture, 250: 283-290. paulensis, and white Litopenaeus vannamei, culture in Steel, R. & J. Torrie. 1988. Bioestadística: principios y extreme southern Brazil. J. Appl. Aquacult., 14(1-2): procedimientos. McGraw-Hill, Interamericana de 101-111. México, México, 622 pp. Perazzolo, L., R. Gargioni, P. Ogliani & M. Barraco. 2002. Venkataramaiah, A., G.J. Laskhmi & G. Gunter. 1974. Evaluation of some hemato-inmunological parameters Studies on the effects of salinity and temperature on the in the shrimp Farfantepenaeus paulensis submitted to commercial shrimp Penaeus aztecus Ives, with special environmental and physiological stress. Aquaculture, regard to survival limits, growth, oxygen consumption 214: 19-33. and ionic regulation. U.S. Army corps of engineers Piedad-Pascual, F., E. Cruz & A. Sumalangcay. 1990. waterways experiment station, Vicksburg, Miss. Supplemental feeding of Penaeus monodon juveniles Contract. Report, H-74-2, XII, 134 pp. with diets containing various levels of defatted soybean Wasielesky, W.Jr., S. Peixoto, L. Jensen, L.H. Poersch & meal. Aquaculture, 89: 183-191. A. Bianchini. 2004. Estudo preliminar do cultivo do Poli, A. 1982. Crecimiento y supervivencia de postlarvas camarão-rosa Farfantepenaeus paulensis em cercados de Penaeus stylirostris (Stimpson) bajo condiciones no estuario da Lagoa dos Patos. Bolm. Inst. Pesca, 30: controladas de temperatura y salinidad. Tesis de 63-70. Maestría, Universidad Nacional Autónoma de México, Zein-Eldin, Z.P. & D.V. Aldrich. 1965. Growth and México, 98 pp. survival ofpostlarval Penaeus aztecus under controlled conditions of temperature and salinity. Biol. Bull., Received: 14 June 2010; Accepted: 23 August 2011 129(1): 199-216.

Lat. Am. J. Aquat. Res.,Antiparasitary 39(3): 439-448, ingredient 2011 of Caligus rogercresseyi in the feeding on atlantic salmon, Salmo salar 439 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-5

Research Article

Effect of polyunsatured aldehyde (A3) as an antiparasitary ingredient of Caligus rogercresseyi in the feed of Atlantic salmon, Salmo salar

José Troncoso1, Javier González1, Jorge Pino1, Kari Ruohonen2, Adel El-Mowafi2 José González2, Gabriel Yany3, Jorge Saavedra3 & Andrés Córdova3 1EWOS Innovation Chile, Camino a Pargua km 57, Colaco km 5, Calbuco, Chile 2EWOS Innovation Norway, N-4335 Dirdal, Norway 3Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Facultad de Recursos Naturales Waddington 716, Playa Ancha, Valparaíso, Chile

ABSTRACT. Some polyunsaturated aldehydes (PUAs) such as 2-trans, 4-trans decadenial (A3) have a detrimental effect on the development of copepod sharmful to the salmon industrysuch as Caligus rogercresseyi (sea lice). The purpose of this study was to evaluate the potential use of A3 as a salmon feed ingredient in order to reduce reproduction of Caligus rogercresseyi in infested Atlantic salmon (Salmo salar). The toxicity of A3 was assessed histopathologically for 7 days, using intra-peritoneal injections of different doses (0, 0.24, 0.47, 2.37, 11.86, and 23.71 mg kg-1) in brain, intestine, skin, liver, and muscletissues of Salmosalar at the end of each treatment. The effect of A3 on sea lice was evaluated using 250 Atlantic salmon in an open-flow system of seawater (~13°C). The effect of the dosage in the fish diet was evaluated at two levels (9 mg kg-1, 18 mg kg-1) and considering a control (without A3) for 4, 8, and 12 days, once the sea lice had reached maturity. As a complement, the persistent effect of diluted A3 in sea water (0.5 g L-1) was evaluated at 10, 12, and 14°C for 0, 1, 3, 6, 10, and 15 days; and the maximum persistence was found at 10 days at 10°C. The results showed that the dosages over 0.47 mg kg-1 had no toxic effect on Atlantic salmon, but induced a detrimental effect on Caligus rogercresseyi (reduction of 15% of mature females with a dose of 18 mg kg-1), which could be attributed to alterations in the embryonic development of the sea lice. A3 is a potential supplement in the diet of salmon. However, studies ofits mechanism of action should be undertaken prior to its use. Keywords: Caligus rogercresseyi, sea lice, PUA, reproduction, A3, infestation, Salmo salar, aquaculture, Chile.

Efecto del aldehído poli-insaturado (A3) como ingrediente antiparasitario de Caligus rogercresseyi en la alimentación de salmón del atlántico, Salmo salar

RESUMEN. Algunos aldehídos poli-insaturados (PUAs) tales como 2-trans, 4-trans decadenal (A3) tienen efecto perjudicial para el desarrollo de copépodos perjudiciales para la industria del salmón, tales como Caligus rogercresseyi (piojo de mar). El objetivo del presente estudio fue evaluar el uso potencial de A3 en alimentación de salmones, de forma de reducir la reproducción de Caligus rogercresseyi, en salmón del Atlántico (Salmo salar) infestado. Se evaluó en forma histopatológica la toxicidad de A3 durante siete días, a través de distintas dosis (0, 0,24, 0,47, 2,37, 11,86 y 23,71 mg kg-1) inyectadas por vía intra-peritoneal en Salmo salar, en tejidos de cerebro, intestino, piel, hígado y músculo, al final de cada tratamiento, mientras que el efecto de A3 contra los piojos de mar fue evaluado usando 250 salmones del Atlántico en un sistema de flujo abierto de agua de mar (~13°C). El efecto de la dosis en la dieta de los peces se evaluó a dos niveles (9 mg kg-1 y 18 mg kg-1) y con una muestra control (sin A3), por 4, 8 y 12 días, una vez alcanzado el estado maduro del piojo de mar. En forma complementaria, se evaluó el efecto de la persistencia de A3 diluido en agua marina (0,5 g L-1) a 10, 12 y 14°C, durante 0, 1, 3, 6, 10 y 15 días, donde la máxima persistencia fue de 10 días a 10°C. Los resultados permitieron concluir que las dosis de prueba sobre 0,47 mg kg-1 no tuvieron efecto tóxico en el salmón del Atlántico, pero indujeron un efecto perjudicial sobre Caligus rogercresseyi (reducción del 15% de hembras maduras para una dosis de 18 mg kg-1), lo cual podría atribuirse a alteraciones en el desarrollo embrionario del piojo de mar. A3 puede ser un potencial complemento en la alimentación de salmones, empero estudios sobre su mecanismo de acción deben realizarse previo a su uso. 440 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Palabras clave: Caligus rogercresseyi, piojo de mar, PUA, reproducción, A3, infestación, Salmo salar, acuicultura, Chile. ______Corresponding author: José Troncoso ([email protected])

INTRODUCTION RNA translation during embryogenesis (Romano et al., 2003). Sea lice infestation (Caligus rogercresseyi) is one of Since the aldehyde 2-trans, 4-trans decadenial is the most important health challenges for the Chilean available in pure chemical form and as a flavor salmon industry. This external parasite impairs ingredient (Adams et al., 2008) and taking into production efficiency; causes stress to the fish and it is account the above; the A3 molecules in copepods a possible vector for other pathogens like ISAv and could have use as antiparasitic. However, there are no Piscirickettsia salmonis (J. Gonzalez, pers. comm.). In reports in the scientific literature assessing the the last three years, infestation rate has increased in all potential use of 2-trans, 4-trans decadenial against sea three species produced in Chile, including Atlantic lice reproduction or over other copepod parasites, so salmon (Salmo salar), Rainbow trouts (Oncorhynchus the objective of this research was to assess the mykiss) and coho salmon (Oncorhynchus kisutch), effectiveness of A3 in salmon feeds and their potential probably due to a combination factors like resistence using to reduce sea lice reproduction when parasite to Emamectin Benzoate (Report N°08-08) and the infests in Atlantic salmon, taking into account their proximity between different companies that sharing stability in sea water too, because no previous the same production area. As a consequence, since information is available in order to assess the potential 2007 new antiparasite drugs have been approved to be persistence of the compound in the aquatic used in the Chilean salmon farming industry, environment, as a base line of its potential negative including deltamethrin (used as a bath treatment and effect in marine species. mostly at adult stage of lice, but with reduced efficacy in the last time (increasing the frequency of the treatment (Bravo et al., 2008)) and diflubenzuron (dfb, MATERIALS AND METHODS EWOSMR) whose effects are mediated by disruption of the chitin synthesis, preventing the lice to molt at All the experimental methods were performed with the juvenile stages of lice development. However, sea water and in the species Salmo salar and Caligus resistance to another arthropodos like house fly rogercresseyi during 56 days, according with the (Musca domestica) has been reported by Pimprikar & following details: Georghiou (1979). Persistance of 2-trans, 4-trans decadenial (A3) in Many terrestrial and marine plant extracts have been assessed for antibacterial, antifungal, antiviral sea water and antioxidant activity for humans and animals Trial was conducted at the Chemical Ecology (Bakkali et al., 2008). Moreover, it has been reported Laboratory at Universidad de Temuco. A3 was diluted -1 that aldehyde production and their release from in sea water (32 psu) at 0,5 g L in 9 different 250 mL terrestrial plants is a mechanism of defense against flasks. The flasks were maintained in an incubator at pathogens and insects (Rosahl, 1996; Pohnert & 10, 12 and 14°C, using three replicate per temperature. Boland, 2002). In this sence, recent research have The flasks were kept for 15 days at the respective reported certain marine microalgaes, including temperatures. During this period, samples of 6 mL Thalassiosira weissloggi, Thalassiosira rotula and were taken from each flask at days 0, 1, 3, 6, 10 and Skeletonema costatum produces some polyunsaturated 15. Air was continuously pumped into the flasks and aldehydes (PUAs) as secondary metabolites like 2- samples taken from the flasks were processed trans, 4-trans decadenial (A3). This metabolite stops according with the following protocol. partially the embryogenesis in copepods and sea urchin (Miralto et al., 1999; Ianora et al., 1999; Solid extraction Leflaive & Ten-Hage, 2007). In fact, it have been The solid extraction was used to isolate the A3 showed the effects of A3 in copepods like Calanus compound diluted in water, according with the helgolandicus at concentrations >5 μg mL-1 are procedure described by Pino-Marambio et al. (2007). structural modifications in the cellular chromatin, due The compound was extracted in an EFS column to fragmentations on DNA, followed by disrupting the (Biotage, Uppsala, Sweden) using a glass cartridge of Antiparasitary ingredient of Caligus rogercresseyi in the feeding on atlantic salmon, Salmo salar 441

6 mL ((layer C2 (500 mg) over ENV+ (200 mg)) infestation when added in the feed. The efficacy trial using one per each replica. Cartridges were previously was conducted between middle of March to April, prepared with 2 mL of HPLC grade methanol and then 2009.The 2-trans, 4-trans decadenial (A3) used in this removed with HPLC grade water (2 mL). After the trial were acquired from SIGMA Aldrich (85% of extraction of A3, impurities were again removed with purity). Different solutions of A3 were prepared by HPLC grade water (2 mL). The chemical compounds dilution with methanol and then was added in the feed absorbed in both phases (C2 and ENV+) were eluted to reach different concentrations of the compound, with 2 mL of HPLC grade ethanol. mixing Danish fish oil with A3 compound. The dietary levels of A3 tested in this experiment were Distillation with vacuum 0.0009% and 0.0018%, equivalent to 0.9 and 1.8 g Volatile and non- volatile fractions of A3 compound ton-1 of feed, using a manual sprinkler for 4, 8 and 12 were obtained through distillation with vacuum. days according to a factorial experimental design, with Distillation was performed during 24 h with pressure five tanks of replicates. Pellets extruded were coated at 0.04 torr and at environment temperature (average with the mixture of Danish fish oil and A3 compound, 20°C). using a vacuum system. Liquid to liquid extraction Three hundred Atlantic salmons (150 g average The volatile fraction of the distilled was obtained weigh), were infested with copepodites of Caligus 3 through liquid-liquid extraction, using dietylether (20 rogercresseyi (80 sea lice/fish) in a 1.5 m tank with mL) and distilled ether (3 x 20 mL). Organic phases open sea water flow system at 13°C (average were mixed and dried with CaSO4. The extract temperature). When 80% of sea lice infesting the fish obtained was concentrated until 100 μL, stored in vials reached adult stages, 250 fish were selected and (-18°C) and then were sent to the Laboratory of randomly allocated in 25 tanks of 350 L each (10 Chemistry of the Universidad de La Frontera for A3 fish/tank), with same conditions. A mesh (80 μm) was GC-EM analysis placed in the outlet of each one of the tank for controlling larvae losses. The meshes were cleaned Evaluation of the toxicity of A3 injected in Atlantic daily and larvae were collected, fixed with salmon formaldehyde (5%) and then counted. The 25 tanks In order to perform sub lethal toxicity test, one were assigned to the three experimental diets with hundred and thirty eight (138) fishes (~200 g) were different levels of A3. The different life stages of sea pit-tagged and allocated in six tanks (23 fishes/tank), lice were counted in 25 fish per tank at the end of each during April 29th of 2009, each one with a total time period. capacity of 350 L. After 7 days of acclimatization, the At the end of each time, the following lice fish were injected intraperitoneally (i.p.) with parameters were recorded for analyses: increasing doses of A3: 0.24, 0.47, 2.37, 11.86 and -1 a) N° of mature females (females with mature 23.71 mg kg . Non-injected fishes were used as a eggs in the egg strings). control at Fundación Chile facilities (Quillaipe, X b) N° of female with eggs strings (females without Region). Environmental variables were recorded daily, mature eggs in the egg strings). including water temperature (°C) and oxygen saturation. c) N° of total embryos per each egg string (em- bryos in different stages of development in the After injection, fishes were monitored for mortality egg strings). during 7 days in starving conditions and Probit Analysis was tested. Three fishes were euthanized per d) N° of total larvae, as the sum of viable and non tank. Tissue samples were taken from brain, intestine, viable larvae in each tank. skin, liver and muscle (three pieces per tissue): one e) N° of non-viable larvae (deformed larvae in the piece was sent for histopathological evaluation at limbs or cephalotorax). Biovac Diagnostic Laboratory (Puerto Montt, Chile) f) N° of nauplius II. and the other two pieces were pooled and were sent to the Chemical Ecology Laboratory of the Universidad Ten females with egg strings were collected from de la Frontera (Temuco, Chile) for chemical analysis each tank of fish fed the control and the diet with of A3 by GC-MS. 0.0018% A3 and incubated (14°C) for 2 days with filtered (1 μm) sea water. After the larvae were Effect of dietary A3 against sea lice (Caligus hatched and developed into copepod stage, they were rogercresseyi) infestation and embryogenesis collected and used in the in vitro method to evaluate The purpose of this trial was to investigate the formation of frontal filament as indicator of viability. possible effect of A3 over lice embryogenesis and fish This methodology can be pointed as follows: 442 Lat. Am. J. Aquat. Res.

a) Mucus was obtained directly from Atlantic The link function for the Poisson model is the log. All salmon previously anaesthetized with AQUÍ-S statistical modeling was conducted with the R (Bayer®) in a bath for 5 min approximately. language and its corresponding packages (R Core Under the tail, it was placed a plastic glass (10 Team, 2008). mL) to receive the mucus of each fish. Samples were frozen in liquid nitrogen container and RESULTS finally kept in a freezer (-80°C). Mucus was used to prepare a stock (1 L) of agar and mucus Persistance of 2-trans, 4-trans decadenial (A3) in solution. Salmo salar filtrated mucus (100 mL) sea water was defrosted at room temperature. Persistency of A3 in water is an important indicator of b) It was prepared a solid agar with 1 L of distilled potential time of exposure of animals in the water water and 30 g of agar, heating at 35°C. environment to this compound. A higher exposure c) When temperature of agar was 35ºC, it was time to A3, it means higher toxicity risk in aquatic added mucus defrosted. animals. After 10 days of exposure, it was not detected A3 in the different solutions and/or temperatures d) The solution of agar and mucus were distributed tested (Fig. 1). However, at 10°C, aldehyde in each Petri dish (~60 mL each), waiting to concentrations were higher at 3 and 6 days of become in gel. Two Petri dishes were allocated exposure, indicating a higher stability of the aldehyde per each plastic container (2.5 L) with as the temperature of the water decreased. According microfiltrated (5 μm), aerated and sterilized -3 to the analyses, the persistence of A3 in sea water at seawater (UV light at 70 μW cm ). 10°C was between 6 to 10 days. e) Finally, a minimum of 100 copepodids were deposited in each container and then incubated Effect of dietary A3 against sea lice (Caligus (14°C) in an incubator chamber for 48 h. rogercresseyi) infestation and embryogenesis After 48 h, all the copepods of each container were In all the tanks, the percentage of specific feeding rate extracted and then fixed with a mixture of alcohol, (SFR) of the fish increased along the time during the distilled water and glycerol (45, 45 and 10% feeding period of 10 days (Fig. 2). However, there respectively in a volume of 0.5 mL). Fixed copepods were no differences (P > 0.05) in the feed consumed were dehydrated at constant temperature (35°C) for 1 among the different doses of A3 added in diets. The day. Measurement of the presence/absence of the highest average SFR (1.3%) was recorded at the frontal filament in the copepods was performed with seventh day of feeding for all treatments, while the an optical microscope (40x). lowest SFR (0.57%) was recorded at the initiation of the feeding period. Finally, the specific feeding rate percentage (SFR) in Salmo salar fed with or without A3, was calculated. In addition, a generalized linear model with Poisson distribution was used for the analysis for prediction of the C. rogercresseyi embryonic development .In this sence, host-parasite counts are often found to be over- disperse and this was taken into account for the analysis. This was achieved by using a quasi-Poisson distribution allowing for a scale parameter instead of the ordinary Poisson distribution. According with Myers & Montgomery (1995), the factors (dose and exposure time) were scaled and coded as follows: -1 is the low level, +1 is the high level and 0 is the center point. This coding makes factor and interaction estimates independent from each other. The linear predictor model fitted was thus: ŋi = p0 + p1Di + p2Ti + p12DiTi where: ŋi are the observed counts after applying the Figure 1. Concentration of A3 maintained in sea water link function, Di the doses, Ti the exposure times at for 15 days at three different temperatures. the respective doses, and p1- p12 estimated Figura 1. Concentración de A3 en agua de mar durante parameters describing the effects of the predictors. 15 días a tres temperaturas distintas. Antiparasitary ingredient of Caligus rogercresseyi in the feeding on atlantic salmon, Salmo salar 443

exposure to reach the maximum effect in terms of mature female reduction. The A3 dose did not influence the total larvae counts. However, with time these parameters increased significantly. This may be explained by the constant release of larvae from the egg strings and their accumulation in the different larvae life stages (nauplius I, nauplius II and copepodites). Same situation was observed here, in comparison with total larvae count. The A3 dose did not show any direct effect in non-viable larvae but time showed an important effect, which means in morphology terms, Figure 2. Percentage specific feeding rate (SFR) of fishes fed with different dietary doses of A3. quality of larvae became worst in last emission from the eggs. The results for the number of nauplius II are Figura 2. Porcentaje específico de tasa de alimentación similar to the response observed for total larvae with a (SFR) en peces alimentados con distintas dosis de A3. non significant effect of the dose of dietary A3 or interaction between time and dose. As expected, with As it was expected, the time effect was significant time the number of nauplius II increased significantly. over the egg counts of females, indicating that the number of eggs increased with time. Interestingly, Formation of the frontal filament increasing dose of A3 significantly decreased the total The results showed that the copepods hatched from egg counts. In addition, the number of gravid females females taken from the fish fed with a diet was not significantly affected by either time or dose, supplemented with 0.0018%, A3 had a significantly neither a significant interaction was observed for this lower capacity (P ≤ 0.05) to develop the frontal variable (P > 0.05). There is a trend for a reduction in filament when compared to the copepods hatched the number of gravid females with exposure time. This from females taken from the fish fed with the control can be explained because with time, eggs become (Fig. 3). mature and hatch, reducing the number of gravid females (Table 1). Toxicity of A3 injected in Atlantic salmon Both dose and exposure time showed a detrimental During the 7-days period after the fish were injected effect over the number of mature females, but there with different doses of A3, no mortality was recorded was no significant interaction between them. This in S. salar. However, different histopathological means effects are additive. Both increasing dose and changes were observed in the analyzed tissues. The increasing exposure time, decreased the count of findings were classified from mild to severe damage mature females, where increasing the time was about with a score ranging from 0 (no damage or changes) to twice as effective. Based on the model, increasing the 4 (severe). Table 2 shows this classification with the dose from zero to 0.0018% reduced the number of respective damage tissues. mature females from about 99 to 85 (-15%). Similarly, increasing the exposure time from 4 to 12 h at dietary There were histopathological changes found in 0.0018% A3, reduced the number from about 98 brain and liver (included a mild meningitis, females to 73 females (-25%). This model could help eosinophilic cytoplasm in liver cells, hepatitis and to optimize the dose (A3 added in feed) and time of necrotic area in the liver). Moreover, in the intestine

Table 1. Estimated coefficients according linear model for embryonic stage development in Caligus rogercresseyi. Tabla 1. Coeficientes estimados según modelo lineal para estado de desarrollo embrionario en Caligus rogercresseyi.

Total eggs Gravid females Mature females Total larvae Non viable larvae Nauplius II

Intercept (p0) 8.81± 0.03 1.94 ± 0.12 4.52 ± 0.03 6.09 ± 0.16 2.24 ± 0.3 5.65 ± 0.14

C dose (p1) -0.08 ± 0.03 0.00 ± 0.13 -0.08 ± 0.03 0.07 ± 0.19 -0.10 ± 0.41 0.05 ± 0.17

C time (p2) 0.19 ± 0.03 -0.23 ± 0.13 -0.15 ± 0.03 0.96 ± 0.17 1.88 ± 0.31 0.90 ± 0.15

C dose:time (p12) -0.03 ± 0.03 -0.13 ± 0.13 -0.02 ± 0.03 -0.10 ± 0.19 -0.03 ± 0.41 -0.14 ± 0.17

444 Lat. Am. J. Aquat. Res.

histopathological changes with scores 2 and 3. However, except for one sample on liver showing a score 3, all the other changes were classified as score 2. In both tissues, there is a trend to have a higher prevalence of damage with increasing doses of A3. It is also worth noting that in the intestine, there was a high prevalence of an inflammatory reaction in peripherical cells with doses equal or above 0.47 mg kg-1 of A3 (Table 3, Fig. 4b). Only one case, classified as score 1, was observed in the brain of a control fish which corresponded to mild meningitis (33% Figure 3. Percentage of inhibition of the formation of the prevalence) (Table 3, Fig. 4c). frontal filament in C. rogercresseyi hatched from females taken from fish fed the control feed and the diet supple- The same tissues evaluated for histopathological mented with 0.0018% of (A3). Values differ significantly changes were analyzed too, for the concentrations of (P < 0.05). 2-trans, 4-trans decadenial (A3). The results of these Figura 3. Porcentaje de inhibición en formación de analyses are shown in (Table 4). The compound A3 filamento frontal en C. rogercresseyi eclosionados de was found in all the tissues analyzed (liver, brain, hembras tomadas de peces alimentados con el alimento intestine, skin and muscle). Higher concentrations of control y con 0,0018% de A3. Los valores difieren A3 were observed in the intestinal tissue. Although significativamente (P < 0,05). there appears to be some relationship between the injected dose of A3 and its concentration, for intestine, skin and muscle, there was no detection of A3 in any an inflammatory reaction in peripherical cells and of the analyzed tissues at the highest dose (23.72 mg Giant cells with empty vacuoles was observed. There kg-1) with the exception of the intestine. No content of were no evidences of histopathological changes in the A3 were detected in the tissues of the control fish. skin and muscle tissues. The most severe damage found was a necrotic area in the liver of one fish with a dose of 11.86 mg kg-1 weight of A3 (Fig. 4a). DISCUSSION The prevalence and severity of the histopa- thological changes in the more affected tissues of S. According with the results obtained in this study, it is possible to indicate persistence of A3 in sea water at salar injected with different doses of A3 are shown in o (Table 3). Only the liver and intestine showed 10 C is between 6 to 10 days. The results of this study

Table 2. Description and grading of the histopathological changes observed in the different tissues of fish injected with A3. Tabla 2. Descripción y clasificación de los cambios histopatológicos observados en los diferentes tejidos de peces inyectados con A3.

Findings histopathology Brain Tissue liver Intestine No damage _ _ _ Cells with eosinophilic Low damage in tissue without deleterious Mild meningitis _ effects for the organ. cytoplasm and eccentric nuclei Damage in tissue with potential delete- Inflammatory rious effects in functionality of the organ. reaction in peripherical However, this damage is not permanent _ Hepatitis and the tissue can recover its functiona- cells. Giant lity. cells with empty vacuoles. Damage in tissue with deleterious effects in functionality of the organ. _ Necrotic area _ Morphological severe damage of tissue. Endanger life. _ _ _ Antiparasitary ingredient of Caligus rogercresseyi in the feeding on atlantic salmon, Salmo salar 445

Figure 4. Histopathological changes found in different tissues: a) Sample of liver (20x) from a fish injected with 11.86 mg kg-1 of A3, showing an area with necrotic tissue indicated by the arrow, b) sample of intestine (2,5x) form a fish in- jected with 0.47 mg kg-1 of A3 showing inflammatory response in the peripherical cells indicated by the arrow, c) sample of brain tissue (10x) of a control fish showing a mild meningitis. Figura 4. Cambios histopatológicos encontrados en distintos tejidos: a) Muestra de hígado (20x) de un pescado inyectado con 11,86 mg kg-1 de A3, mostrando un área de tejido necrótico indicado por la flecha, b) muestra de intestino (2,5x) de un pescado inyectado con 0,47mg kg-1 de A3, mostrando respuesta inflamatoria en las células periféricas indicadas por la flecha, c) muestra de tejido cerebral (10x) de un pescado control, mostrando una leve meningitis.

Table 3. Prevalence of histopathological changes ob- philic compounds. This may explain why the persis- served in the different tissues of S. salar injected with tence of this compound is short but extended at lower different doses A3. temperatures. Tabla 3. Prevalencia de cambios histopatológicos obser- The aldehydes type α - β were described as toxic vados en distintos tejidos de S. salar inyectado con dis- for marine organism, principally invertebrates e.g: tintas dosis A3. Nereis virens (Lewis et al., 2004), Calanus helgolandicus (Pohnert et al., 2002), Temora stylifera Tissue A3 dose mg kg-1 1 2 3 (Ceballos & Ianora, 2003), Asteria rubens (Caldwell et al., 2002), stopping reproduction process. These Liver 0.00 33% - - 0.24 - - - compounds also showed to be toxic for rats (Adams et 0.47 - 33% - al., 2008) and human lung cells (Chang & Lin, 2008). 2.37 - - - According to a previous research, (Ponhert et al., 11.86 - 33% 33% 2002), it´s production in nature is due to fatty acid 23.72 - 67% - oxidation by the stress in some diatoms like Intestine 0.00 - 33% - Phaeodactylum tricornutum, Phaeocystis pouchetii, 0.24 - - - 0.47 - 100% - Skeletonema costatum and Alexandrium formosa in 2.37 - 100% - presence of free grazer copepods (Hansen et al., 11.86 - 67% - 2004). 23.72 - 100% - Sublethal essay showed not severe histopa- thological changes observed in tissues treated with the also showed that the persistence of A3 was higher at unsaturated aldehydes. The tissue presented higher lower temperatures. Refsgaard et al. (2000) indicated frequency of histological damages was the intestine, that molecules, like unsaturated aldehydes, are mainly in the doses of A3 injected between 0.47 mg -1 -1 unstable and can make a covalent bond with núcleo- kg to 23.72 mg kg . It is related with the average 446 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Table 4. Concentration of A3 in tissue samples of fishes injected with different dose of A31. Tabla 4. Concentración de A3 en muestras de tejidos de peces inyectados con distintas dosis de A31.

Tissue Injected dose of A3 mg kg-1 Minimum Maximum Liver 0.00 0 0 0.24 0 0 0.47 0 0.03 2.37 0 0.01 11.86 0 0.04 23.72 0 0 Brain 0.00 0 0 0.24 0 0.00 0.47 0 0 2.37 0 0 11.86 0 0.02 23.72 0 0 Intestine 0.00 0 0 0.24 0 0 0.47 0 0.04 2.37 0 0.03 11.86 0 0.05 23.72 0.02 0.03 Skin 0.00 0 0 0.24 0 0.03 0.47 0 0.01 2.37 0 0.03 11.86 0 0 23.72 0 0 Muscle 0.00 0 0 0.24 0 0 0.47 0 0.01 2.37 0 0.04 11.86 0 0 23.72 0 0

1Minimum and maximum concentration of A3 were calculated from three

samples analyzed per each dose injected in each tissue. concentration of A3 obtained in the intestine tissues, The 2-trans, 4-trans decadenial has been recog- (0.01 to 0.03 mg kg-1) at the same doses of A3 nized by FEMA (Flavor and Extract Manu-facturers injected. Similar damages observed for intestine tissue Association) as a safe product (GRAS) for it uses as a of S. salar were reported for rats, with inflammation flavoring in human foods, at doses lower than 33.9 mg and edema in the forestomach, when the animals were kg-1 BW/d (Adams et al., 2008). This dose is treated with 200 to 800 mg kg-1 body weight/day of significantly higher than the dietary doses of A3 used A3. However, when lower doses of A3 were tested in this study to treat Salmo salar against sea lice, (3.39 to 33.9 mg kg-1 body weight/day), no damages where a maximum of 0.27 mg A3/kg BW/d was used in tissues were observed (Adams et al., 2008). in the efficacy trail. In addition, the fact founding A3

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in the tissues at low concentrations, and especially in effect is likely related to alterations in the the skin (~0.01 mg kg-1), make this product a potential normal development of lice embryos, like candidate to be added in the feed as an oral treatment formation of frontal filaments, during infes- for salmons against sea lice infestation, in low doses. tation. However, further studies will be required to understand the potential toxicity, lethal and sub-lethal Concluding remarks: A3 could be a novel alternative effects, when fish will be treated more than once with as Salmo salar feeding additive. This molecule affects A3 added in feed. Also it is important to study the sea lice embryogenesis, having potential as a detoxification and metabolization mechanisms for A3 complementary control strategy. However, it is in the salmon, in order to optimize the A3 doses in necessary to study LD50 in S. salar and better feed. knowledge about the ultimate mechanisms of action of Regarding the effects of dietary A3 over sea lice 2-trans, 4-trans decadenial over lice development to infestation and embryogenesis, a significant reduction evaluate its true potential as a new feed additive in the number of mature females and eggs of Caligus alternative rogercresseyi as increasing doses of A3 in the feed could be observed. However, no effect of A3 was REFERENCES observed over gravid females or the number of different larvae stages of lice. This suggests through Adams, T., C. Gavin, S. Taylor, W. Wadell, S. Cohen, V. A3 exposure time, the compound could have a Feron, J. Goodman, I. Rietjens, L. Marnett, P. detrimental effect over the females, turning maturation Portoghese & R. Smith. 2008. The FEMA GRAS and the new generations of eggs produced during the assessment of α,β-unsaturated aldehydes and related assay. In addition, sea lice larvae could be already substances used as flavor ingredients. Food Chem. hatched, explaining why the number of larvae Toxicol., 46: 2935-2967. increased with time. Therefore, one theory that can be Bakkali, F., S. Averbeck, D. Averbeck & M. Idaomar. drawn from these observations is A3 might affect the 2008. Biological effects of essential oils, a review. normal development of the lice embryos. Similar Food Chem. Toxicol., 46: 446-475. results were obtained for embryos of the copepods Bravo, S., S. Sevatdal & T. Horsberg. 2008. Sensitivity Calanus helgolandicus, when treated with A3 assessment of Caligus rogercresseyi to emamectin (Romano et al., 2003; Ianora et al., 2004). Moreover, benzoate in Chile. Aquaculture, 282: 7-12. formation of Frontal Filament Test showed sea lice Caldwell, G., P. Olive & M. Bentley. 2002. Inhibition of grown from larvae hatched from females (obtained embryonic development and fertilization in broadcast from fish fed with 0.0018 A3 doses) had a spawning marine invertebrates by water soluble significantly lower capacity to develop the frontal diatom extracts and the diatom toxin 2-trans, 4-trans filament. These lice could suffer an alteration during decadenial. Aquat. Toxicol., 60: 123-137. its embryogenesis which explains their further impossibility to develop the frontal filament. Several Ceballos, S. & A. Ianora. 2003. Different diatoms induce authors have described deformities or inhibitions in contrasting effects on the reproductive success of the copepod Temora stylifera. J. Exp. Mar. Biol. Ecol., the development of the limbs of copepods embryos 294: 189-202. and larvaes exposed to different doses of this unsaturated aldehyde (Caldwell et al., 2002; Pohnert Chang, Y. & P. Lin. 2008. Trans, trans-2, 4-decadenial et al., 2002; Romano et al., 2003; Ianora et al., 2004; induced cell proliferation vía p27 pathway in human Lewis et al., 2004; Taylor et al., 2005). bronchial epithelial cells. Toxicol. Appl. Pharmac., 228: 76-83. The following conclusions could be obtained from this research: Hansen, E., A. Ernstsen & H. Eilertsen. 2004. Isolation and characterization of a cytotoxic polyunsaturated 1. The persistence of 2-trans, 4-trans decadenial aldehyde from the marine phytoplankter Phaeocystis dissolved in seawater is maximum 10 days with pouchetii (Hariot) Lagerheim. Toxicology, 199: 207- temperature of 10°C. 217. 2. At the injected doses tested in the present study -1 Ianora, A., A. Miralto & S. Poulet. 1999. Are diatoms (up to 0.47 mg kg BW), 2-trans, 4-trans good or toxic for copepods? Reply to comment by decadenial did not induce a toxic effect in Jónasdóttir. Mar. Ecol. Prog. Ser., 77: 305-308. Atlantic salmon (Salmo salar). Ianora, A., A. Miralto, S. Poulet, Y. Carotenuto, I. 3. 2-trans, 4-trans decadenial induced a detri- Buttino, G. Romano, R. Casotti, G. Pohnert, T. mental effect over C. rogercresseyi when added Wichard, L. Colucci-D’Amato, G. Terrazzano & V. in the feed of Atlantic salmon (Salmo salar). Its Smetacek. 2004. Aldehyde suppression of copepod 448 Lat. Am. J. Aquat. Res.

recruitment in blooms of a ubiquitous planktonic Pohnert, G., O. Lumineau, A. Cueff, S. Adolph, C. diatom. Nature, 429: 403-407. Cordevant, M. Lange & S. Poulet. 2002. Are volatile Leflaive, J. & L. Ten-Hage. 2007. Algal and cyano- unsaturated aldehydes from diatoms the main line of bacterial secondary metabolites in freshwaters: a chemical defense against copepods? Mar. Ecol. comparison of allelopathic compounds and toxins. Progr. Ser., 245: 33-45. Fresh. Biol., 52: 199-214. R: A language and environment for statistical computing, Lewis, C., G. Caldwell, M. Bentley & P. Olive. 2004. R Development Core Team, R Foun-dation for Effects of a bioactive diatom-derived aldehyde on Statistical Computing, Vienna, Austria, 2008, ISBN developmental stability in Nereis virens (Sars) larvae: 3-900051-07-0, http://www.R-project. org. an analysis using fluctuating asymmetry. J. Exper. Refsgaard, H., L. Tsai & E. Stadtman. 2000. Modifi- Mar. Biol. Ecol., 304: 1-16. cations of proteins by polyunsaturated fatty acid Miralto, A., G. Barone, G. Romano, S. Poulet, A. Ianora, peroxidation products. Proc. Natl. Acad. Sci., 97: G. Russo, I. Butino, G. Mazzarella, M. Laabir, M. 611-616. Cabrini & M. Giacobbe. 1999. The insidious effect of Romano, G., G. Russo, I. Buttino, A. Ianora & A. diatoms on copepod reproduction. Nature, 402: 173- Miralto. 2003. A marine diatom-derived aldehyde 176. induces apoptosis in copepod and sea urchin Myers, R. & D. Montgomery. 1995. Response surface embryos. J. Exper. Biol., 206: 3487-3494. methodology. John Wiley & Sons, New York, 700 Rosahl, S. 1996. Lipoxygenases in plants – Their role in pp. development and stress response. Z. Naturforsch., 51: Pino-Marambio, J., A. Mordue, A. Birkett, J. Carvajal, 123-138. G. Asencio, A. Mellado & A. Quiroz. 2007. Taylor, R., G. Caldwell & M. Bentley. 2005. Toxicity of Behavioural studies of host, non-host and mate algal-derived aldehydes to two invertebrate species: location by the sea lice, Caligus rogercresseyi Do heavy metal pollutants have a synergistic effect? Boxshall & Bravo, 2000 (Copepoda: Caligidae). Aquat. Toxicol., 74: 20-31. Aquaculture, 271: 70-76. Pohnert, G. & W. Boland. 2002. The oxylipin chemistry of attraction and defense in brown algae and diatoms. Nat. Prod. Rep., 19: 108-122.

Received: 15 September 2010; Accepted: 10 September 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 449-460, 2011 Distribución temporal de larvas de Mytilus chilensis 449 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-6

Research Article

Daily food intake of Kajikia audax (Philippi, 1887) off Cabo San Lucas, Gulf of California, Mexico

Leonardo A. Abitia-Cárdenas1, Felipe Galván-Magaña1, Víctor H. Cruz-Escalona1, Mark S. Peterson2 & Jesús Rodríguez-Romero3 1Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas, Instituto Politécnico Nacional (CICIMAR) P.O. Box 592, La Paz, B.C.S., México 2Department of Coastal Sciences, The University of Southern Mississippi 703 East Beach Drive, Ocean Springs, MS 39564, USA 3Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste (CIBNOR), Mar Bermejo 195 Col. Playa Palo de Santa Rita, La Paz, B.C.S., México

ABSTRACT. The daily food intake rates of the striped marlin, Kajikia audax (Perciformes: Istiophoridae), were estimated using qualitative and quantitative analyses of their trophic spectrum. We analyzed the stomach contents of 505 striped marlin caught by the sport fishing fleet off Cabo San Lucas, Baja California Sur, Mexico, sampled from October 1987 through December 1989. The most important preys were chub mackerel (Scomber japonicus), California pilchard (Sardinops caeruleus), and jumbo squid (Dosidicus gigas); together these represented ~55% of the striped marlin diet. The daily food consumption was estimated to be 2 kg per day, or ~3.6% of the mean body weight of K. audax. The total biomass of the prey consumed by the striped marlin during the 27 months of sampling around Los Cabos was estimated at 24.8 ton, of which the chub mackerel represented ~29% (7.2 ton), California pilchard just under 16% (3.9 ton), and jumbo squid ~10% (2.5 ton). The feeding habits of K. audax are discussed in terms of the distribution of the epipelagic (neritic and oceanic zones), demersal, and benthic prey, confirming that striped marlin migrate vertically and horizontally in search of their food. Keywords: billfish, striped marlin, diurnal variation, consumption, Cabo San Lucas, Gulf of California, Mexico.

Tasa de consumo diario de alimento de Kajikia audax (Philippi, 1887) frente a Cabo San Lucas, golfo de California, México

RESUMEN. Se estimó la tasa de consumo diario de alimento del marlín rayado Kajikia audax (Perciformes: Istiophoridae), sobre la base de análisis cualitativos y cuantitativos de su espectro trófico. Se analizó el contenido estomacal de 505 ejemplares capturados por la flota deportiva frente a Cabo San Lucas, Baja California Sur, México muestreados de octubre 1987 a diciembre 1989. Las presas más importantes fueron la macarela del Pacífico (Scomber japonicus), sardina monterrey (Sardinops caeruleus) y calamar gigante (Dosidicus gigas), que en conjunto representaron aproximadamente el 55% de la dieta. La tasa de consumo de alimento fue estimado en 2 kg diarios, lo cual representó aproximadamente el 3,6% del peso corporal de K. audax. La biomasa total de presas consumidas por el marlín rayado durante los 27 meses muestreados en la zona de Los Cabos fue estimada en 24,8 ton, de las cuales la macarela del Pacífico representó alrededor del 29% (7,2 ton), la sardina monterrey poco menos del 16% (3,9 ton) y el calamar gigante aproximadamente el 10% (2,5 ton). Los hábitos alimentarios de K. audax se discutieron según la distribución de las presas epipelágicas (neríticas y oceánicas), demersales y bentónicas; lo cual confirmó la conducta migratoria (movimientos verticales y horizontales) del marlín rayado en busca de su alimento. Palabras clave: picudos, marlín rayado, variación diurna, consumo, Cabo San Lucas, golfo de California, México.

______Corresponding author: Leonardo Abitia-Cárdenas ([email protected]) 450 Lat. Am. J. Aquat. Res.

INTRODUCTION MATERIALS AND METHODS

Istiophorid billfishes are highly migratory species that Stomach samples were collected from the striped inhabit the tropical and subtropical, epipelagic waters marlin catch by the sport fishing fleet, trolling with of the world’s oceans, a large, relatively homogeneous live bait or jigs in the area of Los Cabos (22°53’N, environment that lacks significant physical barriers 109°54’W) from October 1987 through December and most species spawn over broad geographic 1989 (Fig. 1). In order to study the influence of the regions during a protracted season (Nakamura, 1995). size of the fish, the data was grouped in 12 size classes They are targeted by both recreational and commercial (from 111-221 cm postorbital length) (Ponce-Diaz et fisheries all over the world. Yet despite this, there still al., 1991). The postorbital length (eye-fork length) and remain large gaps in our knowledge of the biology and weight of each fish was measured and the stomach ecology of these species. Particularly, striped marlin Kajikia audax (Philippi, 1887) supports an important was preserved in formalin. Stomachs were weighed, commercial catch in several regions of the world, food was removed, and the contents were weighed and while also forming the basis of important recreational stored according to the digested prey and its degree of fishing in the United States, Mexico, Ecuador, New digestion. Vertebral characteristics (e.g., number and Zealand, East Africa and Australia (Domeier, 2006). position) were used to identify fish using taxonomic This species is highly prized as food (sashimi and keys (Miller & Jorgensen, 1973) whereas, for smoked and frozen filet) for the excellent quality of its undigested fish, we used (Miller & Lea, 1972; Allen & flesh and the high ratio of usable meat to body weight Robertson, 1994; Fischer et al., 1995). Crustaceans (Sosa-Nishizaki, 1998). were identified using (Brusca, 1980; Fischer et al., Striped marlin in Mexican waters and particularly 1995) and cephalopods were identified from the in Cabo San Lucas at the southern tip of the Baja mandible (beaks) using (Wolff, 1982; Clarke, 1986). California Peninsula forms the core of sport fishing. Recognizable prey items were divided into major The southern Gulf of California is a migration zone taxonomic categories. Prey were quantified and for striped marlin (Squire & Suzuki, 1990; Abitia- expressed as a percentage of volume (mL) (Hyslop, Cárdenas et al., 1998), where fish longer than 200 cm 1980): V (%) = (v/vT)×100; where v is volume postorbital length (modal PL) are feeding and storing displaced by a prey species and vT is volume energy in preparation for reproduction (Abitia- displaced by all prey. A multivariate analysis of Cárdenas et al., 2002). Its larvae (2.8-30.5 mm total variance (MANOVA) of percent volume values was length) have been collected in near shore waters south used to examine differences in prey consumed related of Los Cabos, suggesting that spawning occurs in the to sex and size class. lower Gulf of California when water temperature is ≥ The theoretical maximum capacity of the stomach 27.0°C (González-Armas et al., 1999). (Stillwell & Kohler, 1982) was used to quantify the There are several general studies on the feeding degree of stomach fullness. Stomach fullness was habits of striped marlin in the Pacific Ocean (Hubbs & recorded according to an estimated fourth-point scale Wisner, 1953; De Silva, 1962; Evans & Wares, 1972; as percentages of total fullness: 0-25% full, 26-50% Eldrige & Wares, 1974; Abitia-Cárdenas et al., 1997, full, 51-75% full, and 76-100% full. 1998). Abitia-Cárdenas et al. (2002) estimated seasonal total energy storage (kcal g-1 wet weight) as Estimates of mean daily and annual food well as energy storage in muscle and gonadal tissue of consumption were made from the stomach contents of a limited number of female striped marlin from the all striped marlin collected (applying the conversion 1 Los Cabos region. However, there are no published mL = 1 g) (Stillwell & Kohler, 1985). The values were estimates of their daily food consumption. An extrapolated to fish hooked by the eight fishing fleets ecosystem approach to fisheries management requires in Cabo San Lucas (Klett-Traulsen et al., 1996) to an understanding of the impact of predatory fish on estimate the relative contribution of prey biomass the most important prey species and that the measured (metric tons, ton) consumed by striped marlin. rates of food consumption by apex predators lay the Food evacuation time was estimated based on the ground work for gaining insight into the role of type of prey (Olson & Boggs, 1986). For example, predators in the food web of the marine ecosystem scombrids (mackerel) are evacuated in 5.29 h on (Olson & Galván-Magaña, 2002). The goal of this average, whereas cephalopods take 2.24 h. Given the study was to estimate the daily biomass consumption lack of information on the time-course for evacuation, of the main prey species of striped marlin in the Los the mean evacuation time of 5.29 h calculated for Cabos, Mexico area based on qualitative and yellowfin tuna Thunnus albacares was used (Olson & quantitative analysis. Boggs, 1986). It was assumed that the evacuation time The daily ratio of food striped marlin, off Cabo San Lucas 451

Figure 1. Location of study area off Cabo San Lucas, Mexico. Figura 1. Ubicación geográfica del área de estudio frente a Cabo San Lucas, México. of yellowfin tuna is adequate for estimating daily rations of striped marlin because chub mackerel is one the most important elements in the diet of both the marlin and tuna predators. It was assumed that this rate of evacuation is unaffected by predator size, prey size, and sea temperature (Stillwell & Kohler, 1985).

RESULTS

Mean postorbital length was 176.81 ± 11.47 cm (± 1 SD) and mean weight was 56.14 ± 10.95 kg. Of 505 striped marlin that were sampled, 452 had food in their stomachs (89.6%), 27 had empty stomachs (5.3%), and 26 had regurgitated (5.1%). Taxonomic work identified 42 taxa (31 fishes, 6 cephalopods, and Figure 2. Frequency of postorbital length (cm) of striped 5 crustaceans) belonging to 21 families and 35 genera marlin collected between 1987-1989 off Cabo San Lucas, Mexico. (Table 1). Figura 2. Distribución de clases de talla (longitud Stomach contents displaced a total volume (mL) of postorbital en cm) para marlín rayado capturado en el 231l, of which 87.6% were fish, 11.5% cephalopods, periodo 1987-1989 frente a Cabo San Lucas, México. and 0.9% crustaceans. The main species were chub mackerel Scomber japonicus (29%), California pilchard Sardinops caeruleus (15.8%), jumbo squid with Tukey’s test (Sokal & Rohlf, 1981) indicating Dosidicus gigas (10%), and the redeye round herring that striped marlin ≤180 cm PL consumed a more Etrumeus teres (8.5%). The postorbital length diverse group of fish (n = 30) compared to marlin frequency distribution in the 505 striped marlin was >180 mm PL (n = 15; Table 1). In contrast, for 120 to 221 cm, with the 171-180 cm size class (36%) cephalopod and crustacean prey, no significant most prevalent (Fig. 2). The largest number of empty differences (P > 0.05) were noted between size classes stomachs occurred in marlin ranging from 151-200 (11 vs 6 prey species, respectively) (Table 1). cm, with only one empty stomach in marlin ranging Of the sample, there were 297 females (58.8%) and from 121-140 cm. 208 males (41.2%), a sex ratio of 1.4:1. MANOVA Prey consumption also varied with size (Table 1). revealed highly significant differences (P < 0.0001) in MANOVA revealing significant differences in diet based on sex (Table 2) and Tukey’s test showed consumption patterns for the size classes (P < 0.0001), that females consumed twice as much fish as males. In

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Table 1. Summary of food categories in stomachs (n = Perciformes 452) of striped marlin from the southern of Gulf of Serranidae 8365.00 3.62 California, Mexico expressed as absolute values and per- Diplectrum spp. 226.50 0.10 centages of the volumetric values (V). Carangidae 2399.80 1.04 Tabla 1. Resumen de las categorías alimentarias encon- Caranx caballus 1988.50 0.86 tradas en contenidos estomacales (n = 452) de marlín Caranx hippos 769.00 0.33 rayado en la boca del golfo de California, México los Chloroscombrus orqueta 54.20 0.02 resultados están expresados en valores absolutos y Decapterus muroadsi 14460.00 6.26 porcentuales en términos del volumen de las presas (V). Naucrates ductor 68.00 0.03 Trachinotus rhodopus 6.50 < 0.01 Selar crumenophthalmus 5017.00 2.17 V Item prey % V Coryphaenidae (mL) Coryphaena hippurus 185.00 0.08 Cephalopoda Mugilidae Teuthoidea Mugil curema 700.00 0.30 Enoploteuthidae Sphyraenidae Abraliopsis affinis 1474.20 0.64 Sphyraena ensis 680.00 0.29 Ommastrephidae Scombridae Dosidicus gigas 23136.84 10.01 Auxis spp. 8201.50 3.55 Stenoteuthis oualaniensis 1.67 < 0.01 Euthynus lineatus 70.00 0.03 Octopoda Katsuwonus pelamis 13.30 0.01 Octopodidae Scomber japonicus 67055.50 29.01 Octopus spp. 131.23 0.06 Tetraodontiformes Japetella heathi 0.41 0.00 Balistidae Argonautidae Balistes polylepis 5721.00 2.48 Argonauta spp. 1809.99 0.78 Xanthichthys mento 115.00 0.05 Crustacea Lagocephalus lagocephalus 135.00 0.06 Amphipoda 13.50 0.01 Diodontidae Isopoda 3.00 0.00 Diodon holocanthus 68.00 0.03 Stomatopoda Squillidae contrast, consumption of cephalopods and crustaceans Squilla spp. 15.10 0.01 were not significantly (P > 0.05) different between Euphausiacea 11.00 < 0.01 genders. Decapoda Galatheidae Mean maximum capacity of striped marlin Pleuroncodes planipes 1937.00 0.84 stomachs was 2.5 L, which is ~4.4% of the weight of Osteichthyes the average striped marlin. Of 452 stomachs with Clupeiformes prey, 261 (57.7%) had a fullness status of 0-25%; 120 Clupeidae 3206.00 1.39 (26.5%) had 26-50%; 48 (10.6%) had 51-75%; and 23 Etrumeus teres 19681.00 8.52 (5.1%) had 76-100% (Table 3). Stomach fullness in all Opisthonema libertate 4985.00 2.16 seasons there was a tendency for fuller stomachs in Sardinops caeruleus 36492.00 15.79 larger striped marlin (Table 4). Gadiformes Merlucciidae Since chub mackerel was the main food for striped Merluccius productus 16619.00 7.19 marlin near Los Cabos, calculation of the daily Exocoetidae biomass consumption included mean gastric Exocoetus spp. 0.10 < 0.01 evacuation time of 5.3 h and a mean daily Belonidae consumption of 0.51 kg per striped marlin. The latter Strongylura exilis 11.30 < 0.01 value corresponds to the mean amount of food Syngnathiformes consumed by 452 striped marlin, which was Fistulariidae equivalent to 1% of the mean weight (56.1 kg) of the Fistularia corneta 5092.00 2.20 striped marlin sampled. Scorpaeniformes Triglidae Based on the assumption that predicted striped Prionotus spp. 45.00 0.02 marlin need 5.29 h to evacuate food (21.16 h), it was Uranoscopidae marlin feed four times daily. When multiplying this by Kathetostoma averruncus 5.00 < 0.01 the mean biomass consumed (0.51 kg), daily

The daily ratio offood striped marlin, off Cabo San Lucas Table 2. Trophic spectrum of the 12 size interval (cm) of striped marlin expressed in absolute values of the volumetric method: n = total stomach examined. Tabla 2. Composición alimentaria de 12 intervalos de talla consecutivos (cm) de marlín rayado, expresados como valores absolutos en términos del volumen de las presas, donde n corresponde al número de estómagos analizados para cada intervalo de talla.

Size interval (cm) Item prey 111-120 121-130 131-140 141-150 151-160 161-170 171-180 181-190 191-200 201-210 211-220 221-230 (n = 1) (n = 0) ( n = 1) (n = 4) (n = 26) (n = 120) (n = 182) (n = 116) (n = 44) (n = 8) (n = 2) (n = 1) Abraliopsis affinis 417 297 458.2 302 Dosidicus gigas 0.84 750 1429 7400 7146.5 2412.5 1304 1270 1124 300 Stenoteuthis oualaniensis 0.42 0.61 0.64 Octopus spp. 27 104.23 Japetella heathi 0.2 0.21 Argonauta spp. 44 513.5 802 236 214.49 Amphipoda 1.5 12 Isopoda 1.9 1.1 Squilla spp. 15.1 Euphausiacea 4.3 6.7 Pleuroncodes planipes 1.9 81 340 338 443.5 307.5 225.10 200 Clupeidae 125 774 1600 707 Etrumeus teres 4345 4075 5092 4055 1768 346 Opisthonema libertate 1357.5 1120 2507.5 Sardinops caeruleus 210 303 2869 6324.5 18010 4226.5 2958 1077 514 Merluccius productus 6000 4032.5 2101.5 3200 1285 Exocoetus spp. 0.1 Strongylura exilis 11.3 Fistularia corneta 2003 1672 873 211 333 Prionotus spp. 45

Kathetostoma averruncus 5 453 Serranidae 136 684 1410.5 2700.5 1125 1658.5 650.5 Diplectrum spp. 226.5 Carangidae 998.5 487 385 105.5 63.8 360 Caranx caballus 345 504.5 420 315.5 403.5 Caranx hippos 245.5 356 111.5 56

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Size interval (cm) Item prey 111-120 121-130 131-140 141-150 151-160 161-170 171-180 181-190 191-200 201-210 211-220 221-230 (n = 1) (n = 0) ( n = 1) (n = 4) (n = 26) (n = 120) (n = 182) (n = 116) (n = 44) (n = 8) (n = 2) (n = 1) Chloroscombrus orqueta 20.5 33.7 Decapterus muroadsi 770 7123 3850.5 1359.5 875.5 481.5 Naucrates doctor 68 Trachinotus rhodopus 6.50 Selar crumenophthalmus 235 1020 1320 1090 834 318 200 Coryphaena hippurus 70 115 Lat. Am. J. Aquat. Res. Mugil curema 247 453 Sphyraena ensis 680 Auxis spp. 274 2053.5 2364 1325.5 2184.5 Euthynus lineatus 70 Katsuwonus pelamis 13.3 Scomber japonicus 1301 10323.5 7568.5 26512.5 8123.5 4525.5 5025 3023 653 Balistes polylepis 201 1099 904.5 1002 1367 1147.5 Xanthichthys mento 115 Lagocephalus lagocephalus 135 Diodon holocanthus 12.56 55.44

The daily ratio of food striped marlin, off Cabo San Lucas 455

Table 3. Summary of food categories of female (n = 279) and male (n = 173) striped marlin from the southern Gulf of California, Mexico, expressed as absolute values and percentages of the volumetric values (V). Tabla 3. Composición de categorías de presa encontradas en hembras (n = 279) y machos (n = 173) de marlín rayado en la boca del golfo de California, México expresado como valores absolutos y porcentuales con base al volumen de las presas (V).

Female Male Item prey V (mL) %V V (mL) %V Abraliopsis affinis 615.50 0.44 858.70 0.94 Dosidicus gigas 16030.68 11.46 7106.16 7.78 Stenoteuthis oualaniensis 1.00 < 0.001 0.67 < 0.001 Octopus spp. 131.13 0.09 0.10 < 0.001 Japetella heathi 0.31 < 0.001 0.10 < 0.001 Argonauta spp. 909.72 0.65 900.27 0.99 Amphipoda 13.50 0.01 0.00 0.00 Isopoda 2.10 < 0.001 0.90 < 0.001 Squilla spp. 15.10 0.01 0.00 0.00 Euphausiacea 5.80 < 0.001 5.20 0.01 Pleuroncodes planipes 1035.08 0.74 901.92 0.99 Clupeidae 2299.00 1.64 907.00 0.99 Etrumeus teres 8394.90 6.00 11286.10 12.36 Ophistonema libertate 2867.40 2.05 2117.60 2.32 Sardinops caeruleus 20457.10 14.63 16034.90 17.57 Merluccius productus 7246.50 5.18 9372.50 10.27 Exocoetus spp. 0.10 < 0.001 0.00 0.00 Strongylura exilis 11.30 0.01 0.00 0.00 Fistularia corneta 3523.40 2.52 1568.60 1.72 Prionotus spp. 20.00 0.01 25.00 0.03 Kathetostoma averruncus 5.00 < 0.001 0.00 0.00 Serranidae 8365.00 5.98 0.00 0.00 Diplectrum spp. 0.00 0.00 226.50 0.25 Carangidae 1009.18 0.72 1390.62 1.52 Caranx caballus 839.80 0.60 1148.70 1.26 Caranx hippos 461.70 0.33 307.30 0.34 Chloroscombrus orqueta 54.20 0.04 0.00 0.00 Decapterus muroadsi 7824.00 5.60 6636.00 7.27 Naucrates doctor 4.00 < 0.001 64.00 0.07 Trachinotus rhodophus 6.50 < 0.001 0.00 0.00 Selar crumenophthalmus 2931.90 2.10 2085.10 2.28 Coryphaena hippurus 5.00 < 0.001 180.00 0.20 Mugil curema 223.20 0.16 476.80 0.52 Sphyraena ensis 680.00 0.49 0.00 0.00 Auxis spp. 6011.30 4.30 2190.20 2.40 Euthynus lineatus 70.00 0.05 0.00 0.00 Katsuwonus pelamis 0.00 0.00 13.30 0.01 Scomber japonicus 43807.10 31.33 23248.40 25.47 Balistes polylepis 3649.60 2.61 2071.40 2.27 Xanthichthys mento 115.00 0.08 0.00 0.00 Lagocephalus lagocephalus 0.00 0.00 135.00 0.15 Diodon holocanthus 46.00 0.03 22.00 0.02

456 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Table 4. Seasonal frequency by size interval (cm), sex ratio (F: female, M: male), mean volume of the stomach contents and degrees of fullness (1: 1-25%; 2: 26-50%; 3: 51-75; 4: 76-100%). Tabla 4. Variación estacional por intervalo de talla (cm), proporción de sexos (F: hembra, M: macho), volumen promedio del contenido estomacal y grado de llenado (1: 1-25%; 2: 26-50%; 3: 51-75% y 4: 76-100%).

Size interval Number Mean volume Season Sex ratio Degree of fullnes (cm) of stomach content (mL) Fall (1987) 151-160 1 1 Male 636.50 2 161-170 8 1.35 : 1 600.43 2 171-180 11 0.83 : 1 158.41 1 181-190 9 3.5 : 1 662.27 2 191-200 3 0.5 : 1 32.30 1 221-230 1 1 Female 857.77 2 Winter (1988) 151-160 4 0.33 : 1 419.50 1 161-170 9 0.88 : 1 444.28 1 171-180 17 1.28 : 1 632.56 2 181-190 12 5 : 1 222.87 1 191-200 2 2 Females 1657.50 4 Spring (1988) 141-150 1 1 Male 552.40 1 151-160 2 1 : 1 1375.30 3 161-170 25 1.27 : 1 464.87 1 171-180 31 1.38 : 1 478.37 1 181-190 16 4.33 : 1 278.75 1 191-200 5 4 : 1 731.80 2 Summer (1988) 151-160 2 2 Males 1366.55 3 161-170 8 0.6 : 1 178.55 1 171-180 13 1.17 : 1 505.36 1 181-190 7 1.33 : 1 476.33 1 191-200 2 1 : 1 249.80 1 201-210 1 1 Female 1825.30 4 211-220 1 1 Female 2035.50 4 Fall (1988) 111-120 1 1 Male 473.74 1 151-160 2 1 : 1 995.45 2 161-170 23 0.53 : 1 332.16 1 171-180 32 1.67 : 1 562.08 1 181-190 26 2.71 : 1 638.56 2 191-200 7 6 : 1 508.18 1 201-210 1 1 Female 2200.20 4 Winter (1988) 151-160 1 1 Male 538.30 1 161-170 10 1 : 1 450.66 1 171-180 16 0.77 : 1 367.89 1 181-190 15 1.14 : 1 449.50 1 191-200 13 2.25 : 1 752.74 2 Spring (1989) 201-210 1 1 Male 962.80 2 141-150 2 1 : 1 1015.60 2 151-160 2 2 Female 745.35 2 161-170 5 4 : 1 244.18 1 171-180 29 1.9 : 1 306.29 1 181-190 16 1.67 : 1 309.01 1 191-200 10 4 : 1 609.43 2 201-210 3 3 Females 1913.73 3 Summer (1989) 151-160 1 1 Female 592.00 1 161-170 1 1 Female 512.72 1 171-180 6 2 : 1 420.82 1 181-190 2 1 : 1 921.75 2 191-200 1 1 Female 1501.80 3 Fall (1989) 141-150 1 1 Female 1532.96 3 151-160 5 4 : 1 1198.74 2 161-170 18 3.5 : 1 501.91 1 171-180 10 9 : 1 330.94 1 181-190 1 1 Female 2174.80 4 The daily ratio of food striped marlin, off Cabo San Lucas 457

consumption of an adult marlin was ~2.04 kg, ~3.6% DISCUSSION of mean weight. By extrapolating the calculated daily consumption over the estimated capture of 12,166 All billfishes are considered epipelagic (Block et al., striped marlin hooked by eight sport fleets from Cabo 1992a; Nakamura, 1995). Striped marlin are found in more temperate waters than others istiophorids, with San Lucas over 27 months (Klett-Traulsen et al., strong preferences for waters 20-25°C (Ueyanagi, 1996), it was estimated 24.8 ton of prey were 1965; Domeier, 2006). Tracking of horizontal and consumed or an annual consumption rate of 11.02 ton. vertical movements show that striped marlin spend To estimate the biomass of the main prey species most of the time in surface waters (10 m), but dive to consumed by striped marlin, the percent volume for depths of 170 m, suggesting that their vertical each food type was calculated and converted to movements are strongly influenced by water biomass: chub mackerel 29% (7.2 ton); California temperature (Brill et al., 1993). In general, telemetry tracking of billfish revealed that species, such as pilchard 15.8% (3.9 ton); jumbo squid 10% (2.5 ton); striped marlin and blue marlin (Makaira nigricans), redeye round herring 8.5% (2.1 ton); Pacific hake make short vertical migrations to moderate depths, Merluccius productus, 7.2% (1.8 ton); the carangid while swordfish (Xiphias gladius) dive deeper and Decapterus muroadsi 6.3% (1.6 ton); and the longer (Block et al., 1992a, 1992b; Sedberry & scombrid Auxis spp. 3.6% (0.9 ton) (Fig. 3). Loefer, 2001; Takahashi et al., 2003). In waters surrounding Cabo San Lucas, BCS, Mexico, striped marlin mainly consume epipelagic prey in the neritic zone, and to a lesser extent, prey from deeper waters. Common prey was chub mackerel, California pilchard, and jumbo squid, which are important components of the commercial harvest in the eastern Pacific Ocean (Ehrhart et al., 1986; Gluyas-Millan & Quiñonez-Velazquez, 1996; Felix- Uraga et al., 1996), with the jumbo squid also preying on the other two former species. On the other hand, epipelagic (neritic and oceanic zones), demersal, and benthic species in the diet of striped marlin suggest it migrates vertically and horizontally to feed. A high number of top predators eat the most abundant prey found in their environment (Olson & Galván-Magaña, 2002; Young et al., 2006; Arizmendi-Rodríguez et al., 2006). Migrating habits of striped marlin might also reflect a reproductive Figure 3. Plot of the biomass (ton) of the most important strategy that includes searching for water masses with prey of striped marlin. SJA: Scomber japonicus, SCA: adequate conditions for growth and survival of their Sardinops caeruleus, DGI: Dosidicus gigas, ETE: larvae and prey for their juveniles and immature Etrumeus teres, MPR: Merluccius productus, CAR: adults. Several authors consider these migrations as Carangidae, DMU: Decapterus muroadsi, SER: behavior to ensure favorable reproduction conditions Serranidae, AUX: Auxis spp., BPO: Balistes polylepis, (Radakov, 1973; Lagler et al., 1977). SCR: Selar crumenophthalmus, OLI: Opisthonema The sizes recorded (111-221 cm postorbital length) libertate and CLU: Clupeidae. in this study match those reported for other striped marlin sport fisheries, but not matching the longline Figura 3. Contribución en términos de biomasa (ton) de Japanese commercial fishery records that have both las presa principales consumidas por el marlín rayado: smaller and larger sizes. For example, the length of SJA: Scomber japonicus, SCA: Sardinops caeruleus, striped marlin in the longline Japanese commercial DGI: Dosidicus gigas, ETE: Etrumeus teres, MPR: fishery is 80-240 cm (Shingu et al., 1974; Miyabe & Merluccius productus, CAR: Carangidae, DMU: Bayliff, 1987) while the offshore areas of Mazatlan Decapterus muroadsi, SER: Serranidae, AUX: Auxis and Sonora yield marlin ranging from 110-204.5 cm spp., BPO: Balistes polylepis, SCR: Selar crumeno- (Wares & Sakagawa, 1974), and Buenavista and Los phthalmus, OLI: Opisthonema libertate y CLU: Cabos, B.C.S. range from 107.5-225.5 cm (Wares & Clupeidae. Sakagawa, 1974; Ponce-Diaz et al., 1991). The range

458 Lat. Am. J. Aquat. Res.

of striped marlin postorbital length size classes in our mackerel represented 28.9% (7.2 ton); California study is wide because of the selectivity of the fishing pilchard, 15.8% (3.9 ton); and jumbo squid 10% (2.5 methods and the spectrum of sizes in the waters near ton) of the overall diet. Extrapolating the estimated Los Cabos. Thus, our data reflects the length of striped daily consumption (2.04 kg) to an estimated 12,166 marlin throughout much of its range. striped marlin hooked by the sport fishing fleet of Striped marlin exhibited significant ontogenetic Cabo San Lucas from October 1987 through and sex differences in diet. Striped marlin with size December 1989 (27 months) suggests 24.8 ton of prey ≤180 cm PL fed on a larger number of fish species and consumed and an annual food consumption rate of consume greater biomass, while striped marlin >180 11.02 ton. It needs to be stressed that these estimates cm PL, which consume fewer fish species and should be considered as minimums because 84.2% of biomass. Additionally, female marlin had a larger the stomachs were less than 50% of estimated percentage of filled stomachs and consuming twice the maximum capacity. fish biomass of males. Striped marlin are apex predator in the pelagic Estimating daily consumption of this apex predator food web in the southern Gulf of California and the in their environment is difficult because several results support the assumption that billfish and others factors, such as size of fish and their food, water large pelagic fish may be of keystone predators in the temperature, and digestion and evacuation rates play a marine ecosystem (Hinman, 1998; Kitchell et al., major role. Studies of several species of teleostean fish 2006). Additionally, these results provide key data for and sharks to determine stomach evacuation rates and implementing ecosystem analysis based on food web daily ratio have been done (Stillwell & Kohler, 1985; models (Kitchell et al., 2006). Olson & Boggs, 1986; Olson & Mullen, 1986; Olson & Galván-Magaña, 2002). However, studies for ACKNOWLEDGEMENTS billfishes are lacking because direct measurements on these fish are not possible because of logistic constraints, including their pelagic habitat, large size, We wish to thank the Instituto Politécnico Nacional and wide-roving behavior, and the technology for (COFAA, EDI) and the Centro de Investigaciones maintaining these large marine fishes in optimal Biológicas del Noroeste for their support. Thanks conditions in the laboratory or in a natural enclosure in Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología the sea, has not been developed. (CONACyT) and Sistema Nacional de Investigadores (SNI). Finally thanks to Ira Fogel for editing the In our study, only approximate calculations can be English-language text and Ing. Armando Hernandez- made of daily consumption by employing gastric Lopez for the edition of figures and tables. evacuation rates of species with similar characteristics of standard metabolic rates and high-performance physiology, such as tuna and dolphin fishes (Brill, REFERENCES 1996; Olson & Galván-Magaña, 2002). Considering the mean weight of the stomach content of 452 striped Abitia-Cárdenas, L.A., F. Galván-Magaña & J. marlin and the mean gastric evacuation rate of Rodríguez-Romero. 1997. Food habits and energy yellowfin tuna (5.29 h), we estimated that striped values of prey of striped marlin Tetrapturus audax marlin eat 2.04 kg prey each day, approximately 3.6% (Philippi, 1887) off the coast of Mexico. Fish. Bull., of their mean weight. This value seems reasonable and 95: 360-368. is comparable with estimates made for other predator Abitia-Cárdenas, L.A., F. Galván-Magaña & A. Muhlia- species. For example, an estimate of 0.3% of body Melo. 1998. Trophic spectrum of striped marlin weight for the shark Ginglymostoma spp. (Clark, Tetrapturus audax (Philippi, 1887), off the coast of 1963), 5.6% of body weight of common dolphinfish Cape San Lucas, Baja California Sur, Mexico. Rev. Coryphaena hippurus (Olson & Galván-Magaña, Biol. Mar. Oceanogr., 33: 277-290. 2002) and 10% of body weight for blue fin tuna Thunnus thynnus (Butler & Mason, 1977). For billfish, Abitia-Cárdenas, L.A., A. Muhlia-Melo, V.H. Cruz- the only previously published estimate of daily Escalona & F. Galván-Magaña. 2002. Trophic consumption is for the swordfish Xiphias gladius, dynamics and seasonal energetics of striped marlin which consumed 0.93 kg of prey, representing 1.6% of Tetrapturus audax in the southern Gulf of California, mean body weight (Stillwell & Kohler, 1985). Mexico. Fish. Res., 57: 287-295. Indirectly, this study on the feeding habits of Allen, G.R. & D.R. Robertson. 1994. Fishes of the striped marlin provides an assessment of the relative tropical eastern Pacific. University Hawaii Press, abundance of the main prey species in their diet. Chub Hawaii, 332 pp. The daily ratio of food striped marlin, off Cabo San Lucas 459

Arizmendi-Rodríguez, D.I., L.A. Abitia-Cárdenas, F. Billfish Symposium. Kailua-Kona, Hawaii, 9-12 Galván-Magaña & I. Trejo-Escamilla. 2006. Food August 1972, NOAA. Tech. Rep., NMFS-SSRF-675, habits of sailfish Istiophorus platypterus off pp. 89-101. Mazatlan, Sinaloa, Mexico. Bull. Mar. Sci., 79(3): Evans, D.H. & G. Wares. 1972. Food habits of the 777-791. striped marlin and sailfish off México and southern Block, B.A., D. Booth & F.G. Carey. 1992a. Depth and California. Fish Wildlife Serv. Res. Rep., 76: 1-10. temperature of the blue marlin, Makaira nigricans, Felix-Uraga, R., R.M. Alvarado-Castillo & R. Carmona- observed by acoustic telemetry. Mar. Biol., 114: 175- Piña. 1996. The sardine fishery along the western 183. coast of Baja California, 1981 to 1994. CalCOFI Block, B.A., D. Booth & F.G. Carey. 1992b. Direct Rep., 37: 188-192. measurement of swimming speeds and depth of blue Fischer, W., F. Krupp, W. Schneider, C. Sommer, K.E. marlin. J. Exp. Biol., 166: 267-284. Carpenter & V.H. Niem. 1995. Guía FAO para la Brill, R.W. 1996. Selective advantages conferred by the identificación de especies para los fines de pesca. high performance physiology of tunas, billfishes, and Pacífico centro-oriental. Vol. II y III. Vertebrados dolphin fish. Comp. Biochem. Phys. A., 113A(1): 3- Parte 1 y 2, FAO, pp. 647-1813. 15. Gluyas-Millan, M.G. & C. Quiñonez-Velazquez 1996. Brill, R.W., D.B. Holts, R.K.C. Chang, S. Sullivan, H. Evidence of differents stocks of mackerel Scomber Dewar & F.G. Carey. 1993. Vertical and horizontal japonicus. Cienc. Mar., 22: 377-395. movements of striped marlin (Tetrapturus audax) González-Armas, R., O. Sosa-Nishizaki, R. Funes- near the Hawaiian Islands, determined by ultrasonic Rodríguez & V.A. Levy-Perez. 1999. Confirmation telemetry, with simultaneous measurement of oceanic of the spawning area of the striped marlin, currents. Mar. Biol., 117: 567-574. Tetrapturus audax, in the so called core area of the Brusca, R.C. 1980. Common intertidal invertebrates of eastern tropical Pacific off Mexico. Fish. Oceanogr., the Gulf of California., University Arizona Press, 8: 238-242. Tucson, 513 pp. Hinman, K. 1998. Ocean roulette: conserving swordfish, Butler, M.J.A. & J.M. Mason. 1977. Behavioral studies sharks and other threatened pelagic fish in longline- on impounded bluefin tuna. Int. Comm. Conserv. Atl. infested waters. Nat. Coal. Mar. Conserv., Leesburg, Tunas Coll. Vol. Sci. Pap., 7(2): 379-381. Virginia, http://www.savethefish.org/PDF_files/ocean Clark, E. 1963. The maintenance of sharks in captivity, _roulette.pdf., 11 pp. with a report on their instrumental conditioning. In: P. Hubbs, C.L. & R.L. Wisner. 1953. Food of marlin in Gilbert (ed.). Sharks and survival. Boston, DC 1951 off San Diego California. Calif. Fish Game, 39: Heath., pp. 115-149. 127-131. Clarke, M.R. 1986. A handbook for the identification of Hyslop, E.J. 1980. Stomach contents analysis, a review cephalopod beaks. Clarendon Press, Oxford, 273 pp. of methods and their application. J. Fish Biol., 17: De Silva, D.P. 1962. Red water blooms off northern 411-429. Chile, April-May 1956, with reference to the ecology Kitchell, J.F., S.J.D. Martell, C.J. Walters, O.P. Jensen, I. of the swordfish and the striped marlin. Pac. Sci., 16: 271-279. Kaplan, J. Watters, T.E. Essington & C.H. Boggs. 2006. Billfishes in an ecosystem context. Bull. Mar. Domeier, M.L. 2006. An analysis of Pacific striped Sci., 79(3): 669-682. marlin (Tetrapturus audax) horizontal movement patterns using pop-up satellite archival tags. Bull. Klett-Traulsen, A., G. Ponce-Díaz & S. Ortega-García. Mar. Sci., 79(3): 811-825. 1996. Pesquería deportiva-recreativa. In: M.M. Casas-Váldez & G. Ponce-Díaz (eds.). Estudio del Ehrhart, N.M., A. Solis-Nava, S.J. Pierre, J. Ortiz-Cobos, potencial pesquero y acuícola de Baja California Sur. P. Ulloa-Ramírez, G. González-Dávila & F. García- Vol II. SEMARNAP, Gobierno del Estado de BCS, Badillo. 1986. Análisis de la biología y condiciones FAO, UABCS, CIBNOR, CICIMAR, CRIP, del stock del calamar gigante Dosidicus gigas en el Golfo de California, durante 1980. Cienc. Pesq., 5: CETMAR, pp. 389-418. 63-76. Lagler, K.F., J.E. Bardach, R.R. Miller & P.D. May. Eldrige, M.B. & P.G. Wares. 1974. Some biological 1977. Ictiología. AGT. México, D.F., 489 pp. observations of billfishes taken in the eastern Pacific Miller, G.J. & S.C. Jorgensen. 1973. Meristic characters Ocean. In: R.S. Shomura & F. Williams (eds.). of some marine fishes of the western Atlantic Ocean. Species synopsis. Proceedings of the International Fish. Bull., 71: 301-312.

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Received: 20 October 2010; Accepted: 28 September 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 461-470, 2011 Metales en Cancer polyodon, norte de Chile 461 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-7

Research Article

Contenido de metales en Cancer polyodon (Crustacea: Decapoda) en un sistema de bahías del norte de Chile (27°S)

Alexis Castillo1,2 & Jorge Valdés1 1Laboratorio de Sedimentología y Paleoambientes, Instituto de Investigaciones Oceanológicas Facultad de Recursos del Mar, Universidad de Antofagasta, P.O. Box 170, Antofagasta 2Programa de Doctorado en Ciencias Aplicadas, Mención Sistemas Marinos Costeros Facultad de Recursos del Mar, Universidad de Antofagasta

RESUMEN. El contenido de Zn, Cu, Cd, Pb, Fe, Al y Ni fue analizado en tejido muscular de Cancer polyodon en las bahías de Caldera, Calderilla, Inglesa y Salada (Atacama, Chile). Los resultados fueron comparados con estudios similares desarrollados por otros autores y la normativa de carácter nacional e internacional relacionada con el contenido de metales pesados en crustáceos para consumo humano. El orden de abundancia de los metales analizados en C. polyodon fue Cd

Metal contents in Cancer polyodon (Crustacea: Decapoda) in a bay system of northern Chile (27°S)

ABSTRACT. The contents of Zn, Cu, Cd, Pb, Fe, Al and Ni in the muscle tissue of Cancer polyodon from Caldera, Calderilla, Inglesa, and Salada bays (Atacama, Chile) were quantified. The results were compared with similar studies by other authors and with the national and international regulatory standards for heavy metal contents in crustaceans for human consumption. In increasing order, the metal contents in C. polyodon were: Cd< Ni< Cu< Pb< Zn

INTRODUCCIÓN Zavala et al., 2004; Valdés et al., 2005, 2010; Gil et al., 2006; Hamed & Emara, 2006; Huerta et al., 2007; En los últimos años la presencia de metales pesados en Valdés & Sifeddine, 2009). las zonas costeras con grandes asentamientos humanos A diferencia de los contaminantes orgánicos, los y con un importante desarrollo industrial ha recibido metales pesados no son degradados biológica o especial interés (Vásquez & Guerra, 1996; Segovia- químicamente, por lo que pueden ser acumulados en 462 Lat. Am. J. Aquat. Res.

altas concentraciones en los tejidos de los organismos La ciudad de Caldera (Atacama, Chile), cuenta con marinos (Rainbow, 1997). Una vez bioacumulados un complejo sistema de bahías (Caldera, Calderilla, estos metales pueden ser transferidos hacia niveles Inglesa y Salada ubicadas más al sur de la ciudad). En superiores de la cadena trófica, constituyendo los últimos años este sistema de bahías se ha eventualmente una amenaza para la salud humana potenciado como una zona de alto interés económico, cuando estos organismos son utilizados como ya que en ellas se realiza una serie de actividades alimento (Wang, 2002; Díaz et al., 2008; Whyte et al., productivas, entre las que se incluyen el embarque de 2009; Tapia et al., 2010). concentrado de minerales de distinta naturaleza, Numerosos estudios han demostrado que los desembarque de combustibles, pesca artesanal e invertebrados marinos son capaces de acumular industrial, acuicultura y turismo. De las cuatro bahías, metales en concentraciones más elevadas que su Caldera es la más poblada (13.734 habitantes; INE, ambiente (Wang, 2002), lo que es particularmente 2002) y presenta el mayor desarrollo industrial. evidente en el caso de moluscos (Fisher et al., 1996; Cuenta con un terminal marítimo, muelles de Blackmore, 2000; Bustamante & Miramand, 2005). embarque de minerales, plantas procesadoras de Actualmente, se ha prestado gran interés sobre el pescado, mientras que las otras bahías, cuentan con contenido de metales en crustáceos decápodos por ser menor población, que se incrementa durante el componentes fundamentales de las comunidades periodo estival. En estas bahías, las principales bentónicas litorales (Muñoz et al., 2006), importantes actividades productivas corresponden a turismo, cultivo de invertebrados marinos y pesca artesanal. depredadores (Cerda & Wolff, 1993; Ortiz, 2007) y Este creciente desarrollo productivo sumado a la por su explotación comercial para consumo humano extracción de recursos bentónicos para consumo (Barrento et al., 2009a, 2009b; Mohapatra et al., humano local, tales como C. polyodon, generan una 2009). gran presión sobre la zona costera de la zona de Cancer polyodon (Poeppig, 1836) es el crustáceo Atacama, situación que en ausencia de antecedentes de importancia comercial más común de las cuatro científicos que permitan determinar los impactos sobre especies del género Cancer que habitan la costa de el ecosistema costero, genera dudas sobre el adecuado Chile y Perú (Retamal, 1981). Su pesquería se manejo del espacio y de los recursos pesqueros desarrolla en gran parte del borde oriental de locales. Sudamérica, extendiéndose desde Guayaquil, Ecuador En este trabajo se determinó el contenido de Al, (2ºS, 79ºW) hasta la Península de Taitao, sur de Chile Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Zn en Cancer polyodon en las (46ºS, 75ºW) (Garth, 1959; fide Fisher & Thatje, bahías Caldera, Calderilla, Inglesa y Salada (zona de 2008). A nivel nacional, el desembarque de esta Atacama, norte de Chile). Los resultados fueron especie alcanzó a 796 ton en el 2009, de las cuales el comparados con otros estudios similares y con la 6,8% se capturó en la zona de Atacama normativa nacional e internacional referente al (SERNAPESCA, 2009). En Chile existe escasa contenido de metales pesados en crustáceos para información sobre esta especie, destacando los evaluar los potenciales riesgos para el consumo estudios sobre ecología trófica y dinámica poblacional humano. en el norte de Chile (Wolff & Cerda, 1992; Wolff & Soto, 1992; León & Stotz, 2004), aspectos MATERIALES Y MÉTODOS ecofisiológicos y reproductivos (Fisher & Thatje, 2008), no existiendo información sobre los niveles de Área de estudio y colecta de muestras metales en sus tejidos. Por el contrario, en la bahía En las bahías de Caldera, Calderilla, Inglesa y Salada Huarmey (Lima, Perú) existen antecedentes sobre el (Fig. 1) se seleccionaron tres sectores de muestreo contenido de Pb, Cd, Cu y Zn en tejidos de varios (norte, centro y sur) debido a la heterogeneidad de invertebrados marinos, incluyendo a C. polyodon usos del borde costero. Se realizaron dos campañas de (Jacinto & Aguilar, 2007). muestreo (abril y noviembre de 2008) en las cuales se Históricamente, el borde costero del norte de Chile colectaron, mediante buceo autónomo en la isóbata de ha sido expuesto a los efectos de una serie de los 10 m de profundidad, ejemplares de Cancer compuestos químicos, derivados principalmente de la polyodon en un transecto de 20 m2, cuyo rango de actividad minera (Castilla & Nealler, 1978; Lee & longitud de cefalotórax fluctuó entre 73,1 y 152,1 mm. Correa, 2005). Esta actividad produjo el deterioro más Los ejemplares fueron depositados en bolsas plásticas significativo del ecosistema marino en Chile debido a previamente tratadas y congeladas para su traslado al la descarga directa de relaves mineros (Vásquez & laboratorio. En el laboratorio, con espátulas plásticas Guerra, 1996; Correa et al., 1999). se colectaron las partes blandas (musculatura), Metales en Cancer polyodon, norte de Chile 463

Figura 1. Ubicación de las bahías en estudio: Caldera, Calderilla, Inglesa y Salada (norte de Chile). En cada bahía las letras indican estaciones donde se recolectaron los ejemplares de Cancer polyodon. Figure 1. Location of the studied bays: Caldera, Calderilla, Inglesa and Salada (northern Chile). Letters indicate the stations where Cancer polyodon were collected in each bay.

464 Lat. Am. J. Aquat. Res.

que fueron almacenadas en bolsas plásticas tratadas y Tabla 2. Análisis de material de referencia certificado refrigeradas para su análisis químico. Dorm-3 para tejido biológico. *Se indica media y des- viación estándar. Pre-tratamiento de las muestras y análisis químico Table 2. Certificated reference material analysis Dorm-3 Todo el material plástico y de vidrio utilizado fue for biological tissue. *Mean and standard are indicated. previamente tratado con soluciones de HNO3 2 M por 10 h, HCl 2 M por 10 h, EDTA 0,01 M por 10 h y Valor certificado Valor observado* Metal n finalmente enjuagado con abundante agua desio- (mg kg-1) (mg kg-1) nizada. Previo al lavado con agua desionizada (milli- Al 1700 ± ND 1700,00 ± 0.001 9 Q), el tejido blando húmedo fue homogenizado en mortero de ágata. Cd 0,29 ± 0,02 0,29 ± 0.001 9 Para la determinación de Al, Cd, Cu, Fe, Ni, Pb y Cu 15,5 ± 0,63 15,50 ± 0.001 9 Zn, entre 0,5 y 1 g de muestra húmeda (en triplicado) Fe 347 ± 20 346,95 ± 0.040 9 fueron puestas en un sistema de reflujo, esto es un Ni 1,28 ± 0,24 1,28 ± 0.003 9 embudo de vidrio tapado con un vidrio reloj y puestos Pb 0,39 ± 0,05 0,40 ± 0.005 9 en un vaso de precipitado de 125 mL, para su Zn 51,3 ± 3,1 51,23 ± 0.057 9 disgregación con 10 mL de HNO3 Suprapur y calentadas en una placa calefactora a 150ºC por 2 h. Posteriormente, la solución resultante fue filtrada Análisis estadísticos (0,45 µm) y aforada en un matraz volumétrico de 25 Se aplicó análisis de varianza de una vía para mL con agua desionizada. determinar las diferencias significativas (P < 0,05) en el contenido de cada metal en C. polyodon entre las La cuantificación de metales fue determinada por bahías analizadas, previo cumplimiento de las espectrofotometría de absorción atómica (Shimadzu, presunciones de normalidad y homogeneidad de AA 6300) mediante técnica de llama. Las longitudes varianzas (Quinn & Keough, 2002). En los casos en de onda de cada metal y la mezcla de gases utilizada que no se cumplieron los supuestos para aplicar el se indican en la Tabla 1. Las concentraciones se análisis de varianza, se transformaron los datos a -1 expresaron en mg kg de peso húmedo, para Cu, Ni, escala logarítmica. Pb y Zn se utilizó corrector de fondo. El procedimiento analítico fue chequeado mediante RESULTADOS el uso de material de referencia certificado DORM-3 (Dogfish) adquirido desde la National Research En Cancer polyodon el contenido de Al (Fig. 2) Council of Canada, NRC. En todos los metales presentó un rango que fluctuó entre 2727,1 ± 2387,5 y -1 analizados se observó gran precisión con respecto al 9976,9 ± 2315,2 mg kg , con el mínimo y máximo material de referencia (Tabla 2). valor registrado en las bahías Calderilla y Salada respectivamente, mientras que en Caldera fue

Tabla 1. Longitud de onda y gases utilizados en la levemente mayor al obtenido en bahía Inglesa (Tabla cuantificación de los metales. 3). Se observaron diferencias significativas en el Table 1. Gas and wavelength used for metals quanti- contenido de Al entre las bahías (P < 0,05). Para Cd fication. las menores concentraciones se registraron en Caldera e Inglesa, mientras que en Calderilla y Salada fueron mayores (Fig. 3). Se observaron diferencias Metal Longitud de onda (nm) Mezcla de gases significativas en el contenido de Cd entre las bahías (P < 0,05), reflejadas por el elevado contenido Al 309,7 N2O - C2H2 determinado en Salada. El contenido de Cu (Fig. 3) -1 Cd 228,8 C2H2 fluctuó entre 6,5 ± 3,9 y 35,7 ± 38,1 mg kg , cuyos valores mínimo y máximo fueron registrados en Cu 324,8 N2O - C H 2 2 Calderilla y Caldera, respectivamente (Tabla 3). El Fe 248,3 N2O - C2H2 contenido de Fe en las bahías Caldera y Salada

Ni 238,0 N2O - C2H2 presentó concentraciones mayores a las registradas en Pb 283,3 C H Calderilla (Fig. 2). Se observaron diferencias signifi- 2 2 cativas en el contenido de Fe entre las bahías (P < Zn 213,9 C2H2 0,05). El contenido de Ni (Fig. 3) fluctuó en un Metales en Cancer polyodon, norte de Chile 465

kg-1, en Salada y Calderilla respectivamente (Tabla 3). En Caldera e Inglesa el contenido de Pb fue 17,6 ± 16,9 y 36,3 ± 25,8 mg kg-1, respectivamente. Se

observaron diferencias significativas en el contenido de Pb entre las bahías (P < 0,05), las que estarían reflejadas por el elevado contenido de Pb encontrado en Salada. El Zn (Fig. 3) fue estadísticamente menor en los ejemplares colectados en bahía Calderilla (P < 0,05; Tabla 4), comparado con las bahías Salada, Caldera e Inglesa. El análisis comparativo del contenido de metales en C. polyodon mostró gran variabilidad entre la bahías. El orden de abundancia de los metales pesados analizados fue Cd< Ni< Cu< Pb< Zn< Fe< Al. Figura 2. Contenido de metales (mg kg-1) en Cancer polyodon en las bahías de Caldera (BC), Calderilla DISCUSIÓN (BCA), Inglesa (BI) y Salada (BS). Se indica media y desviación estándar. -1 En crustáceos marinos la incorporación de metales en Figure 2. Metals content (mg kg ) in Cancer polyodon sus tejidos puede provenir de la ingestión de from Caldera (BC), Calderilla (BCA), Inglesa (BI) and alimentos, vía hepatopáncreas y/o agua de mar, vía Salada (BS) bays. Mean and standard deviation are superficies permeables del exoesqueleto y branquias indicated. (Rainbow, 2002; Silvestre et al., 2004). Sin embargo, esta incorporación depende, además, de los requerimientos fisiológicos de los crustáceos (e.g. sexo, edad) (Barrento et al., 2009a) y de factores ambientales externos (e.g. lugar geográfico, sustrato,

profundidad, salinidad, presión antrópica) (Rainbow, 2002). En el presente estudio solo se analizó el factor ambiental externo de diferentes bahías ubicadas en una misma zona. Los elevados niveles de aluminio registrados en C. polyodon recolectado en las bahías Salada (bahía con

escasa intervención antrópica) y Caldera (bahía más intervenida) podría deberse al transporte atmosférico activo que estaría depositando Al en el fondo marino y que podría ser resuspendido en la columna de agua, quedando disponible para los organismos marinos Figura 3. Contenido de metales (mg kg-1) en Cancer (Lares et al., 2002; Huerta et al., 2007). De las cuatro polyodon en las bahías de Caldera (BC), Calderilla bahías analizadas, Caldera y Salada presentaron altas (BCA), Inglesa (BI) y Salada (BS). Se indica media y concentraciones de Fe, siendo más elevadas que las desviación estándar. registradas por otros autores (Burger et al., 2002; Figure 3. Metals content (mg kg-1) in Cancer polyodon Barrento et al., 2009b). Para bahía Salada, esta from Caldera (BC), Calderilla (BCA), Inglesa (BI) and situación respondería a la presencia de altos niveles de Salada (BS) bays. Mean and standard deviation are materia orgánica en las branquias (Szefer et al., 1990; indicated. Paez-Osuna & Ruiz, 1995), y/o a mayores requerimientos fisiológicos de este y otros elementos rango de 1,8 ± 2,8 y 10,1 ± 6,6 mg kg-1, con el mínimo traza (Barrento et al., 2009a; Mohapatra et al., 2009). y máximo observado en bahías Salada y Caldera. En En el caso de Caldera, adicionalmente se debe Inglesa el contenido de Ni fue mayor al registrado en considerar en el análisis la presencia de dos muelles de Calderilla. Se observaron diferencias significativas en embarque de minerales (principalmente Cu y Fe). En el contenido de Ni entre las bahías (P < 0,05; Tabla 4), el caso de Pb y Cd, nuevamente fue bahía Salada la representadas por las menores concentraciones en que presentó las mayores concentraciones. Las Calderilla y Salada. El contenido de Pb (Fig. 3) concentraciones de Pb en C. polyodon registradas en presentó un rango entre 73,8 ± 13,5 y 15,8 ± 5,2 mg todas las bahías analizadas fueron más elevadas a las 466 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Tabla 3. Concentraciones máximas y mínimas de metales (mg·kg-1) en Cancer polyodon colectados en las bahías Caldera (BC), Calderilla (BCA), Inglesa (BI) y Salada (BS) (Atacama, Chile). Table 3. Maximum and minimum metal concentration (mg·kg-1) in Cancer polyodon. collected in Caldera (BC), Calderilla (BCA), Inglesa (BI) and Salada (BS) bays (Atacama Chile).

Concentración -1 BC BCA BI BS metal (mg kg ) N Min. Máx. Min. Máx. Min. Máx. Min. Máx. Al 12 3176,7 10772,6 505,9 5745,7 440,1 14453,4 6882,6 12991,6 Cd 12 0,01 2,4 1,0 10,9 0,01 4,7 0,01 30,4 Cu 12 2,3 131,6 1,3 11,0 4,4 79,6 3,2 31,0 Fe 12 3653,5 10828,8 2513,2 4540,2 635,1 10301,9 4941,4 13517,6 Ni 12 1,7 26,2 1,2 6,3 2,5 13,1 0,01 7,4 Pb 12 2,9 60,2 11,7 25,4 4,1 80,5 56,6 87,6 Zn 12 7,6 103,5 3,7 37,3 18,1 74,6 13,0 58,8

Tabla 4. Análisis de variancia de una vía entre el contenido de metales pesados en polyodon y bahías analizadas. gl: grados de libertad. Table 4. One-way analysis of variance among heavy metal contents in Cancer polyodon and bays. gl: freedom degrees.

Metales pesados Zn Cu Cd Pb Fe Al Ni F 4,28 1,79 4,77 13,6 2,93 5,02 8,85 P 0,012 0,169 0,007 0,001 0,048 0,006 0,001 gl 3 3 3 3 3 3 3 observadas para esta especie en la costa de Perú En todas las bahías analizadas las concentraciones de (Jacinto & Aguilar, 2007) y otros crustáceos Zn y Cu estuvieron en el rango registrado para otros (Ahumada, 1994; Burger et al., 2002; Zauke et al., crustáceos (Ahumada, 1994; Zauke et al., 2003; Gil et 2003; Gil et al., 2006; Barrento et al., 2009a) (Tabla al., 2006; Jacinto & Aguilar, 2007). En crustáceos el 5). En crustáceos, el contenido de Pb usualmente es Zn es esencial para la síntesis y degradación de detectado en bajas concentraciones (Turoczy et al., carbohidratos, lípidos y proteínas (FAO/WHO, 2002) 2001), aunque Barwick & Maher (2003) señalaron que y el Cu suele encontrarse en altas concentraciones en menores concentraciones de Pb en los tejidos de los pigmentos respiratorios (hemocianina) de la crustáceos se podría deber a la incorporación de este hemolinfa (Lee & Shiau, 2002; Gil et al., 2006), Por metal en su exoesqueleto, por el mismo proceso de incorporación de calcio. Para Cd, las concentraciones otro lado, es posible que el contenido de Cu en estos en C. polyodon se encontraron en el rango señalado organismos pueda reflejar al menos, en parte, la por otros autores (Ahumada, 1994; Zauke et al., 2003; característica geológica de la región de Atacama, rica Jacinto & Aguilar, 2007; Barrento et al., 2009a). Las en este mineral, situación que también resultaría en aguas y sedimentos de la costa norte de Chile, una mayor presencia de Cu de origen natural en el particularmente en los ambientes próximos a sistemas ambiente costero. Ambas situaciones, podrían de surgencia, se caracterizan por presentar altos explicar, al menos en parte los valores encontrados. niveles de Cd (Valdés, 2004; Böning et al., 2009), de Para Ni, las concentraciones en C. polyodon fueron manera que es posible que una condición natural significativamente más elevadas en bahía Caldera en explique los resultados encontrados. comparación con las otras bahías analizadas. Para Zn y Cu las mayores concentraciones en C. Concentraciones levemente mayores de Ni fueron polyodon se registraron en las bahías Caldera e observadas por Ahumada (1994) para C. coronatus en Inglesa, aunque en el caso de Cu no fue significativa. bahía San Vicente, sur de Chile.

Tabla 5. Contenido de metales (mg kg-1) en crustáceos marinos de diferentes áreas geográficas. *Se indica media y rango. Table 5. Metals content (mg kg-1) (mean and range)* in marine crustacean species from different geographical areas.

Localidad Especies Al Cu Cd Fe Ni Pb Zn Referencia Bahía Caldera, Chile* Cancer polyodon 7183,1 ± 2655,6 35,7 ± 32,2 0,7 ± 0,3 7142,2 ± 2859,8 10,2 ± 6,7 17,6 ± 10,3 47,0 ± 31,8 Este estudio Bahía Calderilla, Chile* Cancer polyodon 2727,2 ± 425,1 6,5 ± 4,3 5,7 ± 0,9 3536,5 ± 548,6 3,4 ± 1,6 15,9 ± 3,1 12,3 ± 9,3 Este estudio Metales en Metales Bahía Inglesa, Chile* Cancer polyodon 6934,0 ± 1449,4 25,5 ± 22,9 1,6 ± 0,8 5738,5 ± 1238,9 6,5 ± 3,8 26,4 ± 12,9 47,9 ± 20,4 Este estudio Bahía Salada, Chile* Cancer polyodon 9976,9 ± 2315,3 16,1 ± 10,2 12,3 ± 14,3 7397,9 ± 3120,5 1,9 ± 2,8 73,9 ± 13,5 31,1 ± 18,8 Este estudio Bahía San Vicente, Chile Cancer coronatus - 10 8 - 11,2 2,6 205 Ahumada (1994) Cancer polyodon Bahía San Antonio, Argentina Chasmagnatus granulata - 85,6 - 101,8 - - - 10 - 13,2 80 - 86,3 Gil et al. (2006) Mar de Barents, Rusia Gammarus oceanicus - 20 - 28 0,6 - 0,8 - 1,3 - 1,5 0,5 61 - 65 Zauke et al. (2003) Bahía Huarmey, Perú Cancer polyodon - 3,3 - 19,5 1,0 - 1,1 - - 0,2 - 0,5 3,6 - 3,9 Jacinto & Aguilar (2007) Costa de Escocia Cancer pagurus - - 0,01 - 0,02 - - 0,1 - 0,2 - Barrento et al. (2009a)

Estuario Mahanadi, India Scylla serrata - 26,1 - 132,3 - 112,6 - 194,3 - 0,1 - 0,3 42,2 - 312,6 Burger et al. (2002) , norte de Chile Canal Inglés, Inglaterra Cancer pagurus - 7,5 - 9,3 - 3,1 - 3,4 - - 55 - 59 Barrento et al. (2009b) Nivel Tolerancia, European Union - - - - - 0,5 - European Union (2005) Nivel Tolerancia, USFDA - - 3 - 70 1,5 - USFDA (2007) Limite máx. permitido, MINSAL - 10 - - - 2 100 MINSAL (1996) 467 468 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Comparación con la normativa nacional e interna- en la zona costera de Atacama, sugieren la necesidad cional para consumo humano de desarrollar estudios sistemáticos sobre este tipo de De los siete metales analizados en el presente estudio, problemas, y revisar la normativa vigente y su a nivel nacional los metales Zn, Pb y Cu se incluyen capacidad para considerar, en su aplicación, la en el Decreto Supremo N° 977/96 del Ministerio de heterogeneidad de ambientes existente a lo largo de la Salud (MINSAL, 1996), instrumento que regula el costa de Chile. contenido de metales pesados en alimentos de consumo humano. A nivel internacional, en crustáceos AGRADECIMIENTOS para consumo humano la European Unión (2005) sólo regula el contenido de Pb y la US Food and Drug Los autores agradecen a César Calderón y Sue-Ellen Administration (US, FDA, 2007) regula el contenido Vega por su colaboración en el análisis de laboratorio. de Cd, Pb y Ni (Tabla 5). Este artículo fue patrocinado por el Proyecto En las cuatro bahías analizadas, el contenido de Zn INNOVA-CORFO N° 05CR111XM. Estimación de fue menor comparado con el límite máximo permitido capacidad de carga y efectos directos e indirectos señalado por el MINSAL (1996) para consumo de en el sistema de bahías de Caldera: implicancias mariscos frescos, mientras que para Cu, exceptuando en el desarrollo masivo de la acuicultura y turismo los ejemplares de bahía Calderilla, superó el límite de la región de Atacama. Se agradece además las permitido por la misma normativa. Para Cd, sólo los sugerencias de los revisores anónimos que ayuda- ejemplares de bahía Calderilla y Salada sobrepasaron ron a mejorar el manuscrito. los niveles de tolerancia señalados por la US, FDA (2007).Por otro lado, el contenido de Pb en los REFERENCIAS ejemplares de las bahías en estudio sobrepasaron los niveles permitidos señalados a nivel nacional por el Ahumada, R. 1994. Nivel de concentración e índice de MINSAL (1996) e internacional por la Unión Europea bioacumulación para metales pesados (Cd, Cr, Ni, (2005) y la US, FDA (2007). Finalmente, el contenido Cu, Pb, y Zn) en tejidos de invertebrados bénticos de de Ni en C. polyodon no superó los límites de bahía San Vicente. Rev. Biol. Mar., 29(1): 77-87. tolerancia permitidos para crustáceos de consumo humano (Unión Europea, 2005; US, FDA, 2007). Barwick, M. & W. Maher. 2003. Biotransference and biomagnification of selenium, copper, cadmium, zinc, arsenic and lead in a temperate seagrass ecosystem CONCLUSIONES from lake Macquire Estuary, NSW, Australia. Mar. Environ. Res., 56: 471-502. Este estudio proporcionó información referente al contenido de siete metales en el tejido muscular de C. Barrento, S., A. Marques, B. Teixeira, M. Carvalho & P. polyodon, especie de gran consumo local en el norte Vaz-Pires. 2009a. Accumulation of elements (S, As, de Chile. Basado en los resultados obtenidos, las Br, Sr, Cd, Hg, Pb) in two populations of Cancer concentraciones de Fe, Al y Pb fueron más elevadas a pagurus: ecological implications to human lo registrado en la literatura. Para Zn, Cu, Cd y Ni las consumption. Food Chem. Toxicol., 47: 150-156. concentraciones fueron encontradas en el rango Barrento, S., A. Marques, B. Teixeira, P. Anacleto, M. señalado por otros autores. Las concentraciones de Zn, Carvalho, P. Vaz-Pires & M. Nunes. 2009b. Macro Cd, Pb, Fe, Al y Ni en el tejido muscular fueron and trace elements in two populations of brown crab estadísticamente significativas en relación a las bahías Cancer pagurus: ecological and human health analizadas. De todos los metales analizados en el implications. J. Food. Comp. Anal., 22: 65-71. tejido muscular en relación a la normativa nacional e Blackmore, G. 2000. Field evidence of metal transfer internacional para organismos marinos (crustáceos) de from invertebrate prey to an intertidal predator, Thais consumo humano, los metales Pb y Cd podrían ser clavigera (Gastropod: Muricidae). Estuar. Coast. considerados como potencialmente peligrosos, ya que Shelf. Sci., 51: 127-139. sobrepasaron los límites establecidos en la normativa antes señalada. Las elevadas concentraciones de Pb, Böning, P., H. Brumsack, B. Schnetger & M. Grunwald. Fe y Al registradas en todas las bahías analizadas, 2009. Trace element signatures of Chilean upwelling podrían constituir un potencial riesgo de bioacumu- sediments at ~36°S. Mar. Geol., 259: 112-121. lación en los organismos consumidores de este Burger, J., C. Dixon, T. Shukla, N. Tsipora & M. crustáceo. Si bien estos resultados pueden Gochfeld. 2002. Metals levels in horseshoe crabs considerarse como preliminares dado que constituyen (Limulus polyphemus) from Maine to Florida. la primera aproximación de esta naturaleza realizada Environ. Res., 90: 227- 236. Metales en Cancer polyodon, norte de Chile 469

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for Food Safety and Applied Nutrition, U.S. Food and Drug Administration, College Park, 417 pp.

Received: 6 October 2010; Accepted: 2 October 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 471-480, 2011 Reproductive biology of Leucippa pentagona 471 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-8

Research Article

Reproductive biology of the spider crab Leucippa pentagona (Decapoda: Epialtidae), in Bustamante Bay, Argentina

Martín Varisco1,2 & Julio Vinuesa1,2 1Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco, Argentina 2Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas Ruta Provincial Nº 1 Km 4, Comodoro Rivadavia (9000), Argentina

ABSTRACT. Sizes at maturity, breeding period, and fecundity of the spider crab Leucippa pentagona in Bustamante Bay, Argentina (45.11ºS, 66.56ºW) were analyzed. Specimens were collected monthly between May 2006 and February 2008. The size at morphometric maturity was determined based on relative changes in cheliped length for males and abdomen width for females. The presence of spermatophores in the male deferent ducts and of eggs in the female abdomens were the criteria used to determine physiological maturity. The temporal variation of the proportion of ovigerous females was analyzed. Oocyte sizes in ovigerous females were measured to evaluate the occurrence of multiple spawnings. In males, the sizes at morphometric and physiological maturity were 28.05 and 16.7 mm carapace length (CL), respectively. In females, the size at morphological maturity was 18.5 mm CL, whereas size at physiological maturity was 18.25 CL. Ovigerous females were found between June and February in both years. Ovigerous females were found to have oocytes with advanced vitellogenesis. Fecundity was similar in both years and varied between 645 and 7114 eggs. The extended breeding period and the presence of vitellogenic oocytes in ovigerous females suggest the occurrence of two or more spawnings per reproductive season. Finally, the distribution range of this species in the Atlantic Ocean was extended from 43.3° to 45.11°S. Keywords: spider crab, maturity, fecundity, multiple spawning, Bustamante Bay, Argentina.

Biología reproductiva del cangrejo araña Leucippa pentagona (Decapoda: Epialtidae), en Bahía Bustamante, Argentina

RESUMEN. Se analizó las tallas de madurez sexual, el periodo de ocurrencia de hembras ovígeras y la fecundidad del cangrejo araña Leucippa pentagona en Bahía Bustamante, Argentina (45,11ºS, 66,56ºW). Los ejemplares fueron muestreados mensualmente entre mayo 2006 y febrero 2008. La determinación de la talla de madurez morfométrica se basó en cambios relativos en la longitud del quelípedo y el ancho del abdomen para machos y hembras, respectivamente. La presencia de espermatóforos en el conducto deferente de los machos y de huevos en las hembras fueron los criterios empleados para determinar la madurez fisiológica. Se analizó la variación temporal de la proporción de hembras ovígeras. El tamaño de los oocitos de hembras ovígeras fue medido para evaluar la ocurrencia de desoves múltiples. Las tallas de madurez morfométrica y fisiológica en los machos fueron 28,05 y 16,7 mm de longitud de caparazón (LC), respectivamente. En las hembras, la talla de madurez morfométrica fue 18,5 mm de LC y la de madurez fisiológica fue 18,25 mm de LC. Hembras ovígeras ocurren desde junio a febrero, en ambos años. En hembras ovígeras se encontraron oocitos en vitelogenesis avanzada. La fecundidad fue similar en ambos años y varió entre 645 y 7114 huevos. El prolongado periodo en que las hembras portan huevos y la presencia de hembras ovígeras con oocitos vitelogénicos sugieren la ocurrencia de dos o más desoves durante una temporada reproductiva. Finalmente, se amplía el rango de distribución de esta especie en el océano Atlántico desde 43,30° hasta 45,11°S. Palabras clave: cangrejo araña, madurez sexual, fecundidad, puestas múltiples, Bahia Bustamante, Argentina.

______Corresponding author: Martín Varisco ([email protected]) 472 Lat. Am. J. Aquat. Res.

INTRODUCTION MATERIALS AND METHODS

The superfamily Majoidea is a major group of Study area and sampling brachyurans commonly known as spider crabs, with a This study was carried out in Bustamante Bay (45.11º diversity of body shapes and wide geographical S, 66.56º W), in the north coast of San Jorge Gulf distribution. Nearly 250 majid species have been (Fig. 1) where a well established population of reported in coastal waters of America, 11 of which Leucippa pentagona was found. It is an enclosed bay exhibit an amphioceanic distribution. Nine species with dense beds of the economically important red were recorded in Argentine waters: Eurypodius alga Gracilaria gracilis (Stackhouse) Steentoft, Irvine latreillei Guérin, 1828; Collodes rostratus A. Milne & Farnham growing in the subtidal environment Edwards, 1878; Leurocyclus tuberculosus (H. Milne (Martin et al., 2010). The area is influenced by cold- Edwards & Lucas, 1842), Libinia spinosa H. Milne temperate waters of the Patagonian Current and, Edwards, 1834; Libidoclaea granaria H. Milne occasionally, by warmer waters of the Brazil Current Edwards & Lucas, 1842; Rochinia gracilipes A. Milne during summer. Edwards, 1875; Pelia rotunda A. Milne Edwards, Sampling was performed in subtidal algae beds of 1875; Pyromaia tuberculata (Lockington, 1877) and Bustamante Bay between May 2006 and February Leucippa pentagona Milne Edwards, 1833 (Boschi et 2008. Samples were arranged along four transects al., 1992; Schejter et al., 2002). The spider crab L. parallel to the shore from the low tide line to 20 m pentagona belongs to the family Epialtidae, which is depth. Each month, a total of 20 sampling units (0.25 2 mainly characterized by having the first pereiopods m ) were collected. All crabs included in the sampling disproportionately longer than the others. This species units were collected manually by a scuba diver. Crabs is the only representantive of the genus (Ng et al., were fixed in 4% saline formaldehyde for further 2008). analysis in the laboratory. Leucippa pentagona is a small amphioceanic Sizes at sexual maturity species, the maximum adult size recorded is 30 mm carapace length (CL) in Argentina (Boschi et al., The determination of morphometric maturity was 1992) and 20 mm CL in Brazil (Melo, 1996). The based on changes in relative growth of secondary species is found on subtidal soft bottoms at depths between 20 and 80 m, often associated with aggregations of benthic algae (Boschi et al., 1992) and mytilid beds (Bremec & Roux, 1997). However, the bathymetric range is higher than reported in previous studies because it can be found from the upper sublitoral (Durbas, pers. comm). This crab is distributed from California to southern Chile in the Pacific Ocean and from Brazil to the Argentine Province of Chubut in the western Atlantic Ocean. According to Boschi et al. (1992), the Rawson harbor (43.30°S) is the southern limit of its distribution in the Atlantic Ocean. Some majid species have been thoroughly studied due to their high abundance and economic importance, while there is little information on most majids inhabiting the Argentine coast. At the present time, sexual maturity of Leurocyclus tuberculosus (Barón et al., 2009) and Libidoclea granaria (Schejter & Spivak, 2005) have been studied. This paper analyzed sex ratio, sizes at sexual maturity, reproductive season and fecundity of L. pentagona from Bustamante Bay Figure 1. Location of Bustamante Bay in northern coasts (Argentina) and represents the first contribution to the of San Jorge Gulf, southwestern Atlantic Ocean. knowledge of benthic stages of L. pentagona, Figura 1. Localización de Bahía Bustamante en el norte including first data concerning its reproduction. del Golfo San Jorge, océano Atlántico sudoccidental. Reproductive biology of Leucippa pentagona 473

sexual characters. Sizes at the onset of sexual maturity Eggs stages and realized fecundity were indicated by changes in the relative growth of the Approximately, forty eggs from each ovigerous cheliped and abdomen width for males and females individual were separated from pleopods, classified respectively. In all crabs collected, carapace length and measured (± 0.01 mm). Eggs were classified (CL) was measured from the tip of the rostrum to the according to a maturity scale based on the volume posterior margin of the carapace. All measures were occupied by yolk, stage of embryo development and made with a digital calliper to the nearest 0.01 mm. In mean egg diameter. males, length (ChL) and height (ChH) of the cheliped Realized fecundity is defined as the number of propodus were also recorded. Chela symmetry was eggs within the brood carried by a female (Anger & tested using a Student's t test for paired samples. In Moreira, 1989). This analysis was estimated using females, the maximum abdomen width (AW) was gravimetric procedures and did not include broods at measured. For both sexes, morphometric maturity was late developmental stages, since losses during embryo evaluated using the computer routine Mature 1 development may lead to an underestimate of fecund- (Somerton, 1980) adapted for Microsoft Office Excel. dity. The crabs were measured (CL) and the egg mass This routine estimates the reference value (CL) at were detached from pleopodal setae. Eggs were oven- which 50% of the specimens show a change in the dried at 60ºC to constant weight, which was relative growth of a secondary sexual character. determined with an analytical balance to the nearest Physiological maturity refers to the CL at which 0.0001 g. A fraction of no less than 300 eggs was crabs have mature gonads. This was estimated by the counted under stereoscopic microscope. The relation- presence of spermatophores in the deferent ducts of ship between the number of eggs and CL was also males and by eggs attached to pleopods in females. tested. An analysis of covariance (ANCOVA) was Males were dissected and deferent ducts were used to compare the fecundity between the removed. A smear of the deferent ducts was examined reproductive periods June 2006-February 2007 and under a compound microscope at 100x magnification. June 2007-February 2008 using CL as a covariate. Physiological maturity for both sexes was estimated Size-adjusted mean fecundities were estimated for using a logistic regression at size intervals of 1 mm. each period. Assumptions of homogeneity of varian- The size at physiological maturity was defined as the ces using Cochran C test and homogeneity of slopes CL at which 50% of the crabs have mature gonads in was tested prior to performing ANCOVA (Zar, 2010) males and eggs in females (Wenner et al., 1974).

Sex ratios and breeding period RESULTS Monthly variation in sex proportion was analyzed Sexual maturity considering only physiologically mature specimens. To determine whether the sex ratios differed The maximum sizes registered were 34.65 mm CL for significantly from the 1:1 expected ratio, a goodness males and 26.95 mm CL for females. Males showed of fit χ2 test (Yates correction) were used (Zar, 2010). symmetry in the length (Paired t test, t116 = -0.78; P = 0.43) and height (Paired t test, t116= 0.16; P = 0.86) of Reproductive period was analyzed by the temporal the cheliped propodus. Morphometric maturity was variation of ovigerous females. This was determined calculated for 297 males. A change in the relative by the presence of embryonated eggs. The proportion length of cheliped was observed at 28.05 mm CL for of ovigerous females was calculated in relation to 50% of males. The largest juvenile had a CL of 28.6 specimens with a CL larger than the mean size at mm and the smallest adult a CL of 23.15 mm. The physiological maturity. Analysis of the vitellogenic slope of the regression of ChL on the CL for juvenile oocyte size of ovigerous females was conducted to males was significantly smaller than for mature males identify possible multiple spawnings during a (F = 124; P < 0.001) (Fig. 2a). Size of males at reproductive season. Oocyte size was measured (1, 293) physiological maturity was 16.7 mm CL (Fig. 2b). The monthly from a subsample of 10 ovigerous females, whose carapace was removed and the gonads were deferent ducts were translucent, thin and poorly dissected. The ovary was removed and oocytes were developed in immature males; opaque and expanded, separated on a slide. About 50 oocytes from each with spermatophores in intermoult mature males; and ovigerous female were measured to the nearest 0.01 translucent and without spermatophores in postmoult mm. Due to deformation of advanced oocytes, we mature males. The smallest male with spermatophores measured the minimum (D1) and maximum diameter in the deferent ducts was 13.85 mm CL. (D2). Then, the mean diameter (D) was estimated as Morphometric maturity was calculated for 315 D = (D1 + D2)/2. females. Mature and immature females are different- 474 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Figure 2. Sexual maturity in males of Leucippa Figure 3. Sexual maturity in females of Leucippa pentagona. a) Morphological maturity is based in the pentagona. a) Morphological maturity is based in the relationship between carapace length (CL) and the length relationship between carapace length (CL) and abdomen of right cheliped (ChL), b) physiological maturity, width (AW), b) physiological maturity, proportion of proportion of mature on the basis of the presence of mature on the basis of the presence of eggs attached to spermatophores in the deferent ducts. pleopods Figura 2. Madurez sexual en machos de Leucippa Figura 3. Madurez sexual en hembras de Leucippa pentagona. a) Madurez morfológica basada en la relación pentagona. a) Madurez morfológica basada en la entre la longitud del caparazón (CL) y la longitud de la discontinuidad en la relación lineal entre la longitud del quela derecha (ChL), b) madurez fisiológica, la caparazón (CL) y ancho del abdomen (AW), b) madurez proporción de machos maduros está determinada por la fisiológica, la proporción de hembras maduras está determinada por la presencia de huevos adheridos a los presencia de espermatóforos en el conducto deferente. pleópodos.

tiated by the morphology and relative width of the abdomen (AW). Size at morphological maturity was studied years. The breeding period began in June and 18.5 mm CL. The slope of the regression of AW on continued through the following nine months. The the CL for juvenile females was significantly smaller proportion of ovigerous females reached a peak in spring and dropped to a minimum at the end of than for mature females (F(1, 210) = 28.2; P < 0.001) (Fig. 3a). The size at which 50% of the females summer. This pattern was similar at both reproductive reached physiological maturity was 18.25 CL (Fig. seasons (Fig. 4). 3b). Smallest physiologically mature female was Oocytes in advanced vitellogenesis were identified 16.91 mm CL. All the ovigerous females were by the presence of abundant yolk platelets in the morphologically mature. cytoplasm. Oocyte size ranged between 0.19 and 0.56 mm. Ovigerous females with larger oocytes were Sex ratio and breeding period found in August and in subsequent months until During the studied period the female:male proportion February. In summer, a few females have eggs, most was 1: 0.66, differing significantly from the expected females have their gonads retracted (Fig. 5). 1:1 (Chi-square test χ2 = 22.07; df = 1; P < 0.01). Sex ratios varied across months and no significant Eggs stages and fecundity differences were found in some months. A well Four egg stages could be distinguished and were defined reproductive season was detected at both described in Table 1 In both years, there were abun- Reproductive biology of Leucippa pentagona 475

Sainte-Marie et al., 1995; Sampedro et al., 1999) and c) functional maturity (Conan & Comeau, 1986; Mura et al., 2005). According with Corgos & Freire (2006) physiological maturity in male crabs usually takes place one or two moults before morphometric maturity. Male gonads mature before the terminal moult in many majid species such as Chionoecetes opilio Fabricius, 1788 (Conan & Comeau, 1986); Chionoecetes bairdii Rathbun, 1924 (Paul, 1992); Maja brachydactyla Balss, 1922 (Corgos & Freire, 2006); and Anamathia rissoana (Roux, 1828) (Mura et al., 2005). In males of L. pentagona, the size of morphological maturity is 67% bigger than the size of Figure 4. Temporal variation of percentages of oviger- physiological maturity. Given that in other majoids ous females of Leucippa pentagona in Bustamante Bay species, the increased size at the terminal moult was between May 2006 and February 2008. lesser than 40% (Tunberg & Creswell, 1991; Figura 4. Variación temporal del porcentaje de hembras González-Gurriarán et al., 1995; Hartnoll & Bryant, ovígeras de Leucippa pentagona en Bahía Bustamante 2001), our results suggests that males L. pentagona entre mayo 2006 y febrero 2008. reach a physiological maturity, two or more moults before morphometric maturity. However, sizes at dant females with eggs at early stages of development, morphometric and physiology maturity were similar while females with eggs at late stages of development by females of L. pentagona. The synchronization of (IV) were observed from August onwards, but at a low morphometric and physiological maturity sizes in percentage (7.34%). Realized fecundity was analyzed females is a fact that can be considered normal in in 123 specimens. The number of eggs carrying by spider crabs (Hartnoll, 1963; Mura et al., 2005). ovigerous females ranged between 645 and 7114 eggs. In several Majoidea, the size of morphometric The log-log relationship of eggs number to CL was maturity is greater for males than females. This has linear. Fecundity did not differ significantly between been reported for C. bairdii (Donaldson et al., 1981), two reproductive seasons studied (ANCOVA, F (1, 119) Mithraculus forceps (A. Milne Edwards, 1875), = 1.07; P = 0.30) (Fig. 6). The size-adjusted mean (Hernández-Reyes et al., 2001) and Acanthonyx fecundities were 2618 eggs (SE = 129, N = 55) and scutiformis (Dana, 1851) (Monteiro-Texeira et al., 2483 eggs (SE = 63, N = 68) for the first and second 2009). Similarly, the males of L. pentagona attained reproductive seasons, respectively. morphological maturity and reached a maximum size at larger CL than females, possibly related to female DISCUSSION holding during mating. In addition, it is well known that males expend more energy on growth and Reproductive biology is an important issue to development of secondary sexual characters, while elucidate the population dynamics of a species and to females invest more in oogenesis and embryo care. establish management and conservation plans. Decapods exhibit a variety of reproductive patterns Skewness in sex ratio has been frequently because of the high diversity of the group and the documented in many marine invertebrate populations, variety of environments they inhabit. The size at including crustaceans. According to Wenner (1972) sexual maturity, fecundity and duration of the this may result from: a) different nutritional reproductive season are the most common limitations, b) activity differences, c) differential reproductive aspects reported in the literature (e.g. movement, d) differential habitat selection, and e) Hartnoll, 1963; Sainte-Marie, 1993; Hernández-Reyes differential mortality rates, among other factors. In et al., 2001; Cobo, 2002; Vinuesa & Balzi, 2002; addition, differences in maturity size may determine Vinuesa, 2007a; Monteiro-Teixeira et al., 2009). deviations in sex ratio of adults because they would be Sexual maturity is an important life history trait of subject to different predation pressures (Monteiro- decapods and traditionally has been analyzed from Texeira et al., 2009). Little is known about predation three points of view: a) morphometric maturity in L. pentagona, but is expected that females are more (Hartnoll, 1978; Somerton, 1980; Paul, 1992; Corgos vulnerable to predation, given their smaller size. & Freire, 2006); b) physiological mature (Paul, 1992; Moreover, dense algae beds and other complex habitat

476 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Figure 5. Vitellogenic oocyte size distribution in ovigerous females of Leucippa pentagona. Figura 5. Distribución de tallas oocitarias en hembras ovígeras de Leucippa pentagona. are known to increase survival during incubation in dependence of algae beds that provides shelter to crab populations (Warner, 1967; Monteiro-Teixeira et females. However, the study area represents only part al., 2009). Difference in sex ratios of L. pentagona at of the habitat of the species, which might contribute to Bustamante Bay could be related with a major the observed deviation between sexes. Reproductive biology of Leucippa pentagona 477

Table 1. Eggs stages of Leucippa pentagona. The mean diameter and standard deviation are shown. Tabla 1. Estadios de desarrollo de los huevos de Leucippa pentagona. Se indica el diámetro medio y la desviación estándar para cada estadio.

Stage Characteristics of the eggs Diameter (mm)

I Uniform mass of yolk that occupies the entire vol- 0.441 ± 0.067 ume of the egg. No visible development. Embryo visible. The yolk occupies approximately II 80% egg volume. Eye spots pigmented with a cres- 0.498 ± 0.054 cent shape. The yolk is approximately 40% of egg volume. The III dark eyes are rounded and are visible the cephalic 0.522 ± 0.045 appendages. The yolk is scarce. It has the same features as the IV Stage III, but also thoracic appendages are ob- 0.526 ± 0.039 served. The embryo looks like a zoea.

(Hernández-Reyes et al., 2001; Cobo, 2002) and Acanthonyx scutiformis (Monteiro-Texeira et al., 2009). Seasonal reproductive patterns have been observed in Chionoecetes opilio (Sainte-Marie, 1993) and C. japonicus (Yosho, 2000). The prolonged reproductive season of L. pentagona in Bustamante Bay contrasts with the much shorter seasonal reproduction pattern of other species in the study area, such as Lithodes santolla Molina 1882 (Vinuesa & Balzi, 2002), Munida gregaria Fabricius, 1793 (Vinuesa, 2007a), or even with the alien crab Carcinus maenas (Vinuesa, 2007b). However, the presence of ovigerous females with advanced embryos in August Figure 6. Relationship between Log number of eggs and implies that larvae eclosion occur during austral Log carpace length (mm). Black and gray lines are the spring, similar to that observed in other decapods of linear fit for the first and second reproductive seasons, the gulf. Temperature and food availability may respectively. favour larval survival during this period. The wide temporal distribution of ovigerous females is Figura 6. Relación lineal entre el Log del número de consistent with the fact that L. pentagona is typical of huevos y Log de la longitud del caparazón. Las líneas warm-temperate waters of the Argentine biogeo- negra y gris son las rectas de regresión para la primera y graphic province, in contrast to the seasonal spawning segunda temporada reproductiva, respectivamente. of both Magellanic species mentioned above. It is expected that in northern populations, the reproductive In crustaceans, the duration of the reproductive period and larval support of L. pentagona should be season is strongly influenced by environmental even more prolonged. variations. Continuous reproductive patterns are observed in species inhabiting tropical, subtropical or Distribution of ovigerous females and the presence very deep waters, with stable temperatures throughout of secondary vitellogenic oocytes in ovigerous the year, while seasonal reproductive patterns are females suggest the occurrence of two or more associated with variable environmental conditions. spawnings. The occurrence of ovigerous females with Populations subjected to seasonal variations must advanced eggs embryos and larger oocytes in August adjust their life cycle to take advantage of more suggests that the females can produce a new spawning favourable conditions (Sastry, 1983). The presence of immediately after the hatching of the embryos of the multiple spawnings and ovigerous females all year previous brood. A synchronisation in the oocyte and round have been reported for some low-latitude embryo maturation is also described in Pisa armata species of Majoidea, such as Microphrys bicornutus (Latreille, 1803) (Vernet-Cornubet, 1958). Moreover, Latreille, 1825 (López-Greco et al., 2000), M. forceps embryo and oocyte development in P. armata is faster 478 Lat. Am. J. Aquat. Res.

in summer than in winter (Vernet-Cornubet, 1958). On Bremec, C. & M. Roux. 1997. Resultados del análisis de this basis, embryonic development would be expected una campaña de investigación pesquera, sobre to have a shorter duration in spring than in winter, comunidades bentónicas asociadas a bancos de thereby allowing females to undergo multiple mejillón (Mytilus edulis platensis D'Orb.) en costas spawnings during the same reproductive season. de Buenos Aires, Argentina. Rev. Invest. Des. Pesq., 11: 153-166. Fecundity is an important parameter for estimating the population replacement rate. A positive Barón, P., A. Quiroga, G. Leal & X. González-Pisani. 2009. Morphological maturity of the knobbed spider relationship between fecundity and size of female has crab, Leurocyclus tuberculosus (H. Milne Edwards & been observed in several decapods species (e.g. Lucas, 1842) (Brachyura, Majidae) in the northern Haynes et al., 1976; Vinuesa, 2007a; Cobo & patagonian gulfs. Crustaceana, 82: 267-273. Okamori, 2008). Spider crabs have a lower fecundity Boschi, E., C. Fischbach & M. Iorio. 1992. Catálogo compared to other brachyurans, but this is ilustrado de los crustáceos estomatópodos y compensated by a large egg size (Hines, 1982). The decápodos marinos de Argentina. Frente Marítimo, small spider crabs M. forceps (Hernández-Reyes et al., 10: 56-57. 2001) and Stenorhynchus seticornis (Herbst, 1788) Cobo, V.J. 2002. Breeding period of the spider crab (Okamori & Cobo, 2003). have a similar eggs size but Mithraculs forceps (A. Milne Edwards) (Crustacea, a minnor fecundity that L. pentagona. An increase in Majidae, Mithracinae) in southeastern Brazilian embryonated eggs diameter with advancing embryonic coast. Rev. Bras. Zool., 19: 229-234. development was registered in this work. According to Cobo, V.J. & C. Okamori. 2008. Fecundity of the spider Wear (1974) egg diameter increase is due to the crab Mithraculs forceps (Crustacea: Mithracidae) osmotic absorption of water. This was particularly from the northeastern of the state of Sao Paulo, observed in S. seticornis (Okamori & Cobo 2003), Brazil. Iheringia Ser. Zool., 98: 84-87. Microphrys bicornutus Latreille, 1825 (López-Greco Conan, G.Y. & M. Comeau. 1986. Functional maturity et al., 2000) and Mithrax forceps (A. Milne Edwards, and terminal molt of male snow crab, Chionoecetes 1875) (Hernández-Reyes et al., 2001) among other opilio. Can. J. Fish. Aquat. Sci., 43: 1710-1719. decapods species. Corgos, A. & J. Freire. 2006. Morphometric and gonad Finally, reproductive traits described here are maturity in the spider crab Maja brachydactyla: a consistent with the warm temperate origin of L. comparison of methods for the estimation of the size pentagona, but there are some adaptations to the cold at maturity in species with determinate growth. ICES temperate environment and reproduction in winter. In J. Mar. Sci., 63: 851-859. addittion, the present study provides the first Donaldson, W.E., R.T. Cooney & J.R. Hilsinger. 1981. biological data on benthic stages of L. pentagona and Growth, age, and size at maturity of tanner crab reports its first record in Bustamante Bay, San Jorge Chionoecetes bairdi M.J. Rathbun, in the northern Gulf, which extends the latitudinal range of its Gulf of Alaska. Crustaceana, 40: 286-302. distribution. González-Gurriarán, E., J. Freire, J. Parapar, M.P. Sampedro & M. Urcera. 1995. Growth at moult and ACKNOWLEDGEMENTS moulting of the spider crab, Maja squinado (Herbst) (Decapoda Majidae) in experimental conditions: implications for juvenil life history. J. Exp. Mar. Biol. To Lucas Martin, Patricia Leonardi and Alicia Boraso Ecol., 189: 183-203. for collaboration in sampling and preservation of samples. To Damian Gil for critical reading of Hartnoll, R.G. 1963. The biology of manx spider crabs. Proc. Zool. Soc. London, 141: 423-496. manuscript. This work was partially done in the research project CONICET PIP Nº5045 “Evaluación Hartnoll, R.G. 1978. The determination of relative growth in Crustacea. Crustaceana, 34: 281-293. del estado reproductivo y sanitario del alga agarófita Gracilaria gracilis (Rhodophyta) en Bahía Busta- Hartnoll, R.G. & A.D. Bryant. 2001. Growth to maturity of juveniles of the spider crabs Hyas coarctatus mante (Chubut)”. Leach and Inachus dorsettensis (Pennant) (Brachyura: Majidae). J. Exp. Mar. Biol. Ecol., 263: REFERENCES 143-158. Haynes, E., J.F. Karinen, J. Watson & D.J. Hopson. Anger, K. & G. Moreira. 1998. Morphometric and 1976. Relation of number of eggs and egg length to reproductive traits of tropical caridean shrimps. J. carapace width in the brachyuran crabs Chionoecetes Crust. Biol., 18: 823- 838. bairdi and C. opilio from the southeastern Bering Sea Reproductive biology of Leucippa pentagona 479

and C. opilio from the Gulf of St. Lawrence. J. Fish. Sampedro, M.P., E. González-Gurriarán, J. Freire & R. Res. Bd. Can., 33: 2592-2595. Muíño. 1999. Morphometry and sexual maturity in Hernández-Reyes, I.M., J.L. Palazón-Fernández, J.A. the spider crab Maja squinado (Decapoda: Majidae) Bolaños-Curvelo & J.E. Hernández. 2001. Aspectos in Galicia, Spain. J. Crust. Biol., 19(3): 578-592. reproductivos de Mithrax forceps (A. Milne-Edwards, Sastry, A.N. 1983 Ecological aspect of reproduction. In: 1875) (Crustacea: Decapoda: Majidae). Cienc. Mar., F.J. Vernberg & W.B. Vernberg (eds.). The biology 27: 21-34. of Crustacea 8: environment adaptations. Academic Hines, A.H. 1982. Allometric constraints and variables of Press, New York, pp. 179-270. reproductive effort in brachyuran crabs. Mar. Biol., Schejter, L., E.D. Spivak & T. Luppi. 2002. Presence of 69: 309-320. Pyromaia tuberculata (Lockington, 1877) adults and López-Greco, L., J. Hernández, J. Bolaños, E. Rodríguez larvae in the Argentine continental shelf (Crustacea, & G. Hernández. 2000. Population features of Decapoda, Majoidea). Proc. Biol. Soc. Wash., 115: Microphmys bicornutus Latreille, 1825 (Brachyura, 116-121. Majidae) from Isla Margarita, Venezuela. Hidro- Schejter, L. & E.D. Spivak. 2005. Morphometry, sexual biologia, 439: 151-159. maturity, fecundity and epibiosis of the South Martin, L., A. Boraso & P. Leonardi. 2010. Biomass American spider crab Libidoclaea granaria variation and reproductive phenology of Gracilaria (Brachyura: Majoidea) J. Mar. Biol. Assoc. U.K., 85: gracilis in a Patagonian natural bed (Chubut, 857-863. Argentina). J. Appl. Phycol. DOI: 10.1007/s10811- Somerton, D.A. 1980. A computer technique for 010-9555-1. estimating the size of sexual maturity in crabs. Can. J. Melo, G.A.S. 1996. Manual de identificação dos Fish. Aquat. Sci., 37: 1488-1494. Brachyura (Caranguejos e siris) do litoral brasileiro. Tunberg, B.G. & R.L. Creswell. 1991. Development, Plêiade, São Paulo, 603 pp. growth, and survival in the juvenile Caribbean king Mura, M., F. Orru & A. Cau. 2005. Size at sexual crab Mithrax spinosissimus (Lamarck) reared in the maturity of the spider crab Anamathia rissoana laboratory. J. Crust. Biol., 11: 138-149. (Decapoda: Majoidea) from the Sardinian Sea. J. Vernet-Cornubert, G. 1958. Biologie générale de Pisa Crust. Biol., 25(1): 110 -115. tetraodon (Pennant). Bull. Inst. Océanogr., 1113: 1- Monteiro-Teixeira, G., V. Fransozo, V. Cobo & C. 52. Hiyodo. 2009. Population features of the spider crab Vinuesa, J.H. 2007a. Reproduction of the squat lobster Acanthonyx scutiformis (Dana 1851) (Crustacea, Munida gregaria (Decapoda: Galatheidae) in San Majoidea, Epialtidae) associated with rocky-shore Jorge Gulf, south-west Atlantic Ocean. J. Crust. Biol., algae from southeastern Brazil. Pan-Am. J. Aquat. 27(3): 437-444. Sci., 4: 87-95. Vinuesa, J.H. 2007b. Molt and reproduction of the Ng, P.K.L., D. Guinot & P.J.F. Davie. 2008. Systema European green crab Carcinus maenas (Decapoda: Brachyurorum: Part 1. An annotated checklist of extant Brachyuran crabs of the world. Raffles Bull. Portunidae) in Patagonia, Argentina. Rev. Biol. Trop., Zool. Suppl. Ser., 17: 1-286. 55: 49-54. Okamori, C.M. & V.J. Cobo. 2003. Fecundity of arrow Vinuesa, J.H. & P. Balzi. 2002. Reproductive biology of crab Stenorhynchus seticornis in the southern Lithodes santolla in the San Jorge Gulf. In: A. Paul, Brazilian coast. J. Mar. Biol. Ass. U.K., 83: 979-980. E. Dawe, R. Elner, G. Jamieson, G. Kruse, R. Otto, B. Sainte-Marie, T. Shirley & D. Woodby (eds.). Paul, A. 1992. A review of size at maturity in male Crabs in cold water regions: biology, management tanner (Chionoecetes bairdi) and king (Paralithodes and economics. University of Alaska Sea Grant, camtschaticus) crabs and the methods used to Fairbanks, pp. 283-304. determine maturity. Am. Zool., 32: 534-540. Warner, G.F. 1967. The life history of the mangrove tree Sainte-Marie, B. 1993. Reproductive cycle and fecundity crab, Aratus pisoni. J. Zool. Lond., 153: 321-335. of primiparous and multiparous female snow crab, Chionoecetes opilio, in the northwest Gulf of St. Wear, R. 1974. Incubation in British decapod Crustacea Lawrence. Can. J. Fish. Aquat. Sci., 50: 2147-2156. and the effects of temperature on the rate and success of embryonic development. J. Mar. Biol. Assoc. Sainte-Marie, B., S. Raymond & J.C. Brêthes. 1995. U.K., 54: 745-762. Growth and maturation of the benthic stages of male snow crab Chionoecetes opilio (Brachyura: Majidae). Wenner, A.M. 1972. Sex ratio as a function of size in Can. J. Fish. Aquat. Sci., 52: 903-924. marine crustacean. Am. Nat., 106: 321-350. 480 Lat. Am. J. Aquat. Res.

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Received: 10 September 2010; Accepted: 3 October 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 481-498, 2011 Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos 481 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-9

Research Article

Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos argentinos forzados por mareas y vientos

Mariano H. Tonini1 & Elbio D. Palma1,2 1Instituto Argentino de Oceanografía, CONICET (8000) Bahía Blanca, Argentina 2Departamento de Física, Universidad Nacional de Sur y CONICET (8000) Bahía Blanca, Argentina

RESUMEN. En este trabajo se presentan los resultados de un modelo hidrodinámico barotrópico de alta resolución no-lineal tridimensional para examinar la respuesta de los golfos norpatagónicos argentinos, San Matías (GSM), Nuevo (GN) y San José (GSJ), ante forzante de marea y patrones idealizados de viento superficial. La estructura de la circulación inducida por el viento predominante (Oeste) en los tres golfos consiste en dos giros independientes: uno anticiclónico en el Oeste con una corriente costera más intensa que fluye hacia el sur y un retorno más débil por el centro de los golfos y otro giro ciclónico en el Este, que establece la conexión con la Plataforma en el caso del GSM. El GN y GSJ tienen la comunicación con el exterior muy restringida. La inclusión de efectos disipativos producidos por la marea reduce la intensidad de los giros, pero la estructura espacial de la circulación permanece. Si se incrementa la magnitud del viento se intensifican principalmente los giros anticiclónicos y el transporte de intercambio en la boca del GSM y se profundiza la capa superficial de Ekman. En los experimentos forzados con vientos meridionales la circulación media se divide en dos giros cuyo sentido de circulación depende de la dirección del viento: un giro Norte ciclónico (anticiclónico) y un giro Sur anticiclónico (ciclónico) para vientos del Sur (Norte). Cuando los golfos son forzados simultáneamente por marea y vientos, las corrientes residuales de marea dominan la circulación media y contribuyen a un mayor aislamiento dinámico de los mismos con la plataforma exterior. Palabras clave: simulación numérica, circulación oceánica, modelo barotrópico, forzante de viento, giros de circulación, golfos norpatagónicos, Argentina.

Barotropic response of north Patagonian gulfs in Argentina to tidal and wind forcing

ABSTRACT. This work presents the results of a high resolution three dimensional non-linear barotropic hydrodynamic model used to examine the response of three north Patagonian gulfs in Argentina (San Matías, SMG; Nuevo, NG; and San José, SJG) forced by tides and idealized patterns of surface winds. The structure of the circulation induced by the dominant winds (Westerly) in all three gulfs consists of two independent gyres: one anticyclonic gyre in the west with an intense southward coastal flow and weaker return flow in the middle of the gulfs and one cyclonic gyre in the east that, in the SMG's case, connects with the shelf. The other two gulfs (NG and SJG) have much more restricted connections with the exterior. The inclusion of tidal dissipation effects reduces the intensity of the gyres, but the general spatial pattern of the circulation remains. Increasing the wind magnitude mainly intensifies the anticyclonic gyre and the cross-shelf transport through the SMG mouth and deepens the surface Ekman layer. If the gulfs are forced with meridional winds, the circulation splits into two gyres whose sense of circulation depends on the wind direction: a northern cyclonic (anticyclonic) gyre and a southern anticyclonic (cyclonic) gyre for Southerly (Northerly) winds. When the gulfs are forced simultaneously by tides and winds, the residual tidal currents dominates the general circulation and contributes to a greater dynamical isolation of the gulfs from the exterior shelf. Keywords: numerical simulation, oceanic circulation, barotropic model, wind forcing, circulation gyres, North Patagonian gulfs, Argentina.

______Corresponding author: Mariano Hernán Tonini ([email protected])

482 Lat. Am. J. Aquat. Res.

INTRODUCCIÓN GN. El experimento con vientos de Oeste mostró una circulación media que divide al GN meridionalmente La región de los golfos norpatagónicos constituye una en dos giros: uno anticiclónico al Oeste y otro de las regiones oceanográficas más importantes de la ciclónico al NE. La circulación media en el GSJ ha Plataforma Continental Argentina (Acha et al., 2004) sido menos estudiada, pero recientemente el análisis (Fig. 1a) y está conformada por los golfos Nuevo de datos de sensores remotos indicó que también (GN), San José (GSJ) y San Matías (GSM). La estaría dividido meridionalmente en dos dominios con conexión de los golfos con aguas externas depende aguas de diferentes características termohalinas principalmente de las dimensiones y batimetría (Amoroso & Gagliardini, 2010; Gagliardini & Rivas, existente en la boca de cada golfo (Fig. 1b). Los 2004). Recientemente, Tonini et al. (2006) estudiaron factores físicos que controlan la circulación oceánica la circulación barotrópica sobre un amplio sector de la en la región están caracterizados por grandes Plataforma Continental Argentina que incluye a los amplitudes de marea (Glorioso & Flather, 1997; golfos norpatagónicos empleando el Princeton Ocean Palma et al., 2004a), intensos vientos del Oeste Model (POM, Blumberg & Mellor, 1987). De los (Palma et al., 2004b) y un importante intercambio de resultados de esta simulación se desprende que la calor y masa con la atmósfera (Scasso & Piola, 1988; respuesta del océano en el GSM se presenta en la Rivas & Beier, 1990). forma de dos giros de recirculación cuya intensidad y Los registros de corrientes en esta región son sentido de circulación dependen de la dirección del escasos y de corta duración: Framiñan et al. (1991) viento. Los patrones de giro en los GN y GSJ se hallan entre diciembre de 1987 y junio de 1988; Rivas (1997) muy poco definidos y por lo tanto no son analizados entre septiembre de 1991 y agosto de 1992 y Moreira en el trabajo mencionado. et al. (2009), entre el 2005 y 2006 (Fig. 1b). Dichos En relación a estas características de circulación, se registros son dominados por fluctuaciones de alta han presentado varios interrogantes en la resolución de frecuencia, inerciales y de marea, por lo tanto resultan problemas de índole tanto físicos como biológicos. inadecuados para revelar los patrones espaciales de la Uno de los interrogantes fundamentales es la determi- circulación general. Por este motivo, la circulación nación de la circulación tridimensional media de gran media en la zona de los golfos norpatagónicos y sus escala, es decir, la extensión, intensidad y mecanismos conexiones con el mar adyacente ha sido generalmente físicos responsables de la formación de los giros en el inferida a partir de la distribución de propiedades interior de los golfos y su relación con la distribución físicas y químicas, indicadores biológicos (Carreto et de propiedades observada. Entre los posibles factores al., 1974; Glorioso, 1987; Piola & Scasso, 1988; Rivas que controlan los giros se incluyen rectificación & Beier, 1990) y modelos físico-matemáticos topográfica de la onda de marea sobre topografía simplificados (Rivas, 1989; Akaprahamyan, 1991; variable, gradientes horizontales de densidad y viento Glorioso & Simpson, 1994; Mazio et al., 2004). en superficie, pero la contribución de cada uno de En el GSM, Piola & Scasso (1988) lograron ellos a la circulación media permanece desconocida. obtener una primera aproximación de la circulación Por otro lado, se requiere determinar con mayor media durante otoño, empleando un balance precisión los mecanismos de intercambio entre los geostrófico. En las inmediaciones de 41º50`S, golfos y la plataforma continental adyacente, no sólo observaron un frente termohalino orientado en para conocer el intercambio de propiedades físicas dirección aproximada E-O durante gran parte del año sino también las biológicas y la conectividad existente y una circulación cerrada de sentido ciclónico entre especies. (horario) al norte del frente con un radio aproximado El objetivo de este trabajo es analizar la de 35 km. Los resultados del modelo barotrópico de importancia relativa de la marea y el viento, en la Akaprahamyan (1991), forzado por los vientos circulación media residual en la región, extendiendo predominantes del Oeste y sin mareas muestran que los resultados previos mediante el empleo de un existen dos sistemas de circulación dentro del GSM. modelo tridimensional barotrópico de alta resolución. Uno de ellos está compuesto por un giro cerrado Esta situación sería representativa del invierno, donde anticiclónico al SO del golfo y otro más abierto y la columna de agua se encuentra bien mezclada en la débil de circulación ciclónica, cercano a la boca del vertical. La circulación oceánica es simulada mismo, que realiza el intercambio de agua con la empleando un solo forzante por vez (i.e. mareas), plataforma adyacente. De esta manera el agua luego en combinación con otro único forzante (i.e. ingresaría al GSM por el sur y saldría por el norte. vientos) y finalmente, en simulaciones más realistas Rivas (1989) empleó un modelo barotrópico con forzantes combinados. El propósito de estos bidimensional para estudiar el efecto del viento en el experimentos es proveer un marco relativamente Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos 483

Figura 1. a) Ubicación geográfica, b) dominio de estudio indicando puertos patrones y secundarios del Servicio de Hidrografía Naval argentino (puntos negros) y estaciones de mediciones de corrientes. Las isobatas indicadas corresponden a 50 m (línea negra llena), 100 m (línea de trazos) y 150 m (en rojo). Figure 1. a) Geographical setting, b) study area indicating the main and secondary stations from Naval Hydrographic Service (black dots) and available current measurements. The isobaths indicated are 50 m (full black line), 100 m (dashed line) and 150 m (red line). simple donde la respuesta de los golfos a forzantes de resolución están detallados en Shchepetkin & escala sinóptica pueda ser interpretado indepen- McWilliams (2005). El modelo es tridimensional (3D) dientemente de otros factores ambientales. En dependiente del tiempo y resuelve las ecuaciones sistemas dinámicos complejos como el que nos ocupa, primitivas en una grilla de diferencias finitas C de ésta parece ser la técnica más adecuada para enfrentar Arakawa. El modelo utiliza coordenadas curvilíneas el problema ya que la contribución de cada proceso ortogonales en la horizontal (que permiten un mejor físico puede ser cuantificada separadamente. En ajuste en las regiones costeras) y coordenadas sigma artículos posteriores se discutirán situaciones diná- en la vertical (que tienen la particularidad de adaptarse micas más complejas que incluirán variaciones de a la topografía de fondo) y emplea un submodelo de densidad, flujos de calor y masa en la superficie. Un clausura turbulenta (Mellor & Yamada, 1982), para mejor conocimiento del sistema de corrientes, tales resolver la mezcla vertical en las capas superficial y de como giros oceánicos, corrientes costeras, remolinos fondo. La mezcla horizontal se resuelve con un 2 r r topográficos y frentes tendrá un fuerte impacto en el operador armónico Laplaciano (AM ∇ U ) con U el suceso de modelos físico-biológicos acoplados que vector velocidad horizontal y AM un coeficiente de podrían ser usados, entre otras cosas, para estudiar la difusión que depende del tamaño de la grilla. Para retención o dispersión larval. Esto a su vez proveerá lograr mayor eficiencia computacional, en casos las bases para comprender la dinámica del ecosistema donde la propagación de ondas superficiales sea y diseñar mejores estrategias de manejo sustentable, importante, el modelo emplea una separación en dos particularmente de las pesquerías locales. modos: uno externo con paso de tiempo más pequeño y otro interno con paso de tiempo menos restrictivo. MATERIALES Y MÉTODOS Para la resolución de la difusión vertical se emplea un esquema temporal semi-implícito. El modelo numérico utilizado en el cálculo es el Para el presente trabajo se diseñó un modelo en un Regional Ocean Model System (ROMS), que se dominio computacional que comprende 3° en latitud y describirá brevemente ya que las ecuaciones del 5,5° en longitud (Fig. 1b). La discretización espacial modelo y los algoritmos numéricos que utiliza para su posee variación telescópica en orden creciente de S a 484 Lat. Am. J. Aquat. Res.

N y de E a O, siendo la mayor resolución cercana a 1 2006). El anfidromo ubicado frente al GSM no se km en la zona interior de los golfos y la menor de 4 halla bien representado en los trabajos mencionados, km en la zona de la plataforma exterior. La que cubren la mayor parte de la plataforma Argentina, discretización vertical comprende 20 niveles sigma posiblemente debido a la falta de resolución espacial y distribuidos según los siguientes parámetros de el consecuente suavizado excesivo de la topografía de control: theta_s = 7, theta_b = 0,8 y hc = 10 m. Esto fondo. La amplitud de la onda presenta considerable conlleva a un menor espaciamiento en las capas de variación espacial, con rangos que van desde 1,80 m fondo y en la superficie para lograr una mejor en la región costera al sur de Península Valdés (PV) a representación de las capas límites. El paso de tiempo más de 3 m en el noroeste del GSM (Fig. 2a). La onda interno es de 300 s y la longitud de la simulación varía Kelvin pierde gran parte de su energía luego de de acuerdo al experimento. Hay tres bordes abiertos en ingresar al GSM y por lo tanto más hacia el Norte, las los bordes laterales este, norte y sur, donde se aplican amplitudes costeras se reducen considerablemente las condiciones de borde propuestas por Marchesiello (menos de 0,50 m en cercanías de la desembocadura et al. (2001) y seleccionadas según el siguiente del Río Negro, Fig. 2b). La boca del GN presenta una criterio: radiación siguiendo el esquema de Flather restricción mayor a la propagación de la onda de para el modo externo bidimensional y radiación marea. La variación de amplitudes va desde 1,50 m en siguiendo el esquema de Orlanski para las velocidades la boca a 1,85 m en la zona de Puerto Madryn. En el del modo interno. No se emplean esponjas o GSJ, debido a sus reducidas dimensiones y las relajaciones en los bordes abiertos. El modelo se restricciones que presenta la zona de intercambio con inicializa con densidad uniforme y está forzado por la el GSM, las amplitudes no presentan grandes onda de marea en los bordes abiertos y vientos de variaciones espaciales y son cercanas a los 3 m. dirección y magnitud constante en superficie. Uno de los aspectos más importantes en la cuantificación del efecto de mezclado de la marea, es RESULTADOS la correcta determinación de los flujos de energía y su disipación. En la región de estudio la mayor disipación Modelo forzado por marea se concentra en el sector E y N de PV (valores Las mareas en esta región son extremadamente mayores a 16 W m-2) y en menor medida en las bocas energéticas e importantes en la respuesta barotrópica del GN (> 3W m-2) y GSJ (> 1W m-2). La magnitud del océano. El efecto de la marea sobre la circulación total de la disipación integrada en todo el dominio de puede dividirse en dos partes: un efecto indirecto a estudio es cercana a 12,3 GW (Tonini & Palma, través del incremento de la difusión vertical y la 2009), aproximadamente un 15% del total disipado en fricción de fondo, y otro directo a través de las la plataforma Patagónica (Palma et al., 2004a). En la corrientes residuales generadas por interacciones no- boca del GSM se observó que la energía de disipación lineales entre la onda de marea y la geomorfología del presentó valores que superan los 0,1 W m-2, lugar. Para analizar estas influencias sobre la circulación general se forzó el modelo con seis delimitando una zona de transición entre aguas de la plataforma y aguas del interior del GSM (Fig. 2a, componentes principales de marea (M2, S2, N2, K2, K1 líneas negras). En esta región, el aumento de mezcla y O1) en los bordes abiertos. Estas componentes explican más del 90% de la varianza de corrientes de vertical provocado por la marea genera frentes marea en la región (Rivas, 1997). Como los detalles de térmicos que separan durante la primavera-verano la circulación por mareas se han discutido en trabajos aguas estratificadas (en el interior y exterior del GSM) anteriores (Tonini et al., 2006; Tonini & Palma, de aguas bien mezcladas (en la boca), detectados 2009), a continuación se presentará una descripción mediante datos satelitales (Glorioso, 1987; Gagliardini resumida de estos resultados, junto con una & Rivas, 2004; Romero et al., 2006). Con el fin de comparación con observaciones. validar estos resultados, se realizó la comparación de La onda de marea ingresa al dominio desde el sur y valores de amplitud de la marea en 16 estaciones se propaga como una onda costera de Kelvin hacia el costeras, a partir de datos de la tabla de marea noroeste con amplitud decreciente sobre la plataforma elaborada por el Servicio de Hidrografía Naval argentina. El sistema anfidrómico está compuesto de Argentino (Fig. 2b). La gráfica indica una buena dos anfidromos: uno ubicado en 41º30’S, 61ºW, frente correlación entre los valores medidos y las obser- al GSM (Fig. 2a) y otro desplazado más al sur vaciones, con máximos de error para la componente localizado aproximadamente en 47ºS, 62ºW, que se M2 inferior al 2% (máximo de 5,5 cm). El modelo encuentra fuera del dominio de estudio (Glorioso & reproduce con bastante precisión la amplificación que Flather, 1997; Palma et al., 2004a, Tonini et al., sufre la componente M2 dentro del GSM. Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos 485

Figura 2. Análisis del modelo de mareas. a) Líneas cotidales en grados (rojas), de isoamplitud en cm (negras) y -2 disipación de energía mareal en W m (color) de la componente M2, b) comparación de observaciones directas. Amplitudes de marea en estaciones costeras indicadas en Figs. 1b) y 1c) corrientes residuales de marea. Contornos azules indican sentido ciclónico, y contornos rojos sentido anticiclónico, d) elipses de marea de la componente M2, medidas por Rivas (1997) & Moreira et al. (2009). Las líneas azules indican las mediciones y las líneas rojas los resultados del modelo. Figure 2. Tidal model analysis. a) Isoamplitud lines in cm (red), cotidals lines in degrees (black) and tidal energy dissipation in W m-2 (colours), b) comparison between measurements and model results. Tidal amplitude at coastal stations indicated in Figs. 1b), 1c) tidal residual currents. Blue contours indicates cyclonic circulation and red contours anticyclonic circulation, d) tidal ellipses of M2 constituent measured from Rivas (1997) and Moreira et al. (2009). The blue ellipses indicate the direct measurements and the red ellipses the model results.

El movimiento neto del agua dentro de la patrón general mostrado. La circulación es periodicidad que genera la marea es conocido como principalmente ciclónica en la mayor parte de la circulación residual, siendo su magnitud generalmente región. Tanto el GSM como el GN presentan giros de menor al de las corrientes instantáneas (Robinson, cuenca en su interior. El flujo ingresa mayormente por 1983). La figura 2c muestra los vectores transporte el sector sur de la boca del GSM y forma un intenso r r (HV ), donde H es la profundidad y V la velocidad giro de recirculación ciclónico en la zona sur sobre la media en la vertical y la función corriente calculada entrada del GSJ con un máximo cercano a los 0,08 Sv 6 3 -1 con esos transportes, luego de un promedio de 30 días. (1 Sv = 1.10 m s ). El flujo que continuó hacia el O Se realizaron experimentos adicionales de períodos gira hacia el N al alcanzar la costa y se va degradando más extensos (1 año) sin variaciones importantes en el mientras alimenta diversas ramas del giro ciclónico 486 Lat. Am. J. Aquat. Res.

interior (Fig. 2c). El GN se encuentra, al igual que el de la evolución temporal de la energía cinética GSM, dominado por un giro cerrado de circulación promedio, el modelo alcanza un estado cuasi- ciclónica con transportes máximos de 0,05 Sv, con estacionario. Se empleará para el análisis un promedio una distribución de líneas de corriente que siguen la mensual entre los días 30 y 60. Para aislar el efecto batimetría del golfo. Al N y E de PV, sobre la costa, se indirecto de la marea, se compararán los resultados del generan giros de pequeñas dimensiones de sentido modelo forzado con vientos, de aquel forzado anticiclónico. Estos giros son producidos por simultáneamente por vientos y mareas pero donde se rectificación topográfica de la onda de marea en extraen las corrientes residuales de marea (EO2) bancos y depresiones (Park & Wang, 1994) y el (Davies & Lawrence, 1994). Posteriormente, se sentido de giro es tal que dejan las regiones menos analiza la sensibilidad de estos resultados a cambios profundas a la izquierda, lo cual es consistente con en la magnitud y dirección del viento. resultados teóricos y numéricos previos de circulación en regiones macromareales (i.e. Lynch & Naimie, Flujo medio y circulación de los golfos 1993). La estructura horizontal de la respuesta para el Se compararon también los resultados obtenidos experimento EO1 en los tres golfos responde a un con el modelo y observaciones directas de corrientes patrón general, separando cada golfo zonalmente en medias en dos puntos cercanos al GN (Rivas, 1997) y dos giros, uno anticiclónico en el O y otro ciclónico en en zonas costeras al interior del GSM (Moreira et al., el E (Fig. 3a). En el caso del GSM el giro O es más 2009) (Fig. 2d). La comparación se realizó con el intenso en el SO y pierde intensidad hacia el N. El nivel vertical más cercano a la profundidad del giro E es semicerrado y se comunica con la plataforma fondeo, de acuerdo a la discretización vertical exterior. El intercambio total con la plataforma, con seleccionada. La componente M2 muestra una agua ingresando por el borde Sur de la boca y saliendo subestimación leve (1,5%) de la amplitud en la boca por el borde N, es del orden de los 0,08 Sv. Una parte del GN, con valores de 0,43 m s-1 y una buena importante del transporte que ingresa por el S coincidencia en la dirección de la corriente media. El permanece cerca de la boca del GSM y de la entrada fondeo más alejado de la boca muestra una amplitud de 0,35 m s-1 que difiere en 7% a la observación del GSJ en giros de recirculación ciclónicos. El resto directa con la dirección levemente rotada. En las (del orden de 0,05 Sv) sigue hacia el N en dirección estaciones dentro del GSM y GSJ la comparación con meridional y egresa por la costa N (Fig. 3a). En el los datos publicados por Moreira et al. (2009) para caso de los GN y GSJ la comunicación del giro E con esta componente es muy buena, con errores dentro de el exterior se halla muy restringida. lo esperable (máximos de 20º grados en la inclinación Los resultados del EO2 (que incluye indirec- y 20% en la magnitud de las corrientes) (Fig. 2d). tamente la disipación mareal) muestran un patrón general similar al EO1 pero con algunas diferencias Golfos forzados por vientos del oeste (Fig. 3b). Los flujos costeros en la plataforma exterior, El esfuerzo del viento en la superficie es ampliamente particularmente alrededor de la Península Valdés, son reconocido como uno de los mayores forzantes de la menos intensos, lo que conduce a un menor variabilidad observada en el océano en escalas intercambio entre el GSM y el exterior. El giro submareales. Desde el punto de vista del modelado, la aniciclónico E del GSM es menos intenso en la costa respuesta barotrópica del océano forzada por el viento sur expandiéndose hacia el N y el O. Por otro lado, en puede considerarse compuesta de tres componentes: a) la región occidental de los tres golfos se aprecia una la capa superficial de Ekman impulsada por el viento reducción del transporte de los giros ciclónicos y la local, b) el campo de presiones y capas de fondo de inhibición de giros de recirculación (i.e. S del GSM). Ekman asociadas que resultan de convergencias y El flujo superficial en la parte más profunda del GSM divergencias del transporte de Ekman en la capa y GN se alinea en la dirección NE (Fig. 3c). La superficial, y c) efectos remotos transmitidos a la magnitud de las corrientes es de unos 20 cm s-1 en la región de estudio a través de ondas costeras atrapadas (Greenberg et al., 1997). En esta sección se estudiará parte superior de la capa de Ekman y disminuye la respuesta a un viento del O, transversal a la costa, rápidamente con la profundidad, siendo prácticamente temporalmente constante y de magnitud 0.1 Pa (EO1, nula por debajo de los 40 m (Fig. 4a). El balance de Tabla 1). Estos son los vientos predominantes en la cantidad de movimiento transversal a la costa de la región (Palma et al., 2004b). El modelo parte del capa superficial establece un equilibrio entre el reposo y se integra durante 60 días. Luego de un término de Coriolis, la difusión vertical (esfuerzo del período transitorio de unos 20 días, evaluado a través viento) y el gradiente de presiones (Fig. 4b). Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos 487

Tabla 1. Experimentos numéricos y sus características. Table 1. Numerical experiments and their characteristics.

Forzantes Experimento Dirección Magnitud Disipación Marea viento viento mareal ET ------Si Si EO1 Oeste 0.1 Pa No No EO2 Oeste 0.1 Pa No Si EO2a Oeste 0.05 Pa No Si EO2b Oeste 0.2 Pa No Si EE2 Este 0.1 Pa No Si EN2 Norte 0.1 Pa No Si ES2 Sur 0.1 Pa No Si EO3 Oeste 0.1 Pa Si Si EE3 Este 0.1 Pa Si Si EN3 Norte 0.1 Pa Si Si ES3 Sur 0.1 Pa Si Si

El esfuerzo del viento tiende a mover la masa de agua la región costera y la boca y hacia el N (aunque con hacia el NE (siguiendo la dinámica de Ekman), y el velocidades bajas) en la zona central. El balance gradiente de presiones generado indirec-tamente por el promediado en la vertical (Fig. 4d) muestra que las viento, tiende a moverla hacia el S. En las regiones ramas de los giros que se mueven hacia el S (Fig. 3b) costeras o en otras regiones donde la topografía es responden a un efecto principalmente geostrófico poco profunda (entrada del GSM), la dinámica está dominado por las capas profundas y provocado controlada mayormente por el gradiente de presiones indirectamente por la acción del viento sobre la costa (elevaciones) y el flujo de la capa superficial se alinea y boca del GSM, mientras que el flujo medio de la más con la dirección del viento (la componente región central, más débil, hacia el N es dominado por meridional de la velocidad, v es casi nula), llegando en la acción directa del viento en la capa superficial. Los algunos casos a tener una componente hacia el S (15 giros de recirculación apoyan la hipótesis de que a km de la costa). Existen excepciones a esta regla que excepción de las zonas S y N de la boca, las aguas del están relacionadas con la geometría de los golfos, en golfo, por debajo de la capa de Ekman, se hallan en el GSM por ejemplo, las mayores velocidades buena medida aisladas de la plataforma exterior (Piola superficiales se producen en la costa N, donde la & Rivas, 1997). profundidad es baja y la dirección del viento es En el GN los vectores de velocidad superficial efectivamente a lo largo de la costa (Fig. 3c). El flujo siguen un patrón similar al analizado para el GSM. en la capa de fondo en el GSM presenta una estructura Los vectores de velocidad de fondo muestran una más compleja. Se observa que el agua que es mayor correlación con las isóbatas (Fig. 3d), expulsada del golfo en la capa superficial, retorna en generando un giro ciclónico en la zona más profunda y mayor medida por un flujo de fondo intenso de aguas un giro menos definido anticiclónico en la costa O. La de la plataforma que ingresa por el N de PV (Fig. 3d). estructura tridimensional es tal, que el flujo va de la En la costa N del golfo, contrariamente, una parte del flujo de fondo se dirige hacia la plataforma exterior costa S a N en superficie; luego estas masas de agua se mientras que otra gira hacia el S y se une al flujo hunden en la costa N y vuelven a la costa S en dos ingresante produciendo una surgencia genera-lizada en direcciones: parte va hacia la boca y recircula la costa O del golfo. El balance de momento para la volviendo por la parte profunda y el resto retorna por capa de fondo (Fig. 4c) indica principalmente un la costa O. Dada su reducida profundidad, en el GSJ balance geostrófico donde las corrientes siguen a las los vectores de la capa superficial responden en gran varia-ciones del gradiente de elevación; hacia el S en medida a la dirección del viento.

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Figura 3. Circulación media para el modelo forzado con vientos del Oeste. a) Función corriente a partir de las velocida- des medias (EO1), b) función corriente a partir de las velocidades medias (EO2). c) vectores velocidad en superficie para EO2, d) vectores velocidad en el fondo y topografía de fondo (líneas llenas) para EO2. Figure 3. Mean circulation forced by westerly winds. a) Stream function based on averaged velocities (EO1), b) stream function based on averaged velocities (EO2), c) Surface currents from EO2, d) bottom currents from EO2 and bottom topography (full lines).

Sensibilidad a la magnitud del viento viento de magnitud 0,05 Pa (la mitad de la utilizada en Para evaluar la influencia que tiene la magnitud del EO2), y otro EO2b donde el forzante es de magnitud viento sobre el modelo forzado por vientos medios se 0,2 Pa (duplicando a EO2, Tabla 1). La circulación analizaron dos experimentos adicionales: un expe- muestra patrones generales de circulación similares al rimento EO2a en el cual se fuerza al modelo con un experimento EO2, aunque con variaciones en Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos 489

Figura 4. a) Velocidades perpendiculares a la transecta A-A para el experimento EO2, b) balance de momento transversal (x) en una capa superficial, c) ídem en una capa de fondo, d) ídem para el promedio en la vertical. Figure 4. a) Velocity through the A-A transect from EO2, b) momentum balance (x-direction) for the a surface layer, c) idem for deep layer, d) deep averaged momentum balance. intensidad de los giros formados en el interior de los En estas curvas la pendiente indica la dirección e golfos y el transporte de intercambio con aguas intensidad del flujo medio (uy=∂ψ / ∂ ), es decir externas. En el caso del EO2a (Fig. 5a) el giro pendientes positivas flujo entrante a la sección, anticiclónico en la costa O del GSM muestra similar pendientes negativas flujo saliente y con mayor intensidad, pero una dimensión mayor, ocupando gran pendiente indicando mayor intensidad de las parte del golfo y manteniendo su centro en el SO. El corrientes medias. De esta manera, el máximo de las giro ciclónico principal disminuye aproximadamente a curvas representa el máximo transporte intercambiado la mitad de la intensidad. El experimento que duplica a través de la sección. Para la boca del GSM este la magnitud del viento (EO2b) incrementa la transporte es mayor en el caso forzado con vientos de intensidad de la circulación y el transporte de manera 0.1 Pa y sin efecto disipativo indirecto de la marea regular en todo el dominio, con mayor intensificación (EO1). El flujo hacia el golfo es más intenso y de los giros anticiclónicos en la costa O, que tienen un concentrado en la zona S de la boca (primeros 30 km), impacto más directo del viento (Fig. 5b). mientras que el egreso se distribuye en el resto de la Para analizar el impacto de la magnitud del viento sección, intensificándose cerca del borde norte (90- y la disipación mareal sobre los transportes a través de 100 km) (Fig. 5c). La situación cambia cuantita- la boca del GSM y la intensidad de los giros del GN se tivamente con el agregado de la mezcla mareal (EO2). analizará las curvas de función corriente en dos En este caso el transporte máximo de intercambio se secciones, B-B y C-C respectivamente (Figs. 5c y 5d). reduce a 0,03 Sv, con una zona de ingreso y egreso 490 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Figura 5. Estudio de sensibilidad a la magnitud del viento. a) Función corriente para las velocidades promediadas en vertical (EO2a), b) función corriente para las velocidades promediadas en vertical (EO2b), IC=1, c) transportes en la boca del GSM (transecta B-B), d) transportes en el interior del GN (transecta C-C). Escala de colores en a) y b) idem Fig. 4a. Figure 5. Sensitivity analysis to wind magnitude. a) Stream function based on vertical averaged velocities (EO2a), b) stream function based on vertical averaged velocities (EO2b), CI=1, c) transport at the mouth of San Matias Gulf (B-B transect), d) transport inside the Nuevo Gulf (C-C transect). Colour scale in a) and b) same as Fig. 4a. más amplia y una zona central prácticamente sin junto con la intensidad del viento y favorece a un movimiento. Cuando los vientos aumentan o dismi- mayor intercambio (Fig. 5b). El corte que atraviesa nuyen de magnitud, el intercambio se modifica en zonalmente el interior del GN muestra que para el forma directamente proporcional, siendo cercano a experimento sin disipación mareal el giro ciclónico 0,015 Sv, si el esfuerzo de viento es 0.05 Pa (EO2a) y sobre la costa E es de mayor intensidad (0,05 Sv) que aumenta hasta 0.06 Sv cuando el esfuerzo de viento es el anticiclónico (0,03 Sv) (curva EO1, Fig. 5d). La de 0.2 Pa (EO2b) (Fig. 5c). Esto en parte es debido a disipación mareal disminuye sustancialmente el giro que el transporte en aguas de la plataforma aumenta ciclónico (casi anulándolo) y aumenta levemente la Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos 491

intensidad del giro anticiclónico (EO2). Este patrón se 10 y 50 m de profundidad (Fig. 7a). En la región ve fortalecido con la disminución de la intensidad del costera, el balance de cantidad de movimiento viento llegando incluso a anularse el giro ciclónico transversal a la costa en la capa superficial (Fig. 7b), (EO2a y Fig. 5a). Si el viento duplica su intensidad el muestra que el esfuerzo del viento (término difusivo giro anticiclónico alcanza su máxima magnitud (0,09 vertical) se ve potenciado por una corriente geos- Sv). trófica generada por la depresión del nivel del mar asociada al transporte aguas afuera. A excepción de Sensibilidad a la dirección del viento esa región costera, el flujo en la capa de fondo es hacia el S (opuesto a la dirección del viento) y regulado por Para analizar la respuesta de los golfos frente a un balance geostrófico (Fig. 7c). El balance cambios en la dirección del viento se diseñaron tres promediado en la vertical (Fig. 7d) muestra que la experimentos adicionales: vientos del N (EN2), estructura transversal de los giros responde también a vientos del E (EE2) y vientos del S (ES2) (Tabla 1). un balance geostrófico. En todos los casos se tiene en cuenta el efecto disipativo (indirecto) pero no las corrientes residuales Golfos forzados por vientos y marea de la marea. Además de contribuir a la comprensión del efecto de vientos espacialmente variables, estos El efecto directo de la marea sobre la circulación experimentos idealizados pueden ser útiles también general forzada por los vientos se obtiene agregando a para la interpretación de mediciones que normalmente la solución analizada anteriormente, el efecto de las se realizan durante períodos cortos de tiempo y se corrientes residuales de marea calculadas con el hallan influenciados por eventos particulares de experimento ET (EO3, Tabla 1). Las isolíneas de vientos. A continuación se analizará con más detalle la elevación indican máximas elevaciones en la parte acción de un viento de dirección N (transversal al este del dominio principalmente en el N y la costa E estudiado en la sección anterior). del GSJ y GN, donde los valores alcanzan los 0,02 m en contraste de abruptas depresiones al N de PV La circulación media forzada por vientos del N responde con giros de circulación al igual que en el (~0,15 m, Fig. 8a). En la boca del GSM, se aprecia EO2, aunque la división de estos giros se orienta una zona de transición de elevación cercana a cero, meridionalmente. En el GSM se genera un giro donde la mezcla vertical por mareas es importante y anticiclónico, intenso y definido en el NO que está delimitada por la zona de máxima disipación transporta 0,1 Sv y otro ciclónico al SE de menor mareal (Fig. 2a). intensidad y menos definido que transporta 0,05 Sv y Uno de los cambios con respecto al experimento se comunica con aguas de plataforma produciendo un forzado solo por viento, es la reducción del giro intenso intercambio con el golfo (Fig. 6a). Los golfos anticiclónico de la costa O del GSM, el cual se GN y GSJ muestran giros de menor intensidad y un restringe a la zona S del golfo (Fig. 8b). De esta mayor aislamiento con el exterior. El GN tiene un manera el forzante de marea impone una circulación comportamiento similar al GSM con un mayor ciclónica (horaria), que enmascara o inhibe la dominio del giro anticiclónico NO, aunque debido a la circulación impuesta por el viento, aun cuando la orientación de su costa muestra una división de los magnitud del viento es importante (~0,1 Pa). Se giros más zonal, siendo el giro oriental ciclónico y visualizan claramente las estructuras de menor escala muy débil. La circulación de los golfos forzados por típicas de la circulación residual forzada por marea, vientos del E (Fig. 6b) y S (Fig. 6c) muestra una los giros anticiclónicos al N de PV y los cuadrupolos a estructura similar a los casos descriptos previamente la entrada del GSJ y GN, producto de la rectificación (O y N, respectivamente), pero con sentido de de la onda de marea por variación en la línea de costa circulación opuesto. No obstante, esta inversión en la y topografía de fondo. En el GN se observa un cambio circulación no es completamente simétrica debido a la más importante, con circulación predominante particular orientación de las costas con la dirección del ciclónica dominada por las corrientes residuales de viento. marea, y dos pequeños giros antici-clónicos de La estructura vertical del flujo para vientos del N, recirculación, uno en la costa O y otro al SE, cercano a muestra un flujo superficial mucho más intenso la boca, más intenso y definido. El GSJ muestra una penetrando a mayor profundidad en la costa O y en la marcada influencia de las corrientes residuales de zona de la boca de los golfos, mientras que la región marea, generando un dipolo de giros de recirculación central muestra una capa de Ekman muy poco que dominan prácticamente toda la dinámica en el profunda. La distribución vertical del flujo se realiza golfo. La costa E del golfo, la cual presenta zonas en dos capas, siendo el retorno por la región central poco profundas, muestra leves variaciones del golfo bajo la capa de Ekman, principalmente entre influenciadas por los vientos del O. 492 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Figura 6. Estudio de sensibilidad a la dirección del viento. Función corriente para las velocidades promediadas en vertical. a) Experimento con viento N (EN2), b) experimento con viento E (EE2), c) experimento con viento S (ES2). Figure 6. Sensitivity analysis to wind direction. Stream function based on vertical averaged velocities. a) N wind experiment (EN2), b) E wind experiment (EE2), c) S wind experiment (ES2).

Figura 7. a) Velocidades perpendiculares a la transecta A-A para el experimento EN2, b) balance de momento transversal (x) en una capa superficial, c) ídem en una capa de fondo, d) ídem para el promedio en la vertical. Figure 7. a) Velocity trough the A-A transect from EN2, b) momentum balance on (x-direction) for the surface layer, c) idem for deep layer, d) depth averaged momentum balance. Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos 493

Figura 8. Circulación media para el experimento forzado simultáneamente por mareas y vientos del O (EO3). a) Elevación de la superficie libre y vectores velocidad media, b) función corriente para las velocidades promediadas en vertical, c) vectores velocidad en superficie, d) vectores velocidad en el fondo. Figure 8. Mean circulation for experiment forced with tides and westerly winds (EO3). a) Free surface elevations and mean velocities, b) stream function based on vertical averaged velocities, c) surface currents, d) bottom currents.

En el interior del GSM y GN y en aguas externas al gráfica de la onda de marea. Este efecto se aprecia golfo, las velocidades superficiales giran hacia el NE claramente en el balance de cantidad de movimiento, como indica la teoría de Ekman (Fig. 8c). En la zona donde la dinámica impuesta por marea modifica de transición delimitada entre la boca del GSM y el sustancialmente los términos de advección no-lineal y frente de PV, en la boca del GN y GSJ, las gradiente de presiones (Fig. 9a). Los flujos de fondo velocidades se reducen en módulo y la dirección no es en el GSM muestran corrientes más intensas en la tan precisa debido a que el factor dominante es la costa y más débiles en las zonas profundas del golfo advección no-lineal generada por rectificación topo- (Fig. 8d), marcando el claro aporte de las corrientes 494 Lat. Am. J. Aquat. Res.

residuales de marea. Las corrientes de fondo en el GN inhiben en parte, reduciéndose a la costa N y la tienen circulación de sentido horario indicando que el circulación ciclónica logra una influencia mayor en el giro ciclónico medio se extiende sobre toda la interior (Fig. 10b). En el caso de vientos del S (ES3), columna de agua. se muestra un gran dominio de los giros ciclónicos, Para el caso forzado por vientos del N (EN3, Tabla principalmente en el GN donde queda enmascarado 1), disminuye levemente el transporte del giro por completo el giro anticiclónico del caso forzado anticiclónico NO en el GSM y se intensifica el giro sólo por viento (Fig. 10c). Tanto para el caso EE3 como para el ES3, persisten las estructuras generadas ciclónico al SE y conexión con aguas de plataforma. por marea como cuadrupolos y giros de cuenca y de En la boca del GSM aparecen los giros de recirculación. recirculación anticiclónicos al NE de PV, mostrando una dinámica más intensa con respecto al EN2 (Fig. Un análisis de los transportes de intercambio de las 10a). El giro al NO está controlado por el viento en aguas del GSM con la plataforma, muestra que la balance geostrófico, entre el gradiente de presiones y marea (Fig. 11a, línea cian) impone un transporte Coriolis, mientras que hacia la boca del golfo, los máximo de 0,06 Sv a 40 km (mitad S), con ingreso por términos advectivos no-lineales se amplifican el S y egreso por el N. Los diferentes patrones de gobernando la dinámica y equilibrándose con el vientos influyen en las magnitudes del transporte pero gradiente de presiones (Fig. 9b). El GN adopta una no permiten modificar esta estructura general. Los circulación más dependiente de la topografía de fondo, vientos N y O son aquellos que inducen el mayor donde la zona interna y profunda es dominada transporte a través de la boca (0,1 y 0,08 Sv), mientras completamente por un giro ciclónico. El giro que los vientos E y S logran reducir el transporte de anticiclónico al NO generado por el viento queda egreso llegando a invertirlo cerca de la costa N (Fig. reducido a zonas de baja profundidad cercana a la 11a, Figs. 10a y 10c). Los transportes a través de la costa. En la zona de la boca del GN, al igual que en el transecta C-C en el GN indican que el giro ciclónico GSJ, se observa una intensa dinámica gobernada por impuesto por marea (Fig. 11b, línea cian) entre los 30 los giros de recirculación (cuádruplos) que genera la y 60 km, es prácticamente invariable frente a los marea. El interior del GSJ tiene una débil circulación cambios de dirección del viento y transportan aprox. en comparación a la observada en la boca (Fig. 10a). 0,06 Sv, mientras que en la costa O del golfo (de 0 a 30 km) los vientos N y O generan un transporte en Al incluir la marea al caso de vientos del E (EE3), sentido anticiclónico que transporta 0,03 Sv (Fig. los giros anticiclónicos al NE de los golfos se 11b).

Figura 9. Balances de momento transversal (x) en la transecta A-A. a) Experimento EO3, b) experimento EN3. Figure 9. Momentum balance in the x-direction at A-A transect. a) Experiment EO3, b) experiment EN3. Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos 495

Figura 10. Función corriente para los experimentos. a) Viento N (EN3), b) viento E (EE3), c) viento S (ES3). Figure 10. Stream function for the experiments. a) N wind (EN3), b) E wind (EE3), c) S wind (ES3).

Figura 11. a) Transporte a través de la boca del GSM (transecta B-B), b) transporte a través de una sección de corte el GN (transecta C-C). Figure 11. a) Transport through the mouth of SMG (B-B transect), b) transport inside the NG (C-C transect).

DISCUSIÓN golfo zonalmente en dos giros, uno anticiclónico en el O y otro ciclónico en el E. En el caso del GSM el giro En este trabajo se analizó en detalle la respuesta al E es el que se comunica parcialmente con la barotrópica de los golfos norpatagónicos cuando son plataforma. En el caso de los golfos Nuevo y San José forzados por marea y vientos idealizados en la comunicación con el exterior se halla muy superficie. Las comparaciones del modelo de mareas restringida. La inclusión del efecto indirecto con mediciones existentes indican una buena (disipación) producido por la marea genera flujos concordancia con los valores de amplitud de la menos intensos sobre la costa en la plataforma componente principal M2 y magnitud e inclinación de exterior, lo que conduce a un menor intercambio entre las elipses de marea. el GSM y el exterior, y giros más débiles en el interior La circulación inducida por viento del O en los tres de los tres golfos. El flujo superficial consiste en golfos responde a un patrón general, separando cada campos asociados a la capa de Ekman y al campo de 496 Lat. Am. J. Aquat. Res.

presiones generado por el gradiente de elevaciones. En Los resultados son también consistentes con una regiones profundas el flujo superficial gira hacia la modelización previa, que utiliza el modelo numérico izquierda respecto a la dirección del viento siguiendo POM forzado por vientos y desarrollado en un la teoría de Ekman. El flujo de fondo presenta una dominio más extendido y de menor resolución estructura más compleja, donde se observan giros de espacial (Tonini et al., 2006). Los autores encuentran recirculación ciclónicos en el GN y GSM, que un patrón general de circulación dentro del GSM para confirman la hipótesis de que a excepción de las zonas vientos del O y del N (giros anticiclónicos en el E y S y N de la boca, las aguas del golfo por debajo de la ciclónicos en el O) que es similar al descripto en este capa de Ekman se hallan en buena medida aisladas de trabajo, aunque los giros anticiclónicos son menos la plataforma exterior (Rivas & Beier, 1990). Los intensos y más extendidos zonalmente, mientras que experimentos numéricos de sensibilidad a la magnitud los giros ciclónicos son más cerrados y con menor del viento, muestran que ésta impacta directamente comunicación con la plataforma externa (Tonini et al., sobre la intensidad de la circulación generada, tanto en 2006). Estas diferencias podrían estar asociadas a la la distribución espacial como tridimensional. A mayor menor resolución y por lo tanto, mayor suavizado intensidad del viento se intensifican los giros batimétrico del modelo previo en particular, con anticiclónicos sobre la costa oeste e indirectamente los ciclónicos y el transporte a través de la boca y se respecto a una mejor representación de la región profundiza la capa de Ekman afectada por los flujos costera y de la boca del GSM. Por las mismas razones, superficiales. los patrones de giro en los GN y GSJ son poco definidos y por lo tanto, no son analizados en el Los experimentos de sensibilidad a la dirección del trabajo mencionado. viento mostraron una estructura de circulación en los golfos en giros separados meridionalmente cuando los Si adicionamos las corrientes residuales de marea, vientos son paralelos a la costa (N y S) y giros la circulación media queda en gran medida dominada divididos zonalmente cuando los vientos son por estas últimas como son los giros anticiclónicos al perpendiculares a la costa (O y E). Los vientos del N norte de PV, los cuadrupolos a la entrada del GSJ y generan una intensa circulación en el GSM, siendo GN y circulación ciclónica en el GSM y GN, producto favorecidos por la extensa costa oeste del GSM, con de la rectificación de la onda de marea por variación transportes máximos en el giro anticiclónico NO y el de la topografía de fondo. A pesar que la magnitud de ciclónico que conecta con la plataforma exterior. los vientos es importante (0,1 Pa), no alcanzan para modificar las estructuras impuestas por el forzante de La circulación forzada por vientos en el GN y GSJ, marea. La mezcla por marea en la zona de estudio es por su geometría podría asemejarse al comportamiento muy intensa y en las regiones donde es máxima, el de grandes lagos, debido a la reducida conexión con el flujo superficial también es modificado. El transporte exterior. Csanady (1973) analizó el movimiento en la boca del GSM para el caso de marea (ET) barotrópico inducido por vientos en el lago Ontario, muestra un máximo ingresando por el sur y egreso por encontrando una circulación media compuesta por dos el N, el cual se ve favorecido por el generado por giros. El autor atribuye esta distribución a los intensos viento N (EN3), produciendo un transporte máximo de “jets” costeros generados por el esfuerzo directo del intercambio, y vientos O (EO3). Los vientos del E y S viento (y en la misma dirección) y el retorno del flujo reducen el transporte entre el GSM y la plataforma, por las zonas profundas. De esta manera, para un debido a que generan circulación opuesta a la marea, viento O, el flujo medio debería ser hacia el E en las resultando una circulación más aislada en el interior. costas S y N y hacia el O en la zona más profunda, En el caso del GN, la circulación en el interior conformando dos giros uno anticiclónico al S y otro generada por la marea (ET) muestra un sentido ciclónico al N. Exceptuando la capa de Ekman, este ciclónico que favorece el inducido por vientos del E y parece ser el patrón general de circulación reproducido S, mientras que los experimentos del N y O, se oponen por el modelo (Fig. 3b). Davies & Lawrence (1994) en la costa O generando un transporte en sentido realizaron experimentos con vientos constantes en el anticiclónico. mar de Irlanda incluyendo el efecto disipativo de la marea mediante una fricción de fondo calculada en AGRADECIMIENTOS base a las corrientes residuales de la componente M2. Los autores encuentran efectos similares en cuanto a Agradecemos la financiación de los siguientes la reducción de las magnitudes de las corrientes proyectos de investigación: PICT04-25533 (Agencia generadas sólo por el viento y producido por la mayor Nacional de Promoción Científica y Tecnológica), penetración vertical de la energía del viento en PGI-240086 (UNS), PIP05-6138 (CONICET) y profundidad, dependiendo de la turbulencia local PIP09-112-200801-03072 (CONICET). Parte de este generada por marea. trabajo también ha sido realizado con la ayuda del Respuesta barotrópica de los golfos norpatagónicos 497

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Received: 25 October 2010; Accepted: 3 October 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 499-511,Parámetros 2011 reproductivos y poblacionales de Thais chocolata, norte de Chile 499 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-10

Research Article

Parámetros reproductivos y poblacionales de Thais chocolata (Duclos, 1832) (Gastropoda, Thaididae), en la reserva marina La Rinconada, Antofagasta, Chile

Marcela Cantillánez1, Miguel Avendaño1, Manuel Rojo2 & Alberto Olivares1 1Departamento de Acuicultura, Universidad de Antofagasta P.O. Box 170, Antofagasta, Chile 2Programa Doctorado en Ciencias Aplicadas, mención Sistemas Marinos Costeros Universidad de Antofagasta

RESUMEN. Para obtener antecedentes reproductivos y poblacionales de Thais chocolata que contribuyan a validar su actual normativa pesquera, se realizó un estudio en el área protegida de la reserva marina La Rinconada, Antofagasta, Chile, entre diciembre 2008 y enero 2010. Los resultados obtenidos indicaron a nivel reproductivo, que el desarrollo gonadal de la población es asincrónico, encontrándose ejemplares en diferentes etapas de maduración durante el año. Los individuos maduros se estratificaron entre 5 y 13 m de profundidad, y gran parte del año formaron agregaciones a 5 m de profundidad. Se determinaron períodos de mayor madurez en julio-agosto, y en noviembre-enero, manifestándose las agregaciones más importantes al final de ellos. Una relación se observó entre meses de mayor madurez y registro de agregaciones, con aquellos de mayor variación intradiaria de temperatura. A nivel poblacional los resultados permitieron estimar una población de 2,3*106 ejemplares, donde el 39% se encontró sobre la talla mínima legal (TML = 55 mm). Los parámetros de crecimiento mostraron crecimiento relativamente lento, que podría estar influenciado por la alta variabilidad que presenta la temperatura de fondo en este sector. Mientras que su talla crítica, y la talla de primera madurez sexual poblacional, resultaron ser mayores a la TML. Se determinó la necesidad de revisar la normativa pesquera actual de esta especie, y se demostró la efectividad de las reservas marinas propiciadas por el Estado en la conservación de los recursos marinos. Palabras clave: caracol locate, agregación reproductiva, biología pesquera, área marina protegida, norte de Chile.

Reproductive and population parameters of Thais chocolata (Duclos, 1832) (Gastropoda, Thaididae) in La Rinconada marine reserve, Antofagasta, Chile

ABSTRACT. Reproductive and population parameters of Thais chocolata that would contribute to the validation of the current extraction standards were obtained by performing a study in the protected area of La Rinconada Marine Reserve, Antofagasta, Chile, from December 2008 to January 2010. In terms of reproduction, the results revealed asynchronic gonad development in the population, with specimens in different stages of maturity throughout the year. Mature individuals were distributed between 5 and 13 m depth, forming aggregations at 5 m depth during much of the year. Periods of greater maturity were observed from July to August and November to January, with the most important aggregations at the end of both periods. A relationship was observed between the months with the greatest maturity and aggregations and the months with the highest daily temperature fluctuations. At the population level, the results allowed us to estimate 2.3*106 individuals, with 39% of this population over the minimum legal size (55 mm). The relatively slow growth estimated for this population was probably influenced by the high variability of the bottom temperature in this area. The critical size and size at first maturity of the population were higher than the minimal legal size, making it is necessary to review the current fishing regulation for this species. The effectiveness of the State marine reserves in the conservation of this marine resource was demonstrated. Keywords: snail locate, reproductive aggregation, fisheries biology, marine protected area, northern Chile.

______Corresponding author: Miguel Avendaño ([email protected])

500 Lat. Am. J. Aquat. Res.

INTRODUCCIÓN córica con fertilización interna, sin evidencias externas de dimorfismo sexual (Rojas et al., 1986). Durante la El ecosistema marino de la reserva marina La época de reproducción, los adultos se concentran Rinconada, Antofagasta, representa uno de los formando agregaciones conocidas como "maicillo" sectores litorales de mayor importancia ecológica en (Retamales & González, 1982; Avendaño et al., 1997, Chile, puesto que allí se encuentra uno de los mayores 1998), al igual que otras especies de este género bancos de Argopecten purpuratus en el país, lo que (Bertness, 1977; Palmer, 1983). Este tipo de permitió, que en 1997 mediante D.S. Nº522 fuese estrategia, en que ejemplares adultos se agregan en declarada como la primera reserva marina (Avendaño aguas someras durante los procesos reproductivos, & Cantillánez, 1997, 2008; Cantillánez, 2000). Si bien tendría serias consecuencias para su supervivencia su creación fue establecida para proteger a A. debido a que los pescadores recurren principalmente a purpuratus de la sobrepesca a la que era sometida, estas agregaciones para su extracción (Andrade et al., esta medida también ha contribuido a reducir la 1997; Avendaño et al., 1997, 1998). Por otro lado, la explotación de otras especies de interés comercial que especie presenta una larva planctotrófica teleplánica, viven en ella, tales como Aulacomya ater, Tagelus que logra su competencia después de cuatro meses dombeii, y el caracol carnívoro Thais chocolata (Ortiz (Romero et al., 2004). Ambas situaciones podrían ser et al., 2009a). una de las principales causas de la incertidumbre en el Estudios recientes han demostrado que el área de la proceso de reclutamiento y su relación con los reserva marina que ocupa una superficie de 350 há, procesos reproductivos locales, que han inducido al está sujeta a flujos alternados de corriente que resultan desequilibrio en la dinámica de los ecosistemas donde en una corriente predominante dirigida hacia el norte, se desarrolla esta especie. pero que se encuentra con la barrera impuesta por la La normativa vigente en Chile para este recurso, playa, reflejándose en forma cíclica en escalas diarias define un régimen de pesquería basado en una talla de tiempo. Esto permite buenas posibilidades de mínima de extracción de 55 mm durante dos períodos intercambio y mezcla de masas de aguas, y a su vez del año, uno en verano (enero y febrero) y otro en una alta capacidad de retención de material invierno (julio y agosto), encontrándose el resto del particulado en un área de 5 km de radio, favoreciendo año con veda biológica sustentada en su ciclo la mantención y asentamiento larval a lo largo del año, reproductivo. Sin embargo, los pocos estudios con alta variabilidad estacional e interanual realizados, indican que la especie no presenta un ciclo (Cantillánez, 2000; Avendaño & Cantillánez, 2008). bien definido, encontrándose animales maduros Su biodiversidad, representa una rica y compleja durante todo el año con algunos máximos en algunos asociación de diferentes agregaciones de especies meses. Consecuentemente, se observan posturas comerciales y no comerciales, siendo una de las más durante la mayor parte del año. relevantes aquella entre A. purpuratus y T. chocolata Sobre la base de los antecedentes señalados se (Ortiz et al., 2009a, 2009b). evidencia la necesidad de revisar y actualizar la T. chocolata (locate) es un molusco que se información biológico-pesquera básica de este distribuye desde Paita, Perú, hasta Valparaíso, Chile recurso. En virtud de esto, el presente trabajo (Osorio, 2002). Históricamente ha constituido un realizado en el área protegida de la reserva marina La recurso bentónico de importancia económica para la Rinconada, pretende aportar nuevos antecedentes pesquería artesanal del norte de Chile; sin embargo, respecto a aspectos reproductivos y poblacionales, con debido a los altos niveles de explotación ejercidos objeto de contribuir al manejo eficiente de esta desde los inicios de su extracción en 1978, y luego de especie. haber alcanzado el máximo desembarque en 1986 con 8.244 ton (Avendaño et al., 1998), la fracción MATERIALES Y MÉTODOS vulnerable de la zona somera se redujo fuertemente. Actualmente, su pesquería está restringida a las Área de estudio regiones de Arica y Parinacota, Tarapacá y El área de estudio está localizada en la bahía de Antofagasta, donde el 2006 se extrajeron solo 364 ton Antofagasta, en el sector de la reserva marina La (SERNAPESCA, 2007), siendo el registro más bajo Rinconada (23°28’S, 70°30’W), a 20 km al norte de la desde el inicio de su explotación. ciudad de Antofagasta, Chile (Fig. 1). Esta área se Batimétricamente este caracol se distribuye entre 5 caracteriza también por la ocurrencia de procesos de y 40 m de profundidad, sobre sustratos rocosos o surgencia intermitentes a lo largo del año, con una conchuela y arena gruesa (Andrade et al., 1997; frecuencia de 0,2 a 0,4 ciclos por día durante el Avendaño et al., 1997, 1998), es una especie gono- periodo de mayor intensidad. La presencia irregular de Parámetros reproductivos y poblacionales de Thais chocolata, norte de Chile 501

Figura 1. Localización geográfica del área de estudio. Reserva marina La Rinconada, Antofagasta, Chile. a) Estrato de muestreo de 15 a 20 m de profundidad, b) estrato de muestreo de 5 a 13 m de profundidad, c) área de muestreo de agregaciones. Figure 1. Geographic location of the study area. La Rinconada marine reserve, Antofagasta, Chile. Position of sampling stations, a) 15 to 20 m depth, b) 5 to 13 m depth, c) sampling area aggregations. este fenómeno en este sector, puede a menudo quebrar profundidad (Fig. 1c). Cada vez que se encontraron el ciclo estacional, lo que explicaría la gran varia- estas agregaciones, se tomó una muestra de 25 bilidad diaria e interanual que presenta la temperatura ejemplares y se anexó a las provenientes del estrato en este lugar que alcanza hasta 6,5ºC en un lapso de somero, para su análisis histológico. 24 h (Guillén, 1983; Rodríguez et al., 1991; Marín et Considerando que los procesos reproductivos son al., 1993; Escribano et al., 1995; Cantillánez, 2000). mejor representados por la gametogénesis de las A objeto de tener antecedentes de la temperatura hembras (Avendaño et al., 1997), los ejemplares de fondo, en el área en que se distribuyó T. chocolata, extraídos fueron disectados en el laboratorio y se instaló a 16 m de profundidad un data loggers secciones de la zona media del complejo gónada (modelo Tid Bit, onset), programado para registrar glándula hepática, del 100% de éstas se fijaron en mediciones cada una hora. Sin embargo, las lecturas Bouin y se incluyeron en parafina. Cortes de 6 µm de realizadas por este instrumento durante los seis espesor se colorearon con hematoxilina eosina (Gabe, primeros meses, fue errática, de manera que solo se 1968), para su análisis microscópico y se clasificaron contó con información válida a partir de julio de 2009. según la siguiente escala: Inmaduras: gónada que presenta un predominio de Ciclo reproductivo ovocitos que poseen un núcleo central con finos Entre diciembre 2008 y enero 2010, se extrajo gránulos de cromatina, su citoplasma es basófilo y no mensualmente por medio de buceo 20 ejemplares de se distingue ningún tipo de inclusiones vitelinas. T. chocolata por sobre 35 mm de longitud máxima, Vitelogénesis inicial: gónada con predominio de desde el estrato profundo (15 a 20 m de profundidad), ovocitos adheridos a las paredes del folículo que y otros 20 del estrato somero (5 a 13 m de tienen el núcleo con un nucléolo, y en el citoplasma se profundidad), los cuales fueron transportados al distinguen sectores hialinos y finas granulaciones laboratorio para someter su gónada a tratamiento eosinófilas correspondientes a gránulos de vitelo. histológico. Estos estratos se ubicaron paralelos a la Vitelogénesis parcial: gónada con predominio de costa rocosa de esta reserva (Figs. 1a-1b), zona donde ovocitos adheridos a las paredes de los folículos, que se detecta su presencia durante todo el año, presentan un núcleo en posición excéntrica y en el considerando su capacidad de enterrarse en la arena y citoplasma es frecuente la presencia de plaquetas de desaparecer de un área. Paralelamente y para detectar vitelo de forma ovoide, que ocupan hasta el 75% del la presencia de agregaciones reproductivas del espacio citoplasmático. recurso, se realizó un recorrido por buceo, barriendo Maduras: gónada con ovocitos que presentan el una extensión de 500 m la franja de 5 a 8 m de citoplasma completamente lleno de plaquetas de vitelo 502 Lat. Am. J. Aquat. Res.

y el núcleo está desplazado de su centro. Los ovocitos CX 2000 Comex, y su posición satelital utilizando un desprendidos de sus paredes se ubican en sectores GPS map 76CSx Garmin. Con los datos obtenidos se próximos al lumen del folículo. construyeron histogramas de frecuencia de talla, en Evacuadas: hembras con folículos que presentan intervalos de 5 mm, para conocer la representación de restos de vitelo y en ocasiones algunos ovocitos los distintos grupos de talla dentro del área de residuales en su lumen, en las paredes se puede distribución. observar ovocitos no vitelados o parcialmente vite- La estructura demográfica que presentó la lados. población de T. chocolata en mayo 2009, fue sometida Adicionalmente se estableció, la talla de primera posteriormente a análisis para la identificación de madurez sexual poblacional (T50%), en el rango de grupos de tallas, siguiendo una distribución normal, a tamaño entre la hembra madura más pequeña y la través del programa MIX 3.1.a. (Mac Donald & inmadura más grande usando la proporción de Pitcher, 1979). ejemplares maduros según intervalos de 3 a 4 mm, definiendo T50% como el tamaño mínimo en el cual el Parámetros de crecimiento 50% de los ejemplares presenta gónadas maduras. Los parámetros de crecimiento de la población de T. Esta estimación se realizó a través de una regresión no chocolata en esta reserva se estimaron mediante el lineal para estimar la bondad de ajuste del modelo análisis de las frecuencias modales de la estructura de logístico: talla obtenidas a partir de la realización de un P(T) = ______1______protocolo de muestreo mensual semi-aleatorio, en el 1 + exp (β1 - β2 * talla) cual se extrajeron desde los tres estratos de muestreo utilizados para los fines reproductivos, al menos 100 donde P(T) es la proporción sexualmente madura a la ejemplares de todas las tallas detectadas durante el talla T, y β1 y β2 son parámetros de posición y recorrido submarino. Estos ejemplares fueron medidos pendiente respectivamente. En este modelo la variable en su longitud máxima total, pesados y posteriormente madurez sexual, se considera que se comporta devueltos al mar. Los datos obtenidos fueron dicotómicamente (ejemplares maduros e inmaduros) agrupados en intervalos de 2 mm, y analizados en como función de una variable continua (talla), por ello forma separada utilizando la metodología actualizada la base de datos de todos los ejemplares analizados propuesta por Gayanilo et al., (2005), mediante la histológicamente, fue reestablecida bajo la condición aplicación de la subrutina Elefan I del programa Fisat de ejemplares maduros e inmaduros. El criterio II. utilizado para esta discriminación, consideró a todos los individuos que mostraron algún grado de actividad Adicionalmente, en enero de 2009 se montó una gametógenica, incluyendo ejemplares evacuados, experiencia para estimar los parámetros de como maduros (Cerna & Oyarzún, 1998). Los errores crecimiento, a través del marcaje de 528 ejemplares de este modelo pueden presentar una distribución que se distribuyeron manualmente por medio de binomial (Hosmer & Lemeshow, 1989). buceo, dentro del área de estudio. Estos individuos, cuyo rango de talla varió entre 30 y 95 mm fueron Distribución y estructura de talla marcaron con una etiqueta plástica que se fijó a la concha mediante masilla epóxica. La estimación se Para estimar la distribución, abundancia y estructura realizó sobre la talla de los ejemplares recuperados a de talla de T. chocolata dentro del área de la reserva lo largo del estudio, mediante métodos gráficos de donde se distribuye el recurso principal (A. purpu- acuerdo a Gulland & Holt (1959). ratus), se realizó en mayo de 2009, una evaluación directa, utilizando la metodología empleada por Con los parámetros de crecimiento obtenidos, se Avendaño & Cantillánez (2005). De esta forma se estimó posteriormente la edad de cada grupo de talla muestrearon mediante buceo, 137 estaciones entre 5 y que presentó la población en mayo de 2009. Para 24 m de profundidad, a lo largo de 2 km de costa. En conocer aspectos de su biomasa, se estableció la cada estación se determinó la densidad de T. relación talla-peso mediante el ajuste a la función chocolata, mediante un cuadrante metálico de 1 m2, potencial con el método de mínimos cuadrados, que se dejó caer al azar 10 veces. Los ejemplares de utilizando la longitud (LT) en mm y el peso total (WT) cada cuadrante, fueron subidos a la embarcación y en g, de todos los ejemplares muestreados. medidos en su longitud máxima, con un pie de metro W = a L b de 0,1 mm de precisión, posteriormente devueltos al T T mar. Además se registró, la profundidad promedio de Se determinó además su talla crítica (Lmb), a partir cada estación, con un ordenador submarino Beuchat de los parámetros de crecimiento y mortalidad natural Parámetros reproductivos y poblacionales de Thais chocolata, norte de Chile 503

considerando la expresión propuesta por Alverson & Carney (1975): 1 ⎛ bK ⎞ tmb = to + ln ⎜ +1⎟ K ⎝ M ⎠ donde tmb representa la edad crítica, t0 y K son los parámetros de crecimiento en longitud del modelo de von Bertalanffy, M es la mortalidad natural y b la pendiente de la relación talla-peso. La ecuación permite estimar la edad en la que se expresa la máxima biomasa de una cohorte en ausencia de explotación pesquera como lo señala Ricker (1975). La talla crítica (Lmb) se estimó reemplazando la edad crítica (tmb) en la función de crecimiento en longitud. –k( tmb –to Lmb = Loo ( 1 – e ) La mortalidad natural (M) se obtuvo mediante la relación de Ursin (1967) en Berg & Olsen, (1989), que considera que ésta es constante para todas las edades. Figura 2. Frecuencia relativa de estados de madurez Su estimación se basa en observaciones donde este gonadal en la población de Thais chocolata en el estratos parámetro, se aproxima a una relación directa entre el profundo (20-15 m) y somero (13-5 m), en la reserva peso individual en gramos y su raíz cúbica negativa. marina de La Rinconada. En el presente estudio, la mortalidad M se estimó para Figure 2. Relative frequency of gonad maturity stages in la talla media del total de ejemplares de T. chocolata the Thais chocolata population, in the deep (20-15 m) analizados. and shallow layers (13-5 m) in La Rinconada marine reserve. RESULTADOS Ciclo reproductivo agregación significativa (> 1000 individuos) que se mantuvo hasta mediados de enero 2009. En marzo, El análisis histológico realizado a las gónadas de las pequeñas agregaciones (< 100 ejemplares) se hembras de T. chocolata, indicó que las provenientes registraron a 6 m de profundidad, culminado sus del estrato profundo (15 a 20 m), se encontraron posturas en abril. En mayo se observaron nuevamente principalmente inmaduras en porcentajes que variaron pequeñas agregaciones, y la presencia solo de posturas entre 37,5 y 100%. Sólo durante diciembre de 2009 se en junio. En agosto se constató el inicio de una registraron ejemplares maduros en este estrato, con agregación de mediana magnitud (> 200 individuos) 37,5% (Fig. 2). Los estados de hembras maduras que culminó su postura a fines de septiembre. En fueron habituales en el estrato somero (5 a 13 m de diciembre 2009 se volvió a registrar una agregación de profundidad), en porcentajes que variaron entre 8,3 y grandes dimensiones (Fig. 3a), la cual inició el 80,3%, con excepción de abril y junio donde no se proceso de cópula y postura en enero 2010 (Fig. 3b). registró ejemplares en este estado gametogénico (Fig. 2). El mayor porcentaje de ejemplares maduros en este La estimación de la talla de primera madurez estrato de profundidad, ocurrió en diciembre 2008 sexual poblacional (T50%), para las hembras fue de 2 (80,3%); entre julio y agosto de 2009 (33,3 y 72,0% 66,03 mm (r = 0,804; β1= 6,51 y β2 = 0,01). respectivamente), y entre noviembre y enero 2010 donde el porcentaje varió entre 50,0 y 38,9% Distribución y estructura de talla respectivamente. Hembras evacuadas en porcentajes T. chocolata estuvo presente en 98 de las 137 que variaron entre 4,0 y 40,7% se registraron en enero, estaciones muestreadas, cubriendo una superficie de marzo, abril, mayo, junio, julio, agosto, noviembre y 206 há distribuidas entre 5 y 22 m de profundidad diciembre 2009 y enero 2010. (Fig. 4). En esta área el recurso presentó una densidad Los recorridos submarinos efectuados para promedio de 1,106 ind m-2 (DS = 1,18), lo que observar la presencia de agregaciones de ejemplares permitió estimar una abundancia de 2.277.254 en proceso de cópula y postura, permitieron encontrar ejemplares (DS = 244.926), en mayo 2009. La a 5 m de profundidad en diciembre de 2008, una estructura de talla que presentó esta población en la

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a b

Figura 3. Agregación reproductiva de Thais chocolata en la reserva marina La Rinconada. a) diciembre 2009, b) inicio de la postura en enero 2010. Figure 3. Reproductive aggregation of Thais chocolata at La Rinconada marine reserve. a) December 2009, b) starting laying of eggs in January 2010.

Figura 4. Distribución y densidad (ind m-2) de Thais chocolata en la reserva marina La Rinconada en mayo 2009. Figure 4. Distribution and density (ind m-2) of Thais chocolata in the La Rinconada marine reserve in May 2009.

reserva varió entre 4,7 y 104,98 mm, con una talla Parámetros de crecimiento promedio de 48,9 mm (DS = ± 20,99), el 39,1% de los Los resultados obtenidos mediante FISAT II sobre la ejemplares se encontró sobre la talla mínima legal estructura de talla mensual que presentó este recurso, (Fig. 5). El análisis del histograma de talla de T. indican para esta población una longitud infinita L∞ = chocolata, indicó la existencia de tres grupos, el 108,15 mm con un coeficiente de crecimiento K = primero presentó una talla media de 12,7 mm (DS = 0,22 (Fig. 6). La estructura de talla mostró que desde 3,13) y representó el 13,1%; el segundo con una talla marzo 2009 a enero 2010 existió presencia de pre- media de 40,6 mm (DS = 8,03) constituyó el 41,8%; y reclutas inferiores a 14 mm. Los resultados obtenidos el tercero con una talla media de 67,1 mm (DS = a través de la recuperación a lo largo del estudio de 45 11,92) representó el 45,1% de la población. de los ejemplares marcados, indicó una longitud Parámetros reproductivos y poblacionales de Thais chocolata, norte de Chile 505

Figura 5. Estructura de tallas de la población de Thais chocolata, en la reserva marina La Rinconada en mayo 2009. Figure 5. Size structure of the population of Thais

chocolata at La Rinconada marine reserve in May 2009.

Figura 6. Distribución de la frecuencia mensual de Thais chocolata, sometidas a análisis de FISAT II, para obtener parámetros de crecimiento. Figure 6. Monthly frequency distributions of Thais chocolata, subject to analysis FISAT II, to obtain growth parameters.

infinita L∞ = 120,85 mm con un coeficiente K = 0,2179 (Fig. 7). Los resultados de la relación talla-peso permiten indicar que para una talla de 55 mm, los ejemplares de esta población presentan peso promedio de 40,02 g (Fig. 8). Mientras que la estimación de la mortalidad natural (M) indicó un valor de 0,277, lo que permitió, utilizando los parámetros obtenidos a través de FISAT estimar una talla crítica de 77,7 mm, mientras que con los obtenidos a través de Gulland & Holt (1959) la talla sería de 86,6 mm. Ambas tallas se alcanzarían a una edad crítica de 5,76 y 5,78 años respectivamente. Las temperaturas promedio diarias registradas a 16 m de profundidad entre julio 2009 y enero 2010 (Fig. 9), indicaron que los promedios diarios variaron entre Figura 7. Estimación de los parámetros de crecimiento 13 y 18°C, registrándose una mínima de 12,7°C y una (L∞ y k) de Thais chocolata, mediante el método gráfico máxima de 20,7°C. La variabilidad intradiaria de de Gulland & Holt (1959). temperatura alrededor de la media, fue significa- Figure 7. Estimates of growth parameters (L∞ and k) of tivamente diferente durante el período de estudio Thais chocolata, through the graphical method of (ANOVA; F6,199 = 9,198; P < 0,001). En particular, los Gulland & Holt (1959). 506 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Figura 8. Relación talla-peso de Thais chocolata en la reserva marina de La Rinconada, Antofagasta. Figure 8. Weight-height ratio of Thais chocolata at La Rinconada marine reserve, Antofagasta.

Figura 9. Promedios diarios de temperatura del agua (± DS), obtenidos a 16 m de profundidad en la reserva marina de La Rinconada, Antofagasta, entre julio 2009 y enero 2010. Figure 9. Average daily water temperature (± SD), obtained at 16 m depth at the La Rinconada marine reserve, Antofagasta, between July 2009 and January 2010. períodos de agosto-septiembre y noviembre-enero estratificadas entre 5 y 13 m de profundidad, exhibieron la más alta dispersión de los valores de concordando con observaciones realizadas por temperatura en torno a la media (Fig. 10), alcanzando Avendaño et al. (1998), para la población de Caleta valores máximos de variación de 3,29°C en el primero Punta Arenas (Tocopilla). La presencia de ejemplares y 6,08°C en el segundo. Estos períodos de alta maduros de este recurso, en diferentes meses del año, variación diaria de temperatura coincidieron con las han sido señalados en otros estudios realizados (Rojas agregaciones reproductivas y las mayores propor- et al., 1986; Andrade et al., 1997; Avendaño et al., ciones de ejemplares maduros encontradas en agosto- 1997), y también con otras especies de esta familia, septiembre y diciembre-enero. como Morula marginalba, Thais emarginata y T. canaliculata (Rojas et al., 1986). Un proceso DISCUSIÓN reproductivo asincrónico, con períodos significativos de madurez durante algunos meses del año, ha sido Los resultados obtenidos mediante el análisis también indicado para el Muricidae Concholepas histológico, mostraron que el desarrollo gonadal de la concholepas por Avilés & Lozada (1975) y Ramorino población de T. chocolata en la reserva marina La (1975). Rinconada, no es un proceso sincrónico, encon- trándose ejemplares en diferentes fases de desarrollo La existencia en proporciones variables de hem- gametogénico durante todo el año. Las hembras bras maduras y evacuadas, y la presencia en aguas maduras y en vitelogénesis parcial se hallaron someras (5 m) de agregaciones reproductivas, en que Parámetros reproductivos y poblacionales de Thais chocolata, norte de Chile 507

en junio-septiembre y febrero-marzo (Retamales & González, 1982). Por su parte, Rojas et al. (1986) indicaron para la zona de Pisco (Perú), períodos intensos en octubre 1974 y agosto 1975. La asincronía que mostró el ciclo reproductivo de T. chocolata en la reserva marina La Rinconada, también ha sido señalada para el pectínido A. purpuratus en este mismo lugar, que puede evacuar gametos a lo largo de todo el año con ausencia de períodos prolongados de reposo sexual (Cantillánez et al., 2005; Avendaño et al., 2008). La asincronía observada en este bivalvo forma parte de su estrategia reproductiva, en respuesta al ambiente altamente

variable en que se encuentra, donde las altas variaciones intra-diarias de temperatura del agua, actúan además como factor desencadenante de sus

desoves (Avendaño & Le Pennec, 1997; Cantillánez et Figura 10. Diferencias entre la temperatura minima y al., 2005, 2007; Avendaño et al., 2008). El alto estrés máxima registradas diariamente a 16 m de profundidad, térmico al cual los organismos bentónicos están entre el 10 de julio 2009 y 29 de enero 2010 en la reserva expuestos, ha sido también señalado para explicar los marina de La Rinconada. largos períodos reproductivos que exhiben algunas Figure 10. Differences between the minimum and poblaciones de Pecten maximus (Paulet, 1990). maximum temperature recorded daily at 16 m depth Mientras que en gasterópodos como Haliotis discus between 10 July 2009 and 29 January 2010 in the La hannai, H. tuberculata, H. midae, Concholepas Rinconada marine reserve. concholepas y Strombus luhuanus, las variaciones de temperatura han sido señaladas como uno de los ejemplares principalmente adultos se concentran en principales factores que influyen en la maduración altas densidades a realizar la cópula y postura de gonadal (Peña, 1987). En el presente estudio, al cápsulas con huevos, permite señalar que el proceso relacionar la temperatura con la condición repro- reproductivo de T. chocolata en el estrato somero de ductiva de T. chocolata, se observó relación entre los esta reserva, tiene lugar con mayor o menor intensidad meses en que se detectaron agregaciones y la mayor a lo largo de todo el año. Sin embargo, la proporción proporción de individuos maduros, con los meses en que se registraron las mayores variaciones intradiarias de ejemplares maduros registrados mensualmente, de temperatura. Durante este período, diciembre fue el hace posible discriminar dos períodos de mayor mes en que se registró la agregación de mayor madurez que ocurrieron entre julio-agosto y magnitud, y también el que presentó las mayores noviembre-enero, encontrándose al final de ellos variaciones que alcanzaron hasta 6,08°C en un día. importantes agregaciones de ejemplares en cópula y Estos antecedentes permiten postular la hipótesis que posturas de cápsulas con huevos, como las registradas el proceso reproductivo de T. chocolata estaría en diciembre 2008, agosto-septiembre 2009, y enero fuertemente influenciado por las variaciones de 2010. Otras investigaciones realizadas sobre esta temperatura. especie, también señalan que previo a la constitución Los resultados obtenidos a nivel poblacional de agregaciones en postura, se detecta la presencia de 6 un alto porcentaje de ejemplares maduros (Retamales permitieron estimar que 39% de los cerca de 2,3 10 & González, 1982; Avendaño et al., 1997). Sin ejemplares presentes en mayo de 2009, se encontraba embargo, como las mayores agregaciones repro- sobre la talla mínima legal (55 mm), que representaba ductivas, se registraron en diciembre 2008 y enero cerca de 35 ton de biomasa húmeda. La alta 2010, permite indicar que los períodos en que ocurren proporción de estos ejemplares que formaba parte del estos eventos, sufren variaciones entre un año y otro. 45% que constituía el tercer grupo de talla de esta Agregaciones de gran magnitud han sido señaladas en población (edad estimada de 53 meses), podría junio para este lugar en años anteriores (Avendaño et explicarse por la reducción de la actividad extractiva al., 1997). Estos autores también han señalado que se estaría ejerciendo sobre T. chocolata en esta períodos de posturas intensas en marzo-julio y reserva marina. Ello, concordaría con los resultados octubre-enero para este sector, mientras que para obtenidos por Ortiz et al., (2009a), que indicaron para poblaciones de la zona de Iquique, han sido detectadas esta población, disminución de su mortalidad total y 508 Lat. Am. J. Aquat. Res.

aumento de su biomasa en los últimos años. Por otra respecto del coeficiente de crecimiento K, parte, la existencia del primer grupo de talla (talla encontrándose además, dentro de los rangos dados media 12,7 mm, edad estimada de 7 meses), para poblaciones de T. chocolata distribuidas entre representando cerca del 13% de la población en mayo Iquique y Pan de Azúcar (Andrade et al., 1997). Estos y la presencia de pre-reclutas durante gran parte del autores también señalan para este recurso, que junto año, posiblemente asociados al largo período con presentar un crecimiento relativamente lento, reproductivo de esta especie en este lugar, permitiría presentaría un aumento en la longitud asintótica de confirmar al área de la reserva marina, como área de norte a sur que fluctuaría entre 96,5 y 114,95 mm, que retención larval y posterior asentamiento béntico de iría acompañado de una disminución del coeficiente post larvas (Cantillánez, 2000; Cantillánez et al., de crecimiento K entre 0,27 y 0,20 respectivamente. 2007; Avendaño et al., 2007). Ambos hechos estarían Estas diferencias entre localidades se presentarían en demostrando que la creación de esta reserva marina ejemplares de 4 años de edad hacia delante; sin destinada a proteger al pectínido A. purpuratus embargo, en los primeros años de vida las (Avendaño & Cantillánez, 2008), está efectivamente disparidades no serían importantes, alcanzándose la generando beneficios sobre otras especies como T. talla de 55 mm entre 3,2 y 3,5 años en Pan de Azúcar chocolata. Pomeroy et al. (2006), indican que entre e Iquique, respectivamente. los factores de importancia que influyen en la En el presente estudio realizado en una zona distribución de talla y edad dentro de una población en intermedia a la de los sitios señalados, la edad en que un Área Marina Protegida (AMP), se encuentra la los ejemplares adquieren su talla mínima legal variaría regularidad de los eventos reproductivos, su entre 3,3 y 3,4 años dependiendo del coeficiente variabilidad temporal, y la cantidad y localización de utilizado, tiempo que se ajustaría al indicado por los los asentamientos larvales y eventos de reclutamiento autores citados. El lento crecimiento de esta especie así como su grado de supervivencia, y por ello, estos como lo muestra su coeficiente de crecimiento, podría fenómenos son vistos como algunos de los beneficios al igual como se ha señalado para su proceso más importantes que se derivan de las AMP. reproductivo, también estar influenciado por la alta variabilidad de la temperatura del fondo en este sector. Lo señalado anteriormente bajo una visión conser- Numerosos son los autores que han señalado que la vacionista, constituirían indicadores de efectividad temperatura, junto a la cantidad y calidad del para evaluar el desempeño de AMP, a través de la alimento, son los principales factores que regulan el “composición y estructura de la comunidad” y “éxito crecimiento de moluscos (Bayne & Newell, 1983; de reclutamiento dentro de la comunidad” (Pomeroy et Griffiths & Griffiths, 1987; Bricelj & Shumway, 1991; al., 2006). Según estos autores el primero de estos Thouzeau, 1991; Sicard et al., 1999; Lodeiros & indicadores es de gran importancia en la gestión de las Himmelman, 2000; Lodeiros et al., 2001; Freites et AMP, donde comprender los cambios, alcances y al., 2003). Experimentos que permitan evaluar los crecimientos diarios de estos organismos asociados a orígenes (perturbaciones tanto naturales como la temperatura, deben ser realizados para contrastar la antropogénicas), que se presentan en la composición y hipótesis antes señalada. estructura de cada comunidad de un AMP, es Por su parte, la talla crítica estimada para esta considerado un prerrequisito para diagnosticar y tratar población de T. chocolata, junto a la talla de primera ecosistemas enfermos. Entender qué especies madurez reproductiva obtenida para los ejemplares conforman una comunidad de organismos, y cómo hembras, muestran claramente que son mayores a la éstos están estructurados en su entorno natural, mínima legal que rige como medida de adminis- permite a los administradores de las AMP asignar tración. Estos resultados estarían señalando que la prioridades y monitorear las áreas costeras que explotación de tallas inferiores a la crítica y de requieran acciones de gestión. Por su parte, el segundo primera madurez poblacional, podría ocasionar en el de estos indicadores es entendido como el grado de mediano plazo una situación de sobreexplotación por asentamiento de larvas, reclutamiento y supervivencia crecimiento (Rivas & Canales, 1994; Andrade et al., de juveniles que experimentan las diversas 1997). La talla de primera madurez sexual de 66,6 mm poblaciones de organismos que existen dentro de una para hembras de esta especie, ha sido señalada para comunidad y sirve como un sustituto de la capacidad poblaciones sobreexplotadas de Moquegua y Tacna en de la comunidad de persistir en el tiempo y ser viable. Perú (Quiroz & Barriga, 1996), donde la talla mínima Los valores de los parámetros de crecimiento de extracción ha sido fijada en 60 mm. Las tallas obtenidos con ambos métodos empleados en este críticas obtenidas en el presente estudio por su parte, estudio, no mostraron variaciones significativas resultan superior a la media dada por Andrade et al. Parámetros reproductivos y poblacionales de Thais chocolata, norte de Chile 509

(1997), para poblaciones de Arica (61 mm) y Pan de Andrade, C., J. González, J. Oliva, V. Barros, A. Olguín, Azúcar (75,6 mm), quienes concluyen que C. León, M. Romero, M. Cortes & C. Cortes. 1997. independiente del método de estimación utilizado, Estudio del ciclo vital del recurso locate (Thais existe un claro aumento de la talla crítica de norte a chocolata), en las Regiones I a IV. Informe Final, sur. Sin embargo, este supuesto no se cumpliría en el Proyecto FIP 94-34: 90. presente estudio donde el valor obtenido fue superior a Avendaño, M. & M. Cantillánez. 1997. Necesidad de los 69,6 mm dados para la región de Antofagasta por crear una reserva marina en el banco de ostiones de estos autores. Estas diferencias sin embargo, podrían La Rinconada. II Región. Estud. Oceanol., 16: 109- estar influenciadas por el rango de talla que presen- 113. taron las muestras obtenidas en la reserva marina, Avendaño, M. & M. Le Pennec. 1997. Intraspecific permitiendo encontrar grupos de ejemplares con tallas variation in gametogenesis in two populations of the mayores a las que se encuentran en poblaciones Chilean mollusc bivalve, Argopecten purpuratus (Lamarck). Aquacult. Res., 28: 175-183. explotadas. Para concluir, los resultados obtenidos en este Avendaño, M., M. Cantillánez, A. Olivares & M. Oliva. 1997. Conducta reproductiva de Thais chocolata estudio sobre la población de T. chocolata de la (Duclos, 1832) (Gasteropoda: Thaididae) en la reserva marina La Rinconada, hacen posible señalar Rinconada, Antofagasta, Chile: causal de vulnera- desde una perspectiva biológico-pesquera, que la bilidad por pesca. Rev. Biol. Mar. Oceanogr., 32(2): actual normativa que rige para la pesquería de este 177-187. recurso, permitiendo su extracción sobre la talla crítica y de primera madurez sexual estimadas, y a la vez Avendaño, M., M. Cantillánez, A. Olivares & M. Oliva. 1998. Indicadores de agregación reproductiva de durante los meses de julio-agosto, y enero-febrero, Thais chocolata (Duclos, 1832) (Gasteropoda, debería ser revisada. Ya se ha señalado que Thaididae) en Caleta Punta Arenas (21°38’S- actualmente los pescadores recurren principalmente a 70°09’W). Invest. Mar., Valparaíso, 26:15-20. las agregaciones para su extracción (Andrade et al., 1997; Avendaño et al., 1997, 1998), sin embargo, Avendaño, M. & M. Cantillánez. 2005. Growth and debido a la variabilidad temporal que se puede population structure of Argopecten purpuratus at La Rinconada marine reserve, Antofagasta, Chile. Cienc. presentar en la manifestación de las agregaciones, no Mar., 31(3): 491-503. sería posible establecer un período fijo de veda reproductiva. Por ello, es necesario establecer otras Avendaño, M., M. Cantillánez, G. Thouzeau & J. Peña. estrategias de protección, entre ellas, educar 2007. Artificial collection and early growth of spat of apropiadamente a los pescadores para que no the scallop Argopecten purpuratus (Lamarck, 1819), extraigan el recurso mientras éste se encuentre in La Rinconada Marine Reserve, Antofagasta, Chile. Sci. Mar., 71(1): 197-205. agregado en aguas someras. Por otro lado, será necesario reconsiderar la actual talla mínima de Avendaño, M., M. Cantillánez, M. Le Pennec & G. extracción que rige para esta especie en Chile. Desde Thouzeau. 2008. Reproductive and larval cycle of the la perspectiva de la conservación, se puede indicar que scallop Argopecten purpuratus (Ostreoida: Pecti- el cierre de las actividades extractivas para proteger al nidae), during El Niño-La Niña events and normal recurso A. purpuratus dentro de esta reserva marina, weather conditions in Antofagasta, Chile. Rev. Biol. Trop., 56(1): 121-132. ha beneficiado la recuperación de T. chocolata como especie secundaria de ella, demostrando que las Avendaño, M. & M. Cantillánez. 2008. Aspectos medidas propiciadas por el Estado para establecer biológicos y poblacionales de Argopecten purpuratus áreas marinas protegidas, pueden generar resultados (Lamarck, 1819) en la reserva marina La Rinconada: positivos que deben ser potenciados. contribución para su manejo. In: A. Lovatelli, A. Farías & I. Uriarte (eds.). Taller Regional de la FAO sobre el Estado actual del cultivo y manejo de AGRADECIMIENTOS moluscos bivalvos y su proyección futura: factores que afectan su sustentabilidad en América Latina. El presente estudio fue realizado con los proyectos Actas de Pesca de la FAO, Roma, Nº12, pp. 249-266. FIP 2008-54 y FIP 2008-27. Avilés, A.S. & L. Lozada. 1975. Estudio histológico del ciclo reproductivo de Concholepas concholepas REFERENCIAS (Brugière, 1789) en Punta Saliente, Coquimbo. Bol. Soc. Biol. Concepción, 44: 207-218. Alverson, D. & M. Carney. 1975. A graphic review of the growth and decay of population cohorts. J. Cons. Bayne, B.L. & R.C. Newell. 1983. Physiological ener- Ins. Explor. Mer., 36(2): 133-134. getics of marine mollusks. In: A.S.M. Saleuddin & 510 Lat. Am. J. Aquat. Res.

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Received: 8 September 2010; Accepted: 5 October 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 512-525, 2011 Lat. Am. J. Aquat. Res. 512 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-11

Research Article

Ciclo gonadal del chorito Mytilus chilensis (Bivalvia: Mytilidae) en dos localidades del sur de Chile

Pablo A. Oyarzún1, Jorge E. Toro1, Roberto Jaramillo1, Ricardo Guiñez2 Carolina Briones3 & Marcela Astorga4 1Instituto de Ciencias Marinas y Limnológicas, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile 2Instituto de Investigaciones Oceanológicas, Facultad de Recursos del Mar Universidad de Antofagasta, Antofagasta, Chile 3Programa Doctorado en Ciencias Aplicadas, mención Sistemas Marinos Costeros Facultad de Recursos del Mar, Universidad de Antofagasta, Antofagasta, Chile 4Instituto de Acuicultura & CIEN-Austral, Universidad Austral de Chile Sede Puerto Montt, Puerto Montt, Chile

RESUMEN. Se analizó de forma cualitativa y cuantitativa el ciclo gonadal del bivalvo Mytilus chilensis en las localidades de Chaihuín y bahía Yal, sur de Chile, entre octubre 2007 y junio 2008. Por medio de análisis histológico gonadal se determinaron cuatro estadios gametogénicos y a su vez se estimó en forma cuantitativa, el Volumen de la Fracción Gamética (VFG), el porcentaje de tejido interfolicular y el índice gonadal. El análisis cuantitativo (VFG) fue el mejor indicador para determinar los desoves. En los ejemplares de Chaihuín se observaron dos eventos de emisión gamética en forma simultánea en ambos sexos, que ocurrieron en octubre y marzo. Sin embargo, en los ejemplares de bahía Yal se registraron cuatro desoves, principalmente de marzo a junio (otoño), cuando la temperatura del agua disminuyó. Se determinó una escasa relación entre el Índice Gonadosomático (IG) y los estadios gametogénicos, al igual que entre el IG y el porcentaje de ovocitos maduros, por ende el IG no sería un indicador apropiado para los desoves en esta especie. Se sugiere la revisión del periodo de veda de Mytilus chilensis (1 noviembre a 31 diciembre), ya que la mayor parte de los individuos de las poblaciones estudiadas, maduran principalmente en octubre. En ambas localidades, el porcentaje de tejido conjuntivo de los especímenes estudiados fluctúo entre 15 y 70% de cobertura gonadal. Los resultados obtenidos mostraron diferencias en los ciclos reproductivos de Mytilus chilensis entre las localidades analizadas, las que se podrían atribuir a diferencias ambientales (e.g. temperatura) causadas por el gradiente latitudinal. Palabras clave: Mytilus chilensis, reproducción, histología, desarrollo gametogénico, desove, sur de Chile.

Gonadal cycle of the mussel Mytilus chilensis (Bivalvia: Mytilidae) at two localities in southern of Chile

ABSTRACT. A qualitative and quantitative analysis was carried out of the gonadal cycle of the bivalve Mytilus chilensis from Chaihuín and Yal bay, southern Chile, between October 2007 and June 2008. Four gametogenic stages were determined using histological analysis of the gonads, and quantitative estimates were made of the Gametic Volume Fraction (VFG), percentage of inter follicular connective tissue, and the Gonadosomatic Index (IG). The quantitative analysis (VFG) was the best indicator of spawning. Two spawning events, one in October and one in March, were observed simultaneously in both sexes of mussels from Chaihuín. However, for specimens from bahía Yal, four spawning events were registered, principally from March to June (autumn), when the water temperature decreased. The relationship between the IG and the gametogenic stages was very low, as was that between the IG and the percentage of mature oocytes. Therefore, the IG is not a good indicator of spawning in this species. A re-evaluation of the ban period established for Mytilus chilensis (1 November to 31 December) is suggested since most individuals from the populations studied mature mainly in October. At both sites, the percentage of connective tissue for the analyzed mussel individuals ranged between 15 and 70% of gonadal coverage. The results obtained in the present study showed differences in the reproductive cycles of Mytilus chilensis between the sites sampled. 513 Ciclo gonadal de Mytilus chilensis, en el sur de Chile

These differences could be due to environmental differences (e.g. temperature) caused by the latitudinal gradient. Keywords: Mytilus chilensis, reproduction, histology, gametogenic development, spawning, southern Chile.

______Corresponding author: Jorge Toro ([email protected])

INTRODUCCIÓN Clasing et al., 1998). En el aspecto reproductivo, Winter et al. (1984) determinaron que esta especie Los estudios reproductivos en diferentes especies tiene un ciclo gametogénico anual con desoves en sometidas a captura o cultivo proveen información primavera-verano, presentándose individuos maduros respecto a la distribución y estructura poblacional, principalmente en noviembre-diciembre en el sur de permitiendo efectuar predicciones sobre el reclu- Chile. De acuerdo a esta evidencia, se promulgó la tamiento, información necesaria para la obtención de veda biológica entre el 1º de noviembre y 31 de semillas, establecimiento de épocas de veda y diciembre (SERNAPESCA, 1984) para evitar la determinación de longitudes mínimas de captura extracción de individuos maduros. Sin embargo, se ha (Seed, 1976; Arsenault & Himmelman, 1998). Por las observado mitílidos maduros en época invernal (julio- razones anteriores, la información reproductiva es agosto-septiembre) (Jaramillo & Navarro, 1995; fundamental para el manejo de las pesquerías Oyarzún et al., 2010), de esta forma la presencia de comerciales de bivalvos (Barber & Blake, 1991) y la individuos maduros solo durante los meses de veda maricultura (Alfaro et al., 2001). (nov-dic) es discutible. Un periodo de veda incorrecto puede producir problemas en el manejo de la La maduración gonadal está relacionada con captación de semillas, uno de los principales factores exógenos, como temperatura, ciclo lunar, problemas para el desarrollo de la mitilicultura, ya que profundidad, disponibilidad y calidad de alimento, además la captación natural varía en forma signifi- intensidad lumínica y salinidad; pero también son cativa anualmente (Bagnara & Maltrain, 2008). Es así decisivos factores endógenos propios de la especie, que existe un conocimiento incompleto acerca de la como nutrientes almacenados, carga genética y historia de vida y reproducción de esta especie y se hormonal (Galtsoff, 1964; Sastry, 1979; Mackie, reconoce que la mayor información proviene de la 1984; Thompson et al., 1996; Avellanal et al., 2002; observación empírica derivada del manejo de este Thorarinsdóttir & Gunnarsson, 2003). Sin embargo, mitílido en los cultivos (Garrido, 1996). diversos estudios sugieren que la temperatura y la El presente estudio tiene como objetivo aportar disponibilidad de alimento serían los principales conocimiento al ciclo reproductivo en forma factores que regulan el ciclo gametogénico de los cualitativa y cuantitativa mediante la obtención del bivalvos marinos (Seed, 1976; Macdonald & ciclo gonadal, épocas de maduración-desoves y Thompson, 1986; Malachowsky, 1988; Jaramillo et sincronía gametogénica en las poblaciones de al., 1993; Jaramillo & Navarro, 1995). Chaihuín y bahía Yal, localidades con el mayor Mytilus chilensis (Hupé, 1854), conocido común- desembarque de este recurso en Chile. Además, la mente como chorito, dayes o quilmahue, especie información del ciclo gonadal podrá corroborar la endémica chilena, se distribuye desde el río Tirúa veda biológica vigente desde 1984. (18°S) hasta el Estrecho de Magallanes (53°S) (Hernández & González, 1976; Bahamondes & MATERIALES Y METODOS Muñoz 1998), presentándose desde el intermareal bajo hasta 25 m de profundidad (Brattström & Johanssen, Muestreos 1983). Es un bivalvo económicamente importante en Especímenes maduros de Mytilus chilensis de ambos el sur de Chile. Los desembarques de chorito se han sexos fueron recolectados aleatoriamente desde el incrementado desde 3.864 ton en 1993 a 176.021 ton submareal de las localidades de Chaihuín (39°57'S, en 2009 centrándose principalmente en los 40°S 73°35'W) y bahía Yal (42°40'S, 73°38'W) en el sur de (SERNAPESCA, 2009). Chile (Fig. 1), en diez muestreos realizados de octubre M. chilensis es una especie gonocórica con 2007 a junio 2008. Los individuos fueron mantenidos fecundación externa y sin dimorfismo sexual. El vivos, a baja temperatura hasta su traslado al macho se puede reconocer por presentar la gónada de laboratorio de la Universidad Austral de Chile en color crema amarillento y la hembra por su color Valdivia, donde fueron inmediatamente procesados y crema anaranjado (Bahamondes & Muñoz, 1998; analizados. Lat. Am. J. Aquat. Res. 514

se registró su peso fresco completo (± 0,1 g). Para obtener el peso húmedo de la gónada ambos lóbulos gonadales fueron disectados y pesados (± 0,1 g). El IG individual se calculó dividiendo el peso fresco gonadal por el peso fresco del tejido blando completo y se multiplicó por 100, y en vista que se conocía el sexo fue posible determinar el IG para machos (IGM) y hembras (IGH).

Proceso histológico De cada ejemplar se extrajo un trozo de la región media de la gónada, el que fue fijado en formalina al 5%. Las muestras se deshidrataron usando una serie ascendente de alcoholes (50°, 70°, 80°, 90°, 95° y 100°), posteriormente fueron aclaradas en butanol e incluidas en parafina histológica, para finalmente ser cortadas en secciones de 7 μm de espesor, transversales al eje del lóbulo de la gónada. Las secciones fueron teñidas con hematoxilina-eosina (Humason, 1962).

Estadios gonadales La descripción del ciclo gonadal representó la división de la gametogénesis de M. chilensis en diferentes estadios, en forma cualitativa. La metodología se basó en las observaciones microscópicas de los cortes histológicos (Figs. 3 y 4), utilizando los criterios y categorías descritas por Jaramillo & Navarro (1995), Toro et al. (2002) y Oyarzún et al. (2010) como referencia.

Volumen de la fracción gamética (VFG) Considerando que la gónada de la mayoría de los mitílidos es homogénea en relación a la distribución de las células germinales durante la estación reproductiva (Lowe et al., 1982; Bayne et al., 1985), se determinó cuantitativamente la fracción gonadal Figura 1. Localidades de muestreos de ejemplares de Mytilus chilensis en el sur de Chile. utilizada en la reproducción (VFG), empleando estereometría (Weibel & Gomez, 1962; Weibel, Figure 1. Sampling localities of Mytilus chilensis 1969), que utiliza un retículo de 42 puntos. Este specimens in southern Chile. reticulado fue ampliado e impreso sobre una lámina de plástico transparente (Jaramillo, 2001). Se registró la temperatura (°C) de la columna de Para estimar el volumen de la fracción gamética agua in situ en bahía Yal con un instrumento digital (VFG) se procedió a escoger una sección histológica Oakton® DO6. Para el sector de Chaihuín los datos de representativa de cada una de las hembras temperatura se obtuvieron de los registros del Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile muestreadas. Mediante fotografía digital, se capturó (SHOA, 2011). una secuencia completa de la gónada con una resolución de 10X. Las secciones histológicas fueron Análisis del índice gonadal observadas con un microscopio binocular y para Para estimar el índice gonadal (IG) se utilizaron entre capturar las fotografías se utilizó una cámara digital. 28 y 30 individuos por mes en cada localidad. A los Para el análisis de las secciones gonadales se ejemplares se les removió el tejido blando, se sobrepuso el retículo impreso sobre la imagen digital determinó el sexo, con ayuda de cortes histológicos y de la gónada en el monitor del computador, 515 Ciclo gonadal de Mytilus chilensis, en el sur de Chile

procediendo a contar el número de ovocitos presentes En bahía Yal, de un total de 289 individuos en cada uno de los diferentes estados de desarrollo, muestreados 142 fueron machos (49,1%), 145 además de los tejidos anexos gonádicos. El total de hembras (50,2%) y 2 hermafroditas (0,6%). La puntos acertados en cada categoría se dividió por 42 y proporción sexual (0,97M:1H, n = 287) no difirió se multiplicó por 100, obteniéndose así el porcentaje significativamente (P > 0,05) de la proporción espe- de cobertura para cada tipo de ovocito. Para identificar rada 1:1. los estados ovocitarios (previtelogénicos, vitelo- Índice gonadal génicos y maduro) y tejidos gonádicos se siguió el En Chaihuín, los valores del IGH fluctuaron entre criterio de Oyarzún et al. (2010). 19,5% en febrero de 2008 y 31,7% a comienzos de octubre de 2007. Por otra parte, en bahía Yal estos Análisis estadístico valores fueron menores, desde 15,5% a comienzos de Los resultados del índice gonadal (IG) y volumen de octubre de 2007 a 27,5% en marzo de 2008 (Fig. 2). la fracción gamética (VFG) se expresaron como el En los choritos de Chaihuín y bahía Yal el índice promedio + 1 error estándar de la media (SE). La gonadal siguió un patrón fluctuante similar en ambos prueba de Chi-cuadrado se usó para determinar la sexos, sin embargo, fue posible establecer que el IGM bondad de ajuste de las proporciones sexuales con la era superior al IGH en gran parte de los muestreos. relación esperada de 1:1. Para determinar las El índice gonadal de machos (IGM) y hembras diferencias del IG se aplicó un análisis de varianza a (IGH) en Chaihuín mostró caídas porcentuales en tres una vía (ANDEVA) (Sokal & Rohlf, 1995) y un análisis a posteriori de Tukey (α = 0,05) (Day & oportunidades durante el período muestreado: a finales Quinn, 1989) para comparar el promedio del índice de octubre de 2007, comienzos de diciembre 2008 y gonadal con los estadios gametogénicos. febrero-marzo 2008, cuando la temperatura del agua fue menor a 15°C (Fig. 2a). Para bahía Yal en Para poner a prueba las presunciones de noviembre 2007 y en abril 2008 se registraron dos normalidad de los datos se usó la prueba de disminuciones porcentuales importantes del IG (Fig. Kolmogorov-Smirnov corregido por Lilliefors y para 2b), también cuando las temperaturas superficiales del las presunciones de homogeneidad de varianzas se agua fueron bajas (12° y 11°C respectivamente). aplicó la prueba de Levene (Sokal & Rohlf, 1995). La relación entre el porcentaje de ovocitos Ciclo gametogénico maduros y el índice gonadal se analizó usando un modelo de regresión lineal simple (Sokal & Rohlf, En la población de choritos de Chaihuín, se obser- 1995). Todos los análisis se realizaron con el varon machos maduros durante todo el periodo programa estadístico SPSS v.15.0.1 (SPSS Ibérica, muestreado, con excepción de abril 2008, mientras IBM Company) que la mayor frecuencia de hembras con folículos maduros se presentó a comienzos de octubre 2007 RESULTADOS (62,5%) y en junio 2008 (33,3%) (Figs. 5a y 5b). Las hembras en desove se observaron princi- Se analizó histológicamente un total de 225 palmente en primavera-verano, encontrándose los ejemplares de choritos adultos, cuya longitud valvar mayores porcentajes a finales de octubre (66,6%), fluctúo entre 48,41 y 78,40 mm para la población de noviembre (83,3%) y principios de diciembre 2007 Chaihuín y entre 53,18 y 78,02 mm para la población (80%). Por otra parte, la emisión gamética masculina, de bahía Yal. a pesar que tuvo máximos valores en verano (2008), La temperatura superficial de la columna de agua evidencio sincronía a finales de octubre 2007, febrero en la localidad de Chaihuín fluctuó entre 10,4°C y marzo 2008 (Figs. 5a y 5b). (octubre) y 15,5°C (enero), mientras que en el sector de bahía Yal la temperatura fluctuó entre 10,1°C Gran parte de los ejemplares obtenidos de (octubre) y 15,7°C (febrero). Chaihuín, mostraron hembras en desarrollo gameto- génico teniendo su máxima frecuencia a finales de Proporción sexual diciembre de 2007, enero, febrero y junio de 2008. Sin En la localidad de Chaihuín, las hembras excedieron embargo, los machos presentaron este estado solo en en número a los machos. De un total de 291 diciembre de 2007 (Fig. 5a). individuos muestreados 124 fueron machos (42,6%), 163 fueron hembras (56,0%) y 4 hermafroditas El estadio postdesove, caracterizado por la escasa (1,4%). La proporción sexual (0,76M:1H, n = 287) presencia de células germinales (Figs. 3d y 4d) difirió significativamente (P < 0,05) de la proporción registró, en las hembras, su mayor porcentaje en abril esperada 1:1. 2008; mientras que en los machos, las mayores Lat. Am. J. Aquat. Res. 516

Figura 2. Índice gonadal (promedio + DE) para machos (IGM) y hembras (IGH) de Mytilus chilensis en a) Chaihuín y b) bahía Yal, de octubre 2007 a junio 2008 y temperatura (°C). DE: desviación estándar. Figure 2. Gonadal index (average ± SE) for males (MGI) and females (FGI) of Mytilus chilensis at a) Chaihuín and b) Yal bay, from October 2007 and June 2008 and water temperature (°C). SE: standard deviation.

frecuencias se detectaron a comienzos de octubre De acuerdo al análisis histológico los mayores (50%) 2007 y junio (50%) 2008. porcentajes de ovarios y testículos en desove se Con respecto a la población de bahía Yal, las registraron en enero (100%H; 87,5%M), abril hembras presentaron estadios maduros durante gran (71,4%H; 80%M) y junio 2008 (50%H; 66,7%M) parte del periodo de estudio, registrandose los (Figs. 6a y 6b). mayores porcentajes en octubre y diciembre 2007, y Los mitílidos hembras de bahía Yal en el estadio marzo 2008 (Fig. 6a). Los choritos machos de bahía postdesove, se caracterizaron por presentar folículos Yal, solo presentaron acinos maduros en primavera- gastados (sin ovocitos) y solo fueron observados a verano, destacando los mayores porcentajes en octubre fines de otoño, mientras que en los machos este y noviembre (2007). estadio se presentó principalmente en primavera y Los choritos hembra de bahía Yal, en ovogénesis otoño. activa (estado en desarrollo), presentaron los mayores porcentajes en noviembre 2007, finales de diciembre Volumen de la fracción gamética 2007 y febrero 2008 (Fig. 6a). Mientras que los Los ovarios de los mitílidos de ambas localidades, machos en el mismo estadio, presentaron mayores fueron dominados por folículos con ovocitos frecuencias a fines de diciembre 2007 (66,7%) y en vitelogénicos y maduros durante todo el período febrero 2008 (60%) (Fig. 6b). muestreado (Figs.7a y 8a). 517 Ciclo gonadal de Mytilus chilensis, en el sur de Chile

Figura 3. Microfotografías de secciones de gónadas de hembras de Mytilus chilensis. a) En desarrollo, b) maduro, c) desove, d) postdesove. OG: ovogonias, OP: ovocito previtelogénicos, OV: ovocito vitelogénicos, OM: ovocito maduro, LM: lumen folicular, TI: tejido interfolicular, PF: pared folicular, AM: amebocitos, RC: restos celulares, Tincion: hematoxilina-eosina. Figure 3. Photomicrographs of sections of female’s gonads of Mytilus chilensis. a) In development, b) mature, c) spawned, d) post spawned. OG: oogonies. OP: pre-vitellogenic oocyte. OV: vitellogenic oocyte. OM: mature oocyte. LM: follicular lumen. TI: Inter-follicular tissue. PF: follicular wall. AM: amebocytes. RC: cellular debris. Stain: hematoxylin-eosin.

Figura 4. Microfotografías de secciones de gónadas de machos de Mytilus chilensis. a) En desarrollo, b) maduro, c) desove, d) postdesove, SM: espermatogonias, SC: espermatocitos, SZ: espermatozoides, LM: lumen folicular, TI: tejido interfolicular, AM: amebocitos, Tinción: hematoxilina-eosina. Figure 4. Photomicrographs of males’s gonads sections of Mytilus chilensis. a) In development, b) mature, c) spawned, d) post-spawned. SM: spermatogonia. SC: spermatocytes. SZ: spermatozoa. LM: follicular lumen. TI: inter-follicular tissue. AM: amebocytes. Stain: hematoxylin-eosin. Lat. Am. J. Aquat. Res. 518

Figura 5. Frecuencia de los estados de maduración gonadal en Mytilus chilensis. a) Hembras, b) machos, entre octubre 2007 y mayo 2008 en Chaihuín, Chile. Figure 5. Frequency of gonadal maturation stages of Mytilus chilensis. a) Females, b) males between October 2007 and May 2008 at Chaihuín, Chile.

En los choritos de Chaihuín se observó un Una fuerte disminución del porcentaje de ovocitos incremento entre octubre de 2007 y febrero de 2008 de maduros se registró entre octubre-noviembre 2007, los ovocitos previtelogénicos, con un descenso a fines enero y abril 2008, lo que indicaría que los desoves de verano y otoño (marzo y mayo). En abril 2008 el más importantes habrían ocurrido durante dicho porcentaje de ovocitos previtelogénicos fue superior al periodo. Además, en estos ovarios se observó un de ovocitos maduros y vitelogénicos, concordando con aumento del tejido conectivo y una disminución de los la máxima frecuencia de hembras postdesove (Fig. ovocitos vitelogénicos y maduros (Figs. 7a y 7b). 7a). Con respecto a la población de choritos de bahía La frecuencia de ovocitos vitelogénicos mostró una Yal, los ovocitos previtelogénicos presentaron valores reducción entre octubre-diciembre 2007 y enero-abril altos en el mismo periodo que disminuyeron los 2008 registrándose en este último mes el menor ovocitos vitelogénicos y maduros (noviembre 2007, porcentaje (5,6%). Los ovocitos maduros decrecieron paulatinamente entre octubre 2007 (26,8%) y abril enero 2008 y junio 2008) (Fig. 8a). Por otro lado, la 2008 (1,6%); sin embargo, durante abril-mayo (otoño) frecuencia de los ovocitos vitelogénicos decreció en 2008 se produjo un incremento significativo de este dos ocasiones: a fines de diciembre 2007 y entre tipo celular (Fig. 7a). febrero-junio 2008 (Fig. 8a). 519 Ciclo gonadal de Mytilus chilensis, en el sur de Chile

Figura 6. Frecuencia de los estados de maduración gonadal en Mytilus chilensis. a) Hembras, b) machos, entre octubre 2007 y junio 2008 en bahía Yal, Chile. Figure 6. Frequency of gonad maturation stages of Mytilus chilensis. a) Females, b) males between October 2007 and June 2008 at Yal bay, Chile.

Las hembras con ovocitos maduros presentaron sus La categoría de “otros tejidos” (donde princi- máximos valores a comienzos de octubre 2007 palmente se encuentran ovocitos residuales y espacios (41,0%), después, se evidenció una drástica libres como consecuencia de la técnica histológica) y disminución de estas células, aunque la mayor caída tejido interfolicular en ambas poblaciones presentó porcentual se registró a mediados de enero 2008 valores menores a 38% y mayores a 15% respec- (3,6%). Luego se produjo una rápida recuperación que tivamente (Fig. 7b y 8b). alcanzó un 37% en marzo 2008, culminando con una nueva baja en abril-junio 2008 alcanzando valores de Análisis estadístico hasta un 12% (otoño). De esta forma se determina un Se relacionó el Índice Gonadal (IG) con los total de tres desoves. estadios gametogénicos a través de ANDEVA de una Se observó que al incrementar el porcentaje, el vía, para la población de Chaihuín y bahía Yal. En tejido interfolicular disminuyó el porcentaje de Chaihuín el estadio gametogénico maduro obtuvo el ovocitos maduros (Figs. 8a y 8b). Esto se reflejó en valor promedio más alto para el índice gonadal (IG), enero 2008, cuando el tejido interfolicular alcanzó su seguido de los estadios desove, postdesove y el estadio mayor porcentaje con un 64,3% en comparación con en desarrollo con el valor promedio menor (Tabla 1). el 3,6% que ocuparon los ovocitos maduros en el Sin embargo, la comparación estadística de la media tejido gonadal (población de bahía Yal). del IG entre los estadios de desove, postdesove y en Lat. Am. J. Aquat. Res. 520

Figura 7. Mytilus chilensis. a) Volumen de la Fracción Gamética (VFG) para ovocitos previtelogénicos, vitelogénicos y maduros, b) el porcentaje de tejido interfolicular y otros tejidos (media + DE) en Chaihuín, Chile, desde octubre 2007 a mayo 2008. DE: desviación estándar. Figure 7. Mytilus chilensis. a) Gametic Volume Fraction (VFG) for pre-vitellogenic oocytes, vitellogenic oocytes and mature oocytes, b) percentage of inter-follicular connective tissues and other tissue (average ± SD) at Chaihuín, Chile, between October 2007 and May 2008. SD: standard deviation. desarrollo, no evidenció diferencias significativas. Por correlación de Pearson (r = 0,15) entre las variables otra parte, en los ejemplares de la localidad de bahía antes descritas indicó también, una correlación Yal, el estadio desove presentó el mayor valor de positiva (Tabla 2). índice gonadal, seguido de los estadios postdesove y maduro, mientras que el menor valor medio lo presentó el estadio en desarrollo. La comparación DISCUSIÓN estadística de la media del índice gonadal entre los estadios gametogénicos desove y postdesove no En los ejemplares de M. chilensis de la localidad mostró diferencias significativas (Tabla 1). Lo mismo de Chaihuín la proporción entre sexos presentó una ocurrió en el caso de la comparación estadística de la desviacion de la proporción 1:1, existiendo un mayor media del índice gonadal entre los estadios número de hembras. En la literatura se describe a gametogénicos maduro y en desarrollo (Tabla 1). menudo que en poblaciones naturales de bivalvos se En Chaihuín, la correlación de Pearson (r = 0,56) presenta una mayor proporción de hembras (Mackie, entre las variables, porcentaje de ovocitos maduros (% 1984; Kenchington et al., 2002; Toro et al., 2002; OM) e índice gonadal (% IG), indicó una correlación Yusa, 2007); sin embargo, no existe una explicación positiva (Tabla 2). En bahía Yal el resultado de la clara al respecto. Toro et al. (2002) observaron este 521 Ciclo gonadal de Mytilus chilensis, en el sur de Chile

Figura 8. Mytilus chilensis. a) Volumen de la Fracción Gamética (VFG) para ovocitos previtelogénicos, vitelogénicos y maduros, b) el porcentaje de tejido interfolicular y otros tejidos (media + DE) en bahía Yal, Chile, desde octubre 2007 a junio de 2008. DE: desviación estándar. Figure 8. Mytilus chilensis. a) Gametic Volume Fraction (VFG) for pre-vitellogenic oocytes, vitellogenic oocytes and mature oocytes, b) percentage of inter-follicular connective tissues and other tissues (average ± SD) at Yal bay, Chile, between October 2007 and June 2008. SD: standard deviation.

Tabla 1. Promedio del índice gonadal (desviación estándar) de Mytilus chilensis para los cuatro estadios gametogénicos en las localidades estudiadas. Resumen del ANDEVA y prueba de Tukey. IG: índice gonadal. Table 1. Mean of the gonadal index (standard deviations in parentheses) of Mytilus chilensis for the four gametogenics states at the localities studied. ANDEVA summary and the Tukey’s test. IG: gonadal index.

ANDEVA Localidades Estado gametogénico Promedio del IG (%) Tukey F P Maduro 26,38 (5,39) A Desove 22,51 (4,26) B Chaihuín 5,531 0,001 Postdesove 22,47 (5,32) B En desarrollo 21,66 (5,33) B Desove 24,17 (4,64) A Postdesove 22,57 (4,84) A bahía Yal 5,445 0,002 Maduro 20,33 (4,65) B En desarrollo 20,32 (5,10) B

Lat. Am. J. Aquat. Res. 522

Tabla 2. Resultado del análisis de regresión entre el porcentaje de ovocitos maduros (% OM) y el índice gonadal (% IG) de Mytilus chilensis en las áreas de estudio. Table 2. Results of the regression analyses between the percentages of mature oocytes (% OM) and the gonadal index (% IG) of Mytilus chilensis in the study areas.

Localidad Ecuación de regresión R P Chaihuín % IG = 19,82 + 0,26 % OM 0,56 0,000 Yal bay % IG = 18,96 + 0,06 % OM 0,15 0,000 fenómeno en poblaciones de Mytilus trossulus e y 7a). El primero de ellos se observó a fines de híbridos (M. trossulus x M. edulis) en la costa de octubre (2007) y el segundo, entre febrero y marzo Newfoundland. Estos autores proponen que este (2008) cuando la temperatura del agua fue de 12,3° y fenómeno, se debería al tipo de herencia genética 14,4°C respectivamente (Fig. 2a). En los ejemplares materna (Kenchington et al., 2002), aunque no se ha de M. chilensis prevenientes de bahía Yal se descrito evidencia de cromosomas sexuales en identificaron cuatro desoves simultáneos (sincronía mitílidos (Ahmed & Sparks, 1970; Zouros et al., sexual) (Figs. 6 y 8a) durante enero (alta magnitud), 1994). Por otra parte, en la población de bahía Yal la marzo, abril y junio de 2008, coincidente con la proporción entre sexos no presentó una desviación disminución de temperatura del agua (Fig. 2b). Los significativa, lo cual coincide con los resultados resultados de López (1975) en el estero de Castro y descritos en el trabajo de Toro et al. (2002) con Winter et al. (1984) en Yaldad (Chiloé), indicaron Mytilus edulis del hemisferio norte. presencia de desoves en primavera-verano, aunque Los resultados estadísticos e histológicos permiten nuestros resultados en bahía Yal (Chiloé), muestran concluir que el índice gonadal no es un indicador desoves principalmente otoñales e inclusive apropiado del ciclo gonadal y de desoves para M. invernales, información no registrada previamente en chilensis (Tabla 1). El promedio del IG para cada la literatura para esta especie. En mitílidos los desoves estadio gametogénico fluctúo para ambas poblaciones. se relacionaron con las alzas en las concentraciones de En la población Chaihuín, los mayores valores del IG alimento (Thorarinsdóttir & Gunnarsson, 2003) y por representan individuos maduros, sin embargo, en tener larvas planctotróficas que pueden mantenerse bahía Yal los valores mayores corresponden a hasta 45 días en la columna de agua (Toro & Sastre, individuos en desove (Tabla 1). El IG puede ser 1995; Toro et al., 2004). Los desoves no simultáneos alterado por factores tales como la cantidad de (asincronía) observados principalmente en hembras, alimento ingerido previo al muestreo, período de en ambas localidades, se podrían atribuir a inanición o cantidad de agua presente en las gónadas. comportamientos reproductivos individuales, provo- Estos factores producen variaciones en el peso de la cados presumiblemente por cambios en el medio, que gónada y/o en el peso corporal obteniendo valores no pueden ser asociados a la realidad reproductiva de incorrectos que no proporcionan información la población. fidedigna. Por lo anterior, Devlaming et al. (1982) En el periodo muestreado se encontraron propusieron la utilización del peso seco para obtener diferencias en el ciclo gonadal entre ambas el IG y así acercarse a la realidad gametogénica. Sin poblaciones (Figs. 5 y 6). Avellanal et al. (2002) embargo, para otras especies de mitílidos, la obtención atribuyeron estas diferencias a un efecto latitudinal, del IG fresco si puede indicar desoves (Jaramillo & como consecuencia de diversos factores, Navarro, 1995; Oyarzún et al., 2010). Al relacionar principalmente, ambientales. Las variaciones en las estadísticamente las variables ovocitos maduros e IG corrientes de las aguas, temperatura, salinidad, los resultados difieren entre una localidad y otra fotoperíodo y oferta alimenticia son los más (Tabla 2), sugiriendo que el IG no indica la condición mencionados (Ropes, 1968; Sastry, 1979; Manzi et al., gametogénica del ejemplar ni tampoco eventuales 1985; Urban & Campos, 1994; Thorarinsdóttir & desoves, sino solo variaciones del peso gonadal o Gunnarsson, 2003). Otra fuente de variación en los corporal para esta especie. ciclos gonadales de poblaciones de mitílidos es la De acuerdo a los análisis histológicos de tipo composición genotípica de los individuos que cualitativo y cuantitativo en las gónadas de M. componen una población (Hilbish & Zimmerman, chilensis, se puede inferir que la población de 1988). Chaihuín presentó dos eventos de emisión gamética en Los resultados obtenidos respecto a los periodos de forma simultánea en ambos sexos (sincronía) (Figs. 5 desove permiten sugerir que se debería revisar la 523 Ciclo gonadal de Mytilus chilensis, en el sur de Chile

disposición promulgada para el periodo de veda AGRADECIMIENTOS biológica de M. chilensis, ya que no se cumpliría con el objetivo de no extraer especimenes maduros, debido Los autores agradecen al Instituto de Embriología de a que los choritos de las poblaciones estudiadas la Universidad Austral de Chile por su apoyo y maduran antes del periodo de veda actual (Figs. 5 y 6), asistencia en la técnica estereométrica e histológica. A principalmente en octubre. Es necesario realizar más Valentín Peña por su asesoría en el proceso estudios reproductivos de esta especie, considerando histológico, a Marcela Riveros por su ayuda en el una mayor escala espacial (latitudinal), para así tener procesamiento de las muestras y al Servicio una información más completa acerca de posibles Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile diferencias latitudinales en los desoves y de esta forma (SHOA) por facilitar los datos de temperatura. Este poder realizar un replanteamiento de esta medida de trabajo fue financiado por los proyectos FONDECYT manejo. Esto es importante si se considera que uno de 1050848, 1101007 y 1095061. los principales problemas de la mitilicultura es precisamente la variabilidad anual en la captación de REFERENCIAS semillas (Bagnara & Maltrain, 2008). En base a estos resultados y a la escasa literatura Ahmed, M. & A.K. Sparks. 1970. Chromosome number, científica en este tema (Jaramillo, 2001; Oyarzún et structure and autosomal polymorphism in the marine al., 2010), se puede inferir que el método más mussels Mytilus edulis and Mytilus californianus. apropiado para determinar el evento reproductivo de Biol. Bull., 138: 1-13. desove en M. chilensis es mediante la obtención del Alfaro, A.C., A.G. Jeffs & S.H. Hooker. 2001. volumen de la fracción gamética, ya que permite una Reproductive behavior of the green-lipped mussel, correcta estimación del porcentaje de ovocitos Perna canaliculus, in northern New Zealand. Bull. maduros. Mar. Sci., 69(3): 1095-1108. En ambas localidades analizadas se observó que Arsenault, D.J. & J.H. Himmelman. 1998. Spawning of paralelo a la reducción porcentual de ovocitos the Iceland scallop (Chlamys islandica Muller, 1976) maduros, se produjo un aumento de los ovocitos in the northern gulf of St. Lawrence and its previtelogénicos y del tejido interfolicular o relationship to temperature and phytoplankton conjuntivo, alcanzando entre 15 y 70% de cobertura abundance. Veliger, 41: 180-185. gonadal (Figs. 7b y 8b). Al respecto, en la literatura se describe que sustancias como glucógenos y lípidos Avellanal, M.H., E. Jaramillo, E. Clasing, P. Quijon & H. neutros son almacenadas en células vesiculares y Contreras. 2002. Reproductive cycle of the bivalves adipogranulares o de Leydig (Galtsoff, 1964; Bayne et Ensis macha (Molina, 1782) (Solenidae), Tagelus al., 1982; Deleon et al., 1984; Gabbott & Peek, 1991), dombeii (Lamarck, 1818) (Solecurtidae), and Mulinia lo cual proporciona a la gónada la energía necesaria edulis (King, 1831) (Mactridae) in southern Chile. para su crecimiento en épocas de adversidad Veliger, 45(1): 33-44. energética. Esta acción de absorción se considera una Bagnara, M. & G. Maltrain. 2008. Descripción del sector adaptación que permite contrarrestar periodos de poco mitilicultor en la región de Los Lagos, Chile: alimento, para así producir la mayor cantidad de evolución y proyecciones. In: A. Lovatelli, A. Farías gametos de calidad (Mathieu & Lubet, 1993). & I. Uriarte (eds.). Estado actual del cultivo y manejo En el proceso de maduración de los gametos, se de moluscos bivalvos y su proyección futura: factores pudo observar un desfase en el desarrollo de los que afectan su sustentabilidad en América Latina. gametos femeninos respecto a los masculinos. Esta FAO, Puerto Montt, pp. 20-24. diferencia podría ser atribuida a que los procesos de Bahamondes, R.I. & J.E. Muñoz. 1998. Manual de ovogénesis y espermatogénesis tienen diferentes cultivo de mitílidos. Tecnoimprenta Color, Valdivia, requerimientos energéticos, siendo la esperma- 16 pp. togénesis un proceso menos complejo que la Barber, B.J. & N.J. Blake. 1991. Reproductive ovogénesis, que requiere menos tiempo y energía para physiology. In: S.E. Shumway (ed.). Scallops: la elaboración de gametos (Clark, 1978; Mackie, biology, ecology and aquaculture. Elsevier, Ams- 1984; Schroeder, 1987). No obstante, aunque existió terdam, pp. 377-428. sincronía en el desove en ambos sexos, la liberación Bayne, B.L., D.A. Brown, K. Burns, D.R. Dixon, A. gamética fue más prolongada en machos, Ivanovici, D.R. Livingstone, D.M. Lowe, M.N. posiblemente a consecuencia de que la esperma- Moore, A.R. Stebbing & J. Widdows. 1985. The togénesis es un proceso más rápido que la ovogénesis effects of stress and pollution on marine animals. y con mayor grado de recuperación (Calvo et al., Praeger, New York, 384 pp. 1998). Lat. Am. J. Aquat. Res. 524

Bayne, B.L., A. Bubel, P.A. Gabbott, D.R. Livingstone, Jaramillo, J.R., J.E. Winter, J. Valencia & A. Rivera. D.M. Lowe & M.N. Moore. 1982. Glycogen 1993. Gametogenic cycle of the Chiloe scallop utilization and gametogenesis in Mytilus edulis. Mar. (Chlamys amandi). J. Shellfish Res., 12(1): 59-64. Biol. Lett., 3: 89-105. Kenchington, E., B. MacDonald, L. Cao, D. Tsagkarakis Brattström, H. & A. Johanssen. 1983. Ecological and & E. Zouros. 2002. Genetics of mother-dependent sex regional zoogeography of the marine benthic fauna of ratio in blue mussels (Mytilus spp.) and implications Chile. Sarsia, 68: 289-339. for doubly uniparental inheritance of mitochondrial Calvo, J., E. Morriconi & P.M. Orlear. 1998. Estrategias DNA. Gen. Soc. Am., 161: 1579-1588. reproductivas de bivalvos y equinoideos. In: E.E. López, M.T., I. Rollieri, O. Aracena & E. Lozada. 1975. Boschi (ed.). El mar argentino y sus recursos Captación y crecimiento de Mytilus chilensis en pesqueros. Offset Vega, Mar del Plata, pp. 195-231. Putemún, Estero de Castro (Moll. Biv. Mytilidae). Clark, W.C. 1978. Hermaphroditism as a reproductive Bol. Soc. Biol. Concepción, 49: 87-97. strategy for metazoans; some correlated benefits. Lowe, D.M., M.N. Moore & B.L. Bayne. 1982. Aspect N.Z. J. Zool, 5: 769-780. of gametogenesis in the marine mussel Mytilus edulis Clasing, E., A. Oñate & H. Arriagada. 1998. Cultivo de L. J. Mar. Biol. Assoc. UK., 62: 133-145. choritos en Chile. Imprenta Universitaria, Valdivia, Macdonald, B.A. & R. Thompson, J. 1986. Influence of 36 pp. temperature and food availability on the ecological Day, R. & G. Quinn. 1989. Statistical comparisons of the energetics of the giant scallop Placopecten treatments after analysis of variance. Ecol. Monogr., magellanicus. Mar. Biol., 93: 37-48. 59: 430-460. Mackie, G. 1984. Bivalves. In: A. Tompa, N. Verdonk & Deleon, R.I., A.J. Pérez & F. García. 1984. Descripción J. Van den Biggelaar (eds.). The Mollusca. Academic morfológica y análisis histoquímico del tejido Press, New York, pp. 351-418. conjuntivo del ostión Crassostrea virginica (Gmelin). An. Esc. Nac. Cienc. Biol. (México), 28: 183-191. Malachowsky, M. 1988. The reproductive of the rock scallop Hinnites giganteus (Grey) in Humboldt Bay, Devlaming, V., G. Grossman & F. Chapman. 1982. On California. J. Shellfish Res., 7(3): 341-348. the use of the gonosomatic index. Comp. Biochem. Physiol, 73: 31-39. Manzi, J., M. Bobo & V. Burrell. 1985. Gametogenesis in a population of the hard clam, Mercenaria Gabbott, P.A. & K. Peek. 1991. Cellular biochemistry of mercenaria (Linnaeus), in North Santee Bay, South the mantle tissue of the mussel Mytilus edulis L. Carolina. Veliger, 28: 186-194. Aquaculture, 94: 165-176. Mathieu, M. & P. Lubet. 1993. Storage tissue Galtsoff, P.S. 1964. The American oyster Crassostrea metabolism and reproduction in marine bivalves a virginica Gmelin. Fish. Bull., 64: 1-480. brief review. Inv. Repr. Develop., 23: 123-129. Garrido, O. 1996. Biología comparada de la reproducción en molluscos bivalvos Mytilidae. Ph.D. Oyarzún, P.A., J.E. Toro, R. Jaramillo, R. Guiñez, C. Thesis, Universidad Austral de Chile, Valdivia, 129 Briones & M. Astorga. 2010. Análisis comparativo pp. del ciclo gametogénico de Perumytilus purpuratus (Lamarck, 1819) (Bivalvia: Mytilidae), en las Hernández, J.M. & L.E. González. 1976. Observaciones localidades de Taltal y Huasco, norte de Chile. Rev. sobre el comportamiento de mitílidos chilenos en cul- Biol. Mar. Oceanogr., 45(1): 43-58. tivo suspendido. I chorito (Mytilus chilensis), Hupe, 1854. Inv. Pesq. Chile, 22: 1-50. Ropes, J. 1968. Reproductive cycle of the surf clam Spisula solidisima in offshore New Jersey. Biol. Hilbish, T.J. & K.M. Zimmerman. 1988. Genetic and Bull., 135: 349-365. nutritional control of the gametogenic cycle in Mytilus edulis. Mar. Biol., 98: 223-228. Sastry, A.N. 1979. Pelecypoda (excluding Ostreidae). In: Humason, G.L. 1962. Animal tissue techniques. Freeman A.C. Giese & J.S. Pearse (eds.). Reproduction of & Company, San Francisco, 468 pp. marine invertebrates. Academic Press, New York, pp. 113-292. Jaramillo, J.R. 2001. The effect of a seasonal pulse of sinking phytodetritus on two benthic deposit-feeding Schroeder, P.C. 1987. Endogenous control of gameto- species, Yoldia hyperborea and Ctenodiscus genesis. In: A.C. Giese & J.S. Pearse (eds.). crispatus. Ph.D. Thesis, University of Newfoundland, Reproduction of marine invertebrates. Blackwell Newfoundland, 116 pp. Scientific, California, pp. 180-251. Jaramillo, J.R. & J.M. Navarro. 1995. Reproductive Seed, R. 1976. Ecology. In: B.L. Bayne (ed.). Marine cycle of the Chilean ribbed mussel Aulacomya ater mussels their ecology and physiology. University (Molina, 1782). J. Shellfish Res., 14(1): 165-171. Press, Cambridge, pp. 13-66. 525 Ciclo gonadal de Mytilus chilensis, en el sur de Chile

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Research Article

Metales pesados en el riñón del delfín franciscana, Pontoporia blainvillei (Cetacea: Pontoporiidae) y su relación con parámetros biológicos

María V. Panebianco1, María F. Negri1, Sandra E. Botté2, Jorge E. Marcovecchio2 & Humberto L. Cappozzo1,3 1Museo Argentino de Ciencias Naturales: Laboratorio de Ecología, comportamiento y mamíferos marinos (LECyMM), MACN/CONICET Avda. Ángel Gallardo 470, C1405DJR, Buenos Aires, Argentina 2Área de Oceanografía Química, IADO-CONICET, CC 804, 8000 Bahía Blanca, Argentina 3Centro de Estudios Biomédicos, Biotecnológicos, Ambientales y Diagnóstico (CEBBAD) Universidad Maimónides

RESUMEN. En este estudio se determinó los niveles de metales pesados (Cd, Pb, Zn, Cu, Cr y Ni) en el tejido renal del delfín franciscana, Pontoporia blainvillei, y se estableció la influencia de los parámetros ecológicos y biológicos sobre la bioacumulación de estos elementos. Se analizaron muestras de 38 ejemplares colectados entre 2004 y 2010 en el sur de Buenos Aires, Argentina. La edad de los animales y el estado de madurez sexual se determinaron por métodos histológicos, y los niveles de metales pesados por Espectrofotometría de Absorción Atómica. No se determinaron diferencias significativas para las concentraciones de Zn, Cu y Cd entre ambos sexos. Los niveles de Cd presentaron diferencias según el estado de madurez sexual y se relacionaron positivamente con la longitud, peso corporal y edad. Los niveles de Cd, Cu y Zn resultaron menores a los informados en estudios previos realizados en el norte de Buenos Aires y Uruguay. Palabras clave: elementos traza, Pontoporia blainvillei, madurez sexual, edad, condición corporal, sur de Argentina.

Heavy metals in kidney tissues of Franciscana dolphin, Pontoporia blainvillei (Cetacea: Pontoporiidae), and their relationship with biological parameters

ABSTRACT. Heavy metal (Cd, Pb, Zn, Cu, Cr,Ni) concentrations were determined in the kidney tissue of the Franciscana dolphin, Pontoporia blainvillei, and the influence of ecological and biological parameters on the bioaccumulation of these elements was established. Samples from 38 specimens, collected between 2004 and 2010 off southern Buenos Aires, Argentina, were analyzed. Histological methods were used to determine both the age and sexual maturity of the animals. Heavy metal concentrations were measured by atomic absorption spectrophotometry. No significant differences were found by sex for Zn, Cu, and Cd. However, Cd levels differed between maturity stages and were positively related to length, body weight, and age. The Cd, Cu, and Zn levels reported here in were lower than those included in previous studies done off northern Buenos Aires and Uruguay. Keywords: trace elements, Pontoporia blainvillei, sexual maturity, age, body condition, southern Argentina. ______Corresponding author: María Victoria Panebianco ([email protected])

INTRODUCCIÓN organismos a través de los sucesivos niveles tróficos (Monteiro-Neto et al., 2003). Entre los principales agentes contaminantes de Actualmente, se hace uso de organismos ambientes marino-costeros figuran los metales denominados centinelas, para evaluar el nivel de pesados (Gerpe et al., 2002; Das et al., 2003). Estos biodisponibilidad de los contaminantes en los ecosis- agentes tóxicos son tanto de origen urbano, industrial, temas, siendo de gran utilidad como indicadores de la agrícola-ganadero y natural. Aún en baja concen- calidad ambiental, entre ellos se encuentran los tración perduran en el ambiente, se distribuyen en las mamíferos marinos y en particular los pequeños redes tróficas y se acumulan en los tejidos de los cetáceos (Lailson-Brito et al., 2008; Marcovecchio et 527 Metales pesados en el riñón del delfín franciscana, Pontoporia blainvillei

al., 1990). La concentración de contaminantes en los (Perkin-Elmer 2380). A fin de cumplir con los tejidos de éstos organismos centinelas refleja la estándares de calidad analítica se utilizaron dos disponibilidad de metales para otros organismos, réplicas y Material de Referencia Certificado (harina mientras que la mayor concentración encontrada en de tejido de mejillón, NIES No6) provistos por el los órganos hace posible el uso de los límites de Instituto Nacional de Estudios Ambientales (NIES), detección existentes en la actualidad (Beeby, 2001; Tsukuba (Japón). Para todos los metales pesados Lailson-Brito et al., 2008). analizados se obtuvieron los siguientes porcentajes de Entre los posibles centinelas se encuentra la recuperación Cd: 92,4-98,7%, Cr: 95,3-99,8%, Zn: franciscana, Pontoporia blainvillei (Gervais & 96,5-102,3%, Ni: sin datos. D’Orvigny, 1844), este es un pequeño cetáceo que Los valores de concentración menores a los límites habita ambientes marinos y estuariales, su distribución de detección del método (LDM) fueron reemplazados en aguas del océano Atlántico sudoccidental, abarca por la mitad del valor de dicho límite con fines desde el Estado de Espírito Santo, Brasil (18°25'S) estadísticos. Mientras que aquellos metales con más (Siciliano, 1994) hasta la provincia de Chubut, del 40% de sus valores de concentración por debajo Argentina (41°09'S) (Crespo et al., 1998). Cabe del LDM no fueron incluidos en los análisis destacar que la especie fue recientemente clasificada estadísticos. Los valores LDM (determinados experi- por la IUCN como “vulnerable” (IUCN, 2008) y mentalmente) fueron, Cd: 0,41, Pb: 1,20, Cu: 2,17 Zn: teniendo en consideración tanto su posición en las 1,83, Cr: 1,02, Ni: 2,21 µg g-1. Los coeficientes de redes tróficas del océano (predador de alto nivel) variación entre las réplicas estuvieron entre rangos como sus hábitos costeros (Pinedo et al., 1989), podría aceptables para el método utilizado (25-35%). La ser considerada como una especie apropiada para madurez sexual y la edad se determinaron a partir de estudios ambientales. técnicas histológicas. Para la determinación de la edad El objetivo del presente trabajo fue determinar los se extrajeron dientes de cada especimen que se fijaron niveles de metales pesados (Zn, Cd, Pb, Cu, Cr y Ni) en solución de formaldehido al 10%. La edad se en el tejido renal de la franciscana que habita la costa determinó mediante el conteo de los grupos de capas del sur de Buenos Aires (Argentina), y establecer si de crecimiento (GLGs, de sus siglas en inglés growth- los parámetros ecológicos y biológicos (sexo, edad, layers groups), según el protocolo de Pinedo & Hohn estado de madurez sexual y localidad) influyen sobre (2000) con modificaciones ad-hoc. Únicamente las la acumulación de estos elementos en el tejido láminas centrales y con mejor contraste fueron estudiado. utilizadas para la lectura de los grupos de líneas de crecimiento, tanto en la dentina como en el cemento. MATERIALES Y MÉTODOS Se consideró que un GLG corresponde a un año de edad (Pinedo & Hohn, 2000). Se tomaron muestras de 38 ejemplares provenientes de Para la determinación del estado de madurez la captura accidental en redes de pesca de la flota costera artesanal que operó en la costa bonaerense, sexual, las gónadas fueron extraídas, pesadas y particularmente en las localidades de Necochea medidas. Luego de la extracción se fijaron en solución (38°37'S, 58°50'W), Claromecó (38º51'S, 60º04'W), de formaldehido al 10%. A continuación se fragmentó Monte Hermoso (38°59'S, 61°15'W) y Bahía Blanca una sección transversal de aproximadamente 1 cm de (38°44'S, 62°14'W), entre 2004 y 2010 (Fig. 1). Previo espesor, la misma fue embebida en Histoplast®, a la disección, se determinó el sexo y se tomaron seccionada en cortes de 4 µm de espesor y teñida con medidas de longitud y peso siguiendo los criterios hematoxilina y eosina. La determinación del estado de utilizados por Norris (1961). madurez sexual se realizó según los criterios de Hohn et al. (1985) y Harrison & Brownell (1971). A continuación, se procedió con las disecciones pertinentes y con la toma de las muestras de tejido El índice relativo de condición corporal o Kn (Le renal, utilizando bisturí de acero inoxidable y Cren, 1951) se determinó según la siguiente ecuación: conservándolas a -20ºC en bolsas de polietileno. Para Kn = Po/Pe la determinación analítica de los metales pesados seleccionados (Cd, Cu, Cr, Ni, Pb y Zn), se realizó una donde: Po = Peso corporal medido (kg) y Pe = Peso mineralización del tejido (sub-muestra de 600 ± 0,1 corporal estimado (kg) mg) en un medio con una mezcla de ácidos fuertes La variable Pe se obtuvo de la curva longitud (nítrico - perclórico) a temperatura controlada estándar-peso corporal a partir de las medidas de (Marcovecchio & Ferrer, 2005). El método analítico delfines recolectados en las áreas de muestreo (datos seleccionado fue espectroscopia de absorción atómica no publicados). Lat. Am. J. Aquat. Res. 528

Figura 1. Localidades muestreadas a lo largo de la costa sur de la provincia de Buenos Aire. Figure 1. Sampling localities along the southern coast of Buenos Aires Province.

Todos los análisis estadísticos sobre las variables Se estimó el índice de condición (Kn) para evaluar analizadas se realizaron usando el programa Statistica el estado general de los delfines. La relación entre las 7.0 (Statsoft, Inc.). Se evaluó la normalidad de la concentraciones de metales con la edad, talla y peso distribución de los datos y la homogeneidad de corporal se analizó a través de la prueba de rangos de varianza a través de las pruebas de Shapiro-Wilk y de Spearman (rs). La relación longitud estándar-peso Levene, respectivamente. Cuando los supuestos no se corporal para delfines franciscana quedó representada cumplieron se realizaron pruebas estadísticas no mediante la siguiente función potencial: Peso corporal paramétricas. La prueba de Mann-Whitney se aplicó (kg) = 0,0004 * Longitud estándar (cm) 2,3012 (r2 = para evaluar la existencia de diferencias significativas 0,84; P < 0,001; n = 67). Se consideró como nivel de para los metales pesados entre ambos sexos. significancia estadística P ≤ 0,05 para todas las Para evaluar el efecto de la edad sobre la pruebas realizadas. concentración de metales, las franciscanas se divi- dieron en tres grupos de edad; el primer grupo RESULTADOS correspondió al período comprendido entre el nacimiento y el destete (≥ 0-1 año), el segundo grupo Los valores de los parámetros estadísticos obtenidos comprendió animales de 2 a 4 años y el tercero los ≥ 5 para la longitud, peso, edad, Kn y metales pesados años. La concentración de metales por grupo de edad analizados (Cd, Cu y Zn) se indican en la Tabla 1. Se se comparó por la prueba de Kruskal-Wallis ANOVA. detectó presencia de Zn en el 100% de los ejemplares Por la misma prueba se compararon los valores (22,50 ± 4,78 μg g-1), de Cd en el 81,1% (5,72 ± 7,56 medios de concentración de cada metal según los μg g-1) y Cu en el 81,8% (4,52 ± 3,62 μg g-1). Sin estados de madurez sexual (neonatos (NN), inmaduros embargo, Cr, Ni y Pb no fueron incluidos en los (I) y maduros (M)). análisis estadísticos debido a la baja cantidad de 529 Metales pesados en el riñón del delfín franciscana, Pontoporia blainvillei

Tabla 1. Estadística descriptiva de los parámetros biológicos, índice de condición corporal (Kn) y de la concentración de los metales pesados analizados. Se indica el número de individuos analizados (n), media, mediana, rango y desviación estándar (DE). Table 1. Descriptive statistic of biological parameters, body condition index (Kn) and heavy metals concentration. It is shown the sampler number (n), mean, median and standard deviation (DE).

n Media Mediana Rango DE Edad (años) 35 2,91 2,00 0,00 - 13,00 2,69 Talla (cm) 38 115,97 114,20 78,70 - 160,50 19,29 Peso (kg) 38 20,90 19,80 5,80 - 52,00 8,67 Kn 38 0,89 0,88 0,52 - 1,30 0,17 Cd (µg g-1) 37 5,72 2,99 0,20 - 29,85 7,56 Cu (µg g-1) 33 4,52 3,31 1,08 - 15,22 3,62 Zn (µg g-1) 36 22,50 20,90 12,17 - 34,92 4,78 concentraciones detectadas (0%, 5,3% y 31,6% Los valores de Kn estimados confirmaron la respectivamente). condición corporal óptima de los ejemplares debido a El nivel más de alto de Zn fue 34,92 ± 1,61 μg g-1 que todos presentaron valores cercanos a la unidad medido para un individuo neonato de Claromecó. (Tabla 1). Mientras que para el Cd, éste fue de 29,85 ± 1,88 μg g-1 y perteneció a un ejemplar inmaduro proveniente DISCUSIÓN de Bahía Blanca. La concentración de Cu más alta -1 (15,22 ± 1,73 μg g ) se encontró en un macho maduro La estimación de edad y estado de madurez sexual, así de 5 años de edad proveniente de Monte Hermoso. como también el sexo e índice de condición No se encontró diferencias significativas según el evaluados, fueron obtenidos según métodos sexo ni entre las localidades estudiadas. En estandarizados para obtener información comparable contraposición, hubo diferencias significativas según con los datos aportados por la bibliografía existente. el estado de madurez sexual para el Cd (Kruskal- Asimismo, como fue señalado por Shaughnessy Wallis; NN-M P = 0,003; I-M P = 0,02), siendo la (1993), los residuos de los contaminantes ambientales concentración en los neonatos significativamente son acumulados y metabolizados diferencialmente menor que en los individuos inmaduros y maduros dependiendo del sexo, edad y estado de madurez en (Tabla 2). que los organismos se encuentren, así como también Al igual que con el estado de madurez sexual, el dependen de factores como la condición de salud y Cd fue influenciado por la edad y el tamaño de los dieta (Aguilar & Borrell, 1990), de aquí se desprende ejemplares; siendo menor su nivel en los primeros la importancia de obtener información sobre la historia de vida de cada ejemplar analizado. años y aumentó hacia la vejez (Spearman; edad: rs = 0,76, P ≤ 0,01; talla: rs= 0,66; P ≤ 0,01). El primer El valor de los resultados obtenidos se vincula con grupo de edad presentó valores significativamente la escasa información sobre la presencia de menores que los otros grupos de edad (Kruskal- contaminantes ambientales en el sur de la costa Wallis; Grupo 1-2 P ≤ 0,01 y Grupo 1-3 P ≤ 0,01), bonaerense, donde habita la población de franciscana mientras que no hubo diferencias significativas entre más austral de su distribución, que sufre el impacto de los grupos 2 y 3. la captura accidental. Los trabajos previos relacio- Para el caso del Zn y Cu, no se encontraron nados con el tema analizado se limitan a aquellos que diferencias entre los grupos de madurez ni de edad, sin abarcan las poblaciones de Brasil (Estados de Rio de embargo el Cu se relacionó de forma débilmente Janeiro, São Paulo, Paraná y Rio Grande do Sul) y el inversa con la edad (Spearman; edad: rs = -0,44; P = norte de Buenos Aires (San Clemente del Tuyu y 0,02). Cabo San Antonio). Con respecto a las correlaciones entre los metales Los mamíferos marinos usualmente no presentan analizados en riñón, se verificó una relación diferencias en la concentración de elementos traza significativamente negativa entre el Cd y Cu relacionada con el sexo (O’Shea, 1999), hecho que fue (Spearman; rs = -0,37; P = 0,04). verificado para el delfín franciscana tanto en este Lat. Am. J. Aquat. Res. 530

Tabla 2. Estadística descriptiva de los niveles de metales pasados detectables según el estado de madurez sexual y grupo de edad. n: número de individuos, DE: desviación estándar. Table 2. Descriptive statistic of heavy metals levels detectable by stage of sexual maturity and age group. n: individual number, DE: standard deviation.

-1 Metales Concentración (µg g ) en peso fresco pesados n Media Mediana DE Cd 4 0,74 0,20 1,07 Cu Neonatos 5 5,71 5,82 1,96 Zn 4 20,37 20,07 1,12 Cd 24 4,46 1,53 6,67 Grupos de Cu Inmaduros 21 3,91 3,20 2,28 madurez sexual Zn 24 22,84 22,42 5,24 Cd 9 11,32 10,61 8,75 Cu Maduros 7 5,38 2,89 5,36 Zn 8 22,54 20,46 4,52 Cd 15 0,90 0,52 0,87 Cu 1 (≥ 0 - ≤ 2 años) 11 5,00 3,71 3,04 Zn 15 22,6 20,73 4,82 Cd 13 6,22 3,37 6,10 Grupos de Cu 2 (> 2 - ≤ 4 años) 12 3,89 2,89 3,50 edad Zn 13 21,17 20,74 4,64 Cd 7 11,14 12,21 8,65 Cu 3 (≥ 5 años) 5 5,53 3,30 5,92 Zn 6 23,08 22,39 4,75 estudio como en estudios previos realizados en autores propusieron que dicha inconsistencia se Argentina (Gerpe et al., 2002), Uruguay (Foglia, debería tanto a diferencias en el metabolismo, como 2008) y Brasil (Lailson-Brito et al., 2002). Sin en las concentraciones de estos elementos explicados embargo, se determinó que hubo influencia del estado por la dieta de las diferentes especies. de madurez sexual y la edad sobre la concentración de A medida que las franciscanas se desarrollan y estos elementos en el riñón. sustituyen el alimento materno por presas sólidas, se Tanto la edad como el estado de madurez sexual observó un cambio significativo en la concentración estuvieron altamente relacionados con la talla y peso de Cd en el riñón. Esto se vio reflejado en la de los ejemplares, y afectaron significativamente los diferencia en los niveles de Cd entre el grupo de edad niveles de Cd, evidenciándose su acumulación en el 1 y los otros dos grupos, donde el primero contenía riñón. Resultados similares fueron obtenidos para cuatro individuos neonatos cuyos estómagos solo Pontoporia blainvillei por Gerpe et al. (2002) y Foglia contenían leche (Paso-Viola et al. resultados no (2008). Sin embargo, Lailson-Brito et al. (2000) y publicados) y en los cuales no se encontraron valores Seixas et al. (2007) no encontraron esta relación en detectables de Cd (Tabla 2). franciscanas procedentes de Brasil. Existen antecedentes sobre la presencia o ausencia de la Para el Zn y Cu se puede inferir, a partir de los relación en cuestión, por ejemplo, Kunito et al. (2004) resultados obtenidos, que sus concentraciones en el encontraron una relación significativa y negativa, riñón varían en forma independiente de la edad y entre el Cu y Zn y la edad para Stenella coeruleoalba longitud, de manera similar a lo informado por otros en hígado, mientras que Kunito et al. (2002), no autores para la misma especie en el Atlántico Sur encontraron dicha relación en la ballena minke. Los (Lailson-Brito et al. 2002, Tabla 2). 531 Metales pesados en el riñón del delfín franciscana, Pontoporia blainvillei

Estudios previos han informado que el Cu está Los niveles de Zn obtenidos en este estudio presente en individuos neonatos y es asimilado por los resultaron considerablemente menores a los infor- individuos durante la gestación (Law et al., 1992; mados por Marcovecchio et al. (1990) (Student; t = Wood & Van-Vleet, 1996). Adicionalmente, estos 13,25; df = 36; P ≤ 0,001), pero estuvieron más autores encontraron una disminución en la cercanos a los obtenidos por Seixas et al. (2007) concentración de Cu durante el primer año de vida, (Student; t = 0,07; df = 65; P = 0,95), en franciscanas seguida por un mantenimiento a lo largo de su vida. procedentes de Rio de Janeiro. Esto último resultó en concordancia con la tendencia Un patrón similar se encontró para el Cu, donde las encontrada de Cu con la edad en el presente estudio. concentraciones estimadas en este trabajo resultaron La ausencia de diferencias significativas entre los significativamente menores a aquellas señaladas por grupos de madurez y edad, discrepando con lo Marcovecchio et al. (1990) (Student; t = 3,72; df = 33; informado en estudios previos, se podría deber a que P ≤ 0,001) y similares a las encontradas por Seixas et la gran variación intraespecífica de las concen- al. (2007) (Student; t = 0,18; df = 46; P = 0,85). traciones (Aguilar et al., 1999) enmascara las posibles Los niveles de Cr, Ni y Pb presentes en tejido diferencias presentes, que se hace evidente al renal, no fueron detectables con el método analítico comparar los valores de media y mediana (Tabla 2). utilizado y además no fue posible encontrar Al considerar sólo en los valores de las medianas se información previa para esta especie. Por lo tanto, observó el patrón propuesto por Law et al. (1992) y estos son los primeros resultados que se obtienen para Wood & Van-Vleet (1996). la especie, a partir de ejemplares procedentes de la La concentración renal media de Cd resultó similar costa sur de Buenos Aires. En función de las bajas a aquellas informadas en un trabajo realizado en la concentración determinadas se sugiere que estos costa de Brasil (Seixas et al., 2007, Tabla 3) y Mar del últimos metales se acumularían en el riñón del delfín Plata, (Marcovecchio et al., 1990), donde se franciscana, pero en concentraciones inferiores al analizaron ejemplares de delfín franciscana (Student; límite de detección del método. Brasil: t = 0,93; df = 66; P = 0,35; Mar del Plata: t = Si bien los especímenes estudiados presentaron 0,77; df = 37; P = 0,44). No obstante, los valores aquí baja concentraciones de metales pesados en relación a encontrados resultaron marginalmente menores a los las poblaciones de otras áreas geográficas, este trabajo informados por Foglia (2008) (Student; t = 1,91, df = en conjunto con investigaciones precedentes indica un 50, P = 0,06) para la costa uruguaya y por Gerpe et al. estado crónico de contaminación. Entre los efectos (2002) en franciscanas procedentes de Mar del Plata y que estos elementos pueden producir a largo plazo, en Bahía Samborombón, Buenos Aires.

Tabla 3. Revisión bibliográfica de los niveles de metales pesados en el riñón en el rango de distribución del delfín franciscana. n: número de individuos, DE: desviación estándar. Table 3. Literature review of heavy metals levels in kidney throughout the franciscana dolphin distribution. n: individual number, DE: standard deviation.

Metales Concentración (µg g-1) en peso fresco Área n pesados Rango Media DE Referencia Cd 2 9,90 3,90 Zn NBA 2 79,40 21,40 Marcovecchio et al. (1990) Cu 2 14,00 4,90 Cd 18 0,24 - 6,70 NBA Gerpe et al. (2002) Zn 18 2,11 - 15,48 Cd 37 Nd - 29,85 5,72 7,56 Cu SBA 33 Nd - 15,22 4,52 3,62 presente estudio Zn 36 12,17 - 34,92 22,50 4,78 Cd U 15 1,92 1,84 Foglia (2008) Cd 15 Nd - 1,20 0,28 0,32 Zn RJ 15 11,00 - 49,00 22,66 9,51 Lailson-Brito et al. (2002) Cu 15 4,72 3,80 Cd RJ-RG 31 4,40 2,40 Seixas et al. (2007) NBA: norte de Buenos Aires, SBA: sur de Buenos Aires, U: Uruguay, RJ: Rio de Janeiro, RG: Rio Grande do Sul. Lat. Am. J. Aquat. Res. 532

uno de los principales órganos de detoxificación, se Bossart, M. Fournier & T.J. O'shea (eds.). Toxicology puede enumerar la alteración de la tasa en que los of marine mammals. Taylor & Francis, London, pp. elementos tóxicos son metabolizados y excretados 135-167. (Aguilar et al., 1999). Por esta razón, se propone Foglia, M. 2008. Niveles de mercurio y cadmio en realizar estudios de histopatología sobre aquellos franciscana Pontoporia blainvillei, a lo largo de la tejidos más afectados a fin de evaluar posibles efectos costa uruguaya. Tesis de Grado, Universidad de la subletales sobre los tejidos. República, Montevideo, 55 pp. Gerpe, M.S., D.H. Rodriguez, V.J. Moreno, R.O. Bastida AGRADECIMIENTOS & J.E.A. Moreno. 2002. Accumulation of heavy metals in the franciscana (Pontoporia blainvillei) La realización de este trabajo fue posible gracias a la from Buenos Aires Province, Argentina. Lat. Am. J. desinteresada colaboración de pescadores artesanales Aquat. Mamm., 1: 95-106. de las localidades de Necochea, Claromecó, Monte Harrison, R.J. & R.L. Brownell Jr. 1971. The gonads of Hermoso y Bahía Blanca. Agradecemos a los técnicos the South American dolphins, Inia geoffrensis, del IADO, M.N. Chiarello y J. Arlenghi, por su Pontoporia blainvillei and Sotalia fluviatilis. J. asistencia durante la extracción y lectura de los Mamm., 52: 413-419. metales y a los técnicos K. Arias y L. Nogueira Hohn, A.A., S.J.S. Chiver & J. Barlow. 1985. Repro- (EHPQ, MACN/CONICET). Así como también a los uctive maturity and seasonality of male Spotted guardaparques A. Areco y M. Sotelo, y a la dolphins, Stenella attenuata, in the eastern tropical coordinadora de gestión M.V. Massola de la Reserva Pacific. Mar. Mamm. Sci., 1: 273-293. de Usos Múltiples Bahía Blanca, Bahía Falsa y Bahía International Union for Conservation of Nature (IUCN). Verde (Pcia Bs. As) por su continua colaboración 2008. Pontoporia blainvillei. IUCN Red list of durante las campañas de muestreo. Agradecemos la threatened Species. . lectura crítica del manuscrito al Dr. A. Arias (IADO). Kunito, T., S. Nakamura, T. Ikemoto, Y. Anan, R. P. Penchaszadeh (MACN/CONICET; FCE y N, UBA) Kubota, S.Tanabe, F.C.W. Rosas, G. Fillmann & (CONICET, FCEN), C. Ituarte (MACN-CONICET), J.W. Readman. 2004. Concentration and subcellular P. Faillace (CONICET), R. Bernabeu (FM, distribution of trace elements in liver of small UBA/CONICET) M.N. Paso-Viola (LEC y MM, cetaceans incidentally caught along the Brazilian MACN/CONICET), J.I. Túnez (UNLu, CONICET), I. coast. Mar. Poll. Bull., 49: 574-587. Cáceres-Saez (LEC y MM, MACN/CONICET) y G.J. Kunito, T., I. Watanabe, G.Yasunaga, Y. Fujise & S. Miano, gracias por su apoyo. El proyecto fue Tanabe. 2002. Using trace elements in skin to financiado por subsidios otorgados por la Universidad discriminate the populations of minke whales in de Valencia, España (HLC), Fundación Antorchas, southern hemisphere. Mar. Environ. Res., 53: 175-97. Argentina (HLC), Yaqu-Pacha, Alemania (HLC), The Lailson-Brito, J.Jr, M.A.A. Azeredo, M.F.C. Saldanha, Society of Marine Mammalogy (MVP) y The M.A. Fernandez & F. Herms. 2000. Estudo Cetacean Society International (MVP). Lic. Adrián ecotoxicológico das concentrações de cádmio em Giacchino (Fundación de Historia Natural, Félix de tecidos de golfinhos (Cetacea, Delphinidae) de Azára). hábitos costeiros e oceânicos, de águas do estado do Rio de Janeiro. In: E.L.G. Espíndola, C.M.R.B. REFERENCIAS Paschoal, O. Rocha, M.B.C. Bohrer & A.L.O. Neto (eds.). Ecotoxicología: perspectivas para o Século Aguilar, A. & A. Borrell. 1990. Patterns of lipid content XXI, Editora Piaget, Viseu, pp. 183-197. and stratification in the blubber of fin whales Lailson-Brito, J.Jr., M.A.A. Azeredo, O. Malm, R.A. (Balaenoptera physalus). J. Mammal., 71: 544-554. Ramos, A.P.M. Di-Beneditto & M.F.C. Saldanha. Aguilar, A., A. Borrell & T. Pastor. 1999. Biological 2002. Trace metals in liver and kidney of the factors affecting variability of persistent pollutant franciscana, Pontoporia blainvillei, in the north coast levels in cetaceans. J. Cetacean Res. Manage., 1: 83- of Rio de Janeiro State, Brazil. Lat. Am. J. Aquat. 116. Mamm., 1: 107-114. Crespo, E.A., G. Harris & R. González. 1998. Group size W.R. Bastos, C.E. Azevedo-Silva, A.F. Azevedo, J.P.M. and distribution range of the franciscana, Pontoporia Torres Lailson-Brito, J.Jr., P.R. Dorneles, V.M.F. Da- blainvillei. Mar. Mamm. Sci., 14: 845-849. Silva, A.R. Martin & O. Malm. 2008. Dolphins as Das, K., V. Debacker, S. Pillet & J. Bouquegneau. 2003. indicators of micropollutant trophic flow in amazon Heavy metals in marine mammals. In: J.G. Vos, G.D. basin. Oecol. Bras., 12: 527-537, 533 Metales pesados en el riñón del delfín franciscana, Pontoporia blainvillei

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Received: 21 December 2010; Accepted: 9 October 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 534-543, 2011 Lat. Am. J. Aquat. Res. 534 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-13

Research Article

Enhancement of superoxide dismutase and catalase activity in juvenile brown shrimp, Farfantepenaeus californiensis (Holmes, 1900), fed β-1.3 glucan vitamin E, and β-carotene and infected with white spot syndrome virus

Rosario Pacheco1, Felipe Ascencio1, Martha Zarain2, Gracia Gómez1 & Ángel Campa1 1Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste (CIBNOR), Mar Bermejo 195 Colonia Playa Palo de Santa Rita, La Paz, Baja California Sur, 23096, México 2Centro de Ciencias de Sinaloa, Avenida de las Américas 2771 Norte Colonia Villa Universidad, Culiacán, Sinaloa 80010, México

ABSTRACT. The effect of dietary β-1.3-glucan, vitamin E, and β-carotene supplements in juvenile brown shrimp, Farfantepenaeus californiensis, inoculated with white spot syndrome virus (WSSV) was evaluated. Groups of 30 organisms (weighing 1 ± 0.5 g) were cultured in 60 L fiberglass tanks and fed daily with β-1.3- glucan (0.1%), vitamin E (0.01%), and β-carotene (0.01%) for 23 days; the specimens were then inoculated with WSSV. The antioxidant activity of the enzymes superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) were determined in the hepatopancreas and muscle at 0, 1, 6, 12, 24, and 48 h after inoculation. Shrimp fed with β- 1.3-glucan, vitamin E, and β-carotene significantly increased SOD activity in the hepatopancreas and muscle at 12 and 24 h post-infection, respectively. Shrimp fed with vitamin E and β-1.3-glucan registered an increment in SOD activity from 12 to 48 h post-infection. Shrimp fed with β-carotene increased SOD activity before infection with WSSV, and shrimp fed with β-1.3-glucan and vitamin E increased CAT activity, also before infection. The CAT activity response in shrimp muscle increased with respect to the control group for all treatments tested from 1 to 6 h after inoculation with WSSV. The highest antioxidant response was registered in shrimp fed with vitamin E. Juvenile shrimp fed with vitamin E and later inoculated with WSSV registered 100% mortality at 72 h, but shrimp fed with β-1.3-glucan and β-carotene showed greater resistance to WSSV, with mortality at 144 h post-infection. This study demonstrated the capacity of juvenile Farfantepenaeus californiensis fed β-1.3-glucan, vitamin E, or β-carotene to increase the antioxidant response before and after viral infection. Keywords: Farfantepenaeus californiensis, shrimp, WSSV, superoxide dismutase, catalase.

Incremento de la actividad superóxido dismutasa y catalasa en juveniles de camarón café Farfantepenaeus californiensis (Holmes, 1900) alimentados con β-1,3 glucano vitamina E y β-caroteno e infectados con el virus de la mancha blanca

RESUMEN. Se evaluó el efecto de β-1,3-glucano, vitamina E y β-caroteno en la dieta de juveniles de camarón café Farfantepenaeus californiensis inoculados con virus del síndrome de la mancha blanca (WSSV). Se colocaron grupos de 30 camarones (peso 1 ± 0,5 g) en contenedores de fibra de vidrio de 60 L y se alimentaron diariamente durante 23 días con β-1,3-glucano (0,1%), vitamina E (0,01%), y β-caroteno (0,01%) y posteriormente se inocularon con WSSV. Se determinó la actividad antioxidante de la enzima superóxido dismutasa (SOD) y catalasa (CAT) en hepatopáncreas y músculo a las 0, 1, 6, 12, 24 y 48 h después de la infección. Los grupos de camarones alimentados con los tratamientos incrementaron la actividad SOD en el hepatopáncreas y músculo a las 12 y 24 h después de la infección, respectivamente. Los juveniles tratados con vitamina E y β-1,3-glucano mantuvieron un incremento en la actividad SOD desde las 12 a 48 h post- infección. Los camarones alimentados con β-caroteno incrementaron la actividad de SOD antes de la infección con WSSV y los que fueron alimentados con β-1,3-glucano y vitamina E incrementaron la actividad CAT también antes de la infección. La actividad CAT en músculo se incrementó respecto al grupo control, con todos los grupos de camarones tratados desde 1 hasta 6 h posteriores a la inoculación con WSSV. La actividad antioxidante más alta se registró en los camarones alimentados con vitamina E. Los juveniles alimentados con vitamina E y posteriormente inoculados con WSSV, registraron 100% de mortalidad a las 72 h, pero los que fueron alimentados con β-1,3-glucano y β-caroteno resistieron la infección hasta las 144 h. Los resultados de 535 Antioxidant response in F. californiensis fed with dietary supplements and infected with WSSV

este estudio mostraron la capacidad de juveniles de Farfantepenaeus californiensis alimentados con β-1,3- glucano, vitamina E o β-caroteno, de incrementar la respuesta antioxidante antes y durante una infección viral. Palabras clave: Farfantepenaeus californiensis, camarón, WSSV, superóxido dismutasa, catalasa.

______Corresponding author: Ángel Campa ([email protected])

INTRODUCTION cytoplasm where the antioxidant catalase (CAT) reduce the hydrogen peroxide producing a new White spot syndrome virus (WSSV) infection is oxygen molecule and thereby detoxify ROS considered one of the most devastating diseases and is (Mohankumar & Ramasamy, 2006; Aguirre-Guzmán responsible for severe economic losses in shrimp et al., 2009). culture industry worldwide (Lightner, 1996). WSSV is The principal ROS molecules are: hydroxyl radical highly pathogenic and has a broad host range within - - (OH ), superoxide anion (O2 ), transition metals such decapods crustaceans, it has been found in at least 18 as iron and copper, nitric oxide (NO) and peroxynitrite cultured or wild penaeid shrimp species (Durand et (ONOO-) (Dormandy, 1983). Although, the ROS are al., 1997; Lightner et al., 1998) as well as copepods, crucial to normal biological processes, they can cause marine crabs, prawn and freshwater crabs, rotifer, direct cellular injury by including lipid and protein polychaete worms and some aquatic insect larvae peroxidation and damage to nucleic acid (Richard et species (Lo et al., 1996b; Flegel, 1997; Ramírez- al., 1990). Thus, there is a critical balance in cell Douriet et al., 2005; Escobedo-Bonilla et al., 2008). between ROS generation and antioxidant defense The brown shrimp, F. californiensis, is a commer- systems to protect themselves against free radical cially important fishery in México, and is being toxicity and to maintain the cellular homeostasis (Sies, studied as an alternative in tropical shrimp culture or 1991; Winston & Di Giulio, 1991; Livingstone, 2001). as an alternate culture during the winter season in These systems also include both enzymatic and Mexican northern regions, with extreme climate nonenzymatic components, where the enzymatic changes (Martínez-Córdova et al., 1998). system is comprised of superoxide dismutase (SOD), - Investigations on the antioxidant system in shrimp and CAT acting on O2 and H2O2, respectively have shown that WSSV infection causes oxidative (Halliwell & Gutteridge, 1996). The nonenzymatic stress by forming excessive amounts of reactive system includes small water-soluble molecules such as oxygen species (ROS) which are involved in vitamin C, as well as lipid-soluble molecules such as phagocytosis activation (Schwarz, 1996; Mohankumar carotenoids and vitamin E (Packer, 1991; Liu et al., & Ramasamy, 2006). The phagocytic process is the 2007). The shrimp antioxidant system can be activated main cellular defense reaction, and together with by exposure to different immunos-timulants as sodium humoral components, constitutes the first line of alginate (Cheng et al., 2005), zymosan A (Zhang et defense of crustaceans against infectious microor- al., 2008), lipopoly-saccharides (LPS), fucoidan, heat- ganism like bacteria, fungi and viruses (Soderhäll & killed Vibrio penaeicida (Campa-Córdova et al., Cerenius, 1992; Lee & Söderhäll, 2001). This process 2005). consists of chemotaxis, adherence, ingestion, pathogen The uses of immunostimulants, such as β-glucan, destruction, and exocytosis (Vargas-Albores & Yepiz- have been successfully applied to enhance resistance Plascencia, 1998). Phagocytic cells destroy the of fishes and crustaceans against bacterial and viral internalized organisms by two routes: (1) an aerobic infections (Chang et al., 2000, 2003). Previous studies process which will be described in detail herein have been demonstrated that shrimp fed with glucan subsequently, and (2) other anaerobic process that is diets increased activity of SOD than those of a glucan- attributed to the action of diverse microbicidal free group before challenge with pathogenic WSSV enzymes, such as lysozyme and low molecular weight and bacteria (Chang et al., 2003; Campa-Córdova et AMP (Nappi & Ottaviani, 2000). The aerobic process al., 2005). However, these studies only considered uses NADPH or NADH as an electron donor, and SOD and did not consider other antioxidants enzymes reduces an oxygen electron to form a radical such as CAT. The antioxidant activity is also superoxide ion. This radical in turn changes to reinforced by several molecules of nutritional interest hydrogen peroxide (H2O2) spontaneously or by the that are of a chemical structure compatible with the action of the superoxide dismutase (SOD), which can antioxidant properties found in vivo, such as pigments easily diffuse through the cell membranes into the and vitamins, which are also capable of modulating Lat. Am. J. Aquat. Res. 536

the cellular response to ROS (Muñiz-Rodríguez, Leyva, 2006) and 10 g kg-1 β-1.3-glucan (Chang et al., 2009). Vitamin E is considered the most important 2003). All ingredients were thoroughly mixed with antioxidant in extracellular fluids, since it is capable of cod liver oil and water was added to produce pellet of protecting polyunsaturated fatty acids from peroxi- 2 mm in diameter. Feed was dried at 30°C during 3 h. dation and it has the ability to scavenge oxygen- After drying, the diet was stored at -20°C in dark derived free radicals (Wang et al., 2006; Liu et al., plastic bags during the experiment. 2007). Likewise, carotenoids also improve antioxidant defense system (SOD and CAT), protecting the body Proximal analysis of the experimental diets against free radicals (Flores-Leyva, 2006). Additional The different diets were determined in triplicate benefits of carotenoids include provitamin A activity, moisture (AOAC, 1995, Nº 930.15), crude protein as well as enhancing immune response, reproduction, (AOAC, 1995, Nº 976.05), ether extract (AOAC, growth, maturation, photoprotection, and defense 1995, N° 920.39), crude fiber (AOAC, 1995, against hypoxic conditions common in pond cultures Nº 962.09), ash (AOAC, 1995, Nº 942.05) and gross of prawns (Lorenz, 1998). energy (cal g-1) in an adiabatic calorimeter (Parr The antioxidant effects of vitamins and carotenoids 1261). have poorly been evaluated in shrimp. In addition, antioxidant activity with immunostimulants, vitamins, Preparation of the WSSV stock solution and carotenoids in brown shrimp (F. californiensis) Viral extract was prepared following the protocol has not been previously evaluated, although it has described by Huang et al. (2001), using shrimp tail been shown to be beneficial in other species of muscle that tested positive for WSSV by PCR. shrimp. Thus, the present work was designed to Infected tissue was homogenized in TN buffer (Tris- evaluate the effects of dietary β-1.3-glucan, vitamin E HCl 10 mM, NaCl 400 mM, pH 7.4, 1:5 w/v) and and β-carotene supplementation on the antioxidant centrifuged at 5,500 x g for 20 min. The supernatant activity in muscle and hepatopancreas of F. was passed through a 0.45 μm-pore-size filter and then californiensis infected with WSSV. passed through a 0.2 μm-pore size syringe filter (Acrodisc, Pall, Port Washington, NY) to generate MATERIALS AND METHODS aliquots that were stored at -80°C until used. The results of preliminary experiments indicated that the Experimental animals optimal inoculums level of the WSSV stock solution Juvenile brown shrimp (F. californiensis) (1 ± 0.5 g) to induce 100% mortality within 72 h in juvenile F. were captured in Bahía de La Paz, Baja California Sur, californiensis through intramuscular injection was 20 México. Before the experiments, the animals were μL per shrimp. acclimated during 15 days in an aerated 1500 L fiberglass tank containing filtered (0.2 μm) seawater, Experimental protocol -1 salinity at 35 g L , pH 7.8, and the temperature was Groups of 30 shrimp were kept in 60 L fiberglass maintained at 25°C. Tank water was changed at the containers. The experiment was designed with four rate of 50% daily. Shrimp were fed ad libitum daily treatments in triplicate: (1) shrimp fed with basal diet with commercial feed (PIASA, 35% of protein level). without additives (control group); (2) shrimp fed with β-1.3-glucan (10 g kg-1); (3) shrimp fed with vitamin Diet preparation E (100 mg kg-1); (4) shrimp fed with β-carotene (100 The composition of the experimental diet is described mg kg-1). Shrimp were fed twice daily at 8:00 and in Table 1. The diets were prepared at the Aquatic 17:00 h during 23 days. At the end of the experimental Nutrition Laboratory of the Centro de Investigaciones feeding, shrimp from all treatments were injected Biológicas del Noroeste (CIBNOR), the formulation intramuscularly with 20 μL virus inoculum per was similar to that described by Villarreal et al. (2004) shrimp. Four randomly chosen shrimp per treatment for F. californiensis. The following were the were sampled at 0 (before inoculation), 1, 6, 12, 24 supplemental compounds used to formulate three experimental diets: β-1.3-glucan from Laminaria and 48 h post-inoculation and stored at -80°C until digitata (Sigma, Cat. Nº L-9634); dl-α-tocopheryl biochemical analysis. The experimental diets were acetate (vitamin E) (Sigma, Cat. Nº T-3376) and β- continued after the inoculation until the end of the carotene (Sigma, Cat. Nº C-9750). The immunos- experiment, and mortality percentage was determined timulants were supplemented separately to the test (López et al., 2003). Pleopods of sampled shrimp were diets at doses of 100 mg kg-1 vitamin E (Fernández- excised and placed in 1.5 mL microcentrifuge tubes Giménez et al., 2004), 100 mg kg-1 β-carotene (Flores- and stored at -20°C until WSSV diagnosis by PCR. 537 Antioxidant response in F. californiensis fed with dietary supplements and infected with WSSV

Table 1. Nutrimental composition of experimental diets. Tabla 1. Composición nutrimental de las dietas experimentales.

Ingredient (g/100 g diet) Control β-1.3-glucan β-carotene Vitamin E Fish meala 29.5 29.5 29.5 29.5 Wheat mealb 40.25 40.25 40.25 40.25 Soybean mealb 20.0 20.0 20.0 20.0 Cod fish oilb 2.46 2.46 2.46 2.46 Soybean lecithinb 1.5 1.5 1.5 1.5 Alginic acidc 2 2 2 2 Vitamin mixd 2.1 2.1 2.1 2.1 Dibasic sodium Fosfatec 1.2 1.2 1.2 1.2 Mineral mixd 0.5 0.5 0.5 0.5 Cholesterolc 0.5 0.5 0.5 0.5 β-1.3-glucanc 0.1 β-carotenec 0.01 Vitamin Ec 0.01 aTuna by-product meal (Productos Pesqueros de La Paz, BCS., México). bWheat meal, soybean meal and cod fish oil (Promotora Industrial de Acuasistemas, S.A. de C.V. La Paz, BCS., México) cFrom Sigma-aldrich, USA. dVitamin mix (composition mg kg-1): A (retinol): 0.516, B1 (thiamin): 150, B2(riboflavin): 100, pantothenic acid: 100, niacinamide (nicotinic acid): 300, B6 (pyridoxine): 50, folic acid: 20, B12 (cyanocobalamin): 0.1, biotin: 1.0, C (ascorbic acid): 0.09, D3 (colecalciferol): 0.06, E (tocoferol): 400, K (menadione): 20, choline: 0.06 dMineral mix (composition g kg1): NaHPO4 = 0.8295, KI = 0.0175, MgSO4•7H2O = 0.500, CuCl2• 2H2O = 0.00175, ZnSO4 •7H2O = 0.0315,CoCl2 •2H2O50.000875, MnCl2•4H2O = 0.00805, KCl = 0.50

WSSV detection by PCR expressed as the ratio of the specific activity of treated The PCR reactions were performed according to the shrimp to that of controls and was used as an index of technique described by Lo et al. (1996a), and CAT activity. following the recommendations of the manufacturer of Superoxide dismutase activity was determined commercial kit IQ-2000 (Farming Intelligene Tech according the method described by Beauchamp & Corp, USA). Fridovich (1971) using nitro blue tetrazolium (NBT) in the presence of riboflavin. The absorbance numbers Antioxidant activity were input into an in-house generated computer Frozen hepatopancreas and muscle were thawed, program described elsewhere (Vázquez-Juárez et al., dissected, and 100 mg fragment of each tissue were 1993) to calculate specific activity (units per homogenized with a pestle in 1.5 mL microcentrifuge milligram of protein). Relative enzyme activity tubes containing 1mL phosphate buffer (50 mM, pH (RSOD) was expressed as the ratio of the specific 7.0). The homogenate was centrifuged at 13,000 x g activity of treated shrimp to that of controls and was for 10 min at 4°C. Supernatant was removed and used as an index of SOD activity. stored at -80ºC. Statistical analysis Catalase activity was measured by following the kinetic of reduction of hydrogen peroxide at 240 nm One-way analysis of variance (ANOVA) using the F using the extinction coefficient 0.04 mm cm-1 (Downs test was applied to analyze the differences among et al., 2001). The kinetic was determined measuring treatments and the control. When ANOVA differences the absorbance at 240 nm in a BioMate 3 UV-Vis occurred, Tukey post-hoc test was used to identify the Spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific Inc. nature of these differences. Values were significantly USA). Relative enzyme activity (RCAT) was different at P < 0.05. Lat. Am. J. Aquat. Res. 538

RESULTS 6 h post-challenge. PCR results were positive to all infected shrimp. Groups of shrimp fed with vitamin E, Proximal analysis of the experimental diets β-carotene, and control, showed earliest mortalities at Table 2 shows the proximal analysis (dry basis) of all 12 h and β-1.3-glucan at 48 h after the challenge with treatments. The chemical composition of the six diets WSSV (Fig. 3). Feeding juvenile shrimp with β-1.3- was similar, varying only in the inclusion levels of glucan and β-carotene showed longest resistance to experimental food additives. WSSV infection reaching 90 and 100% of mortality at 144 h, respectively. Organisms fed with vitamin E and Activity of antioxidant enzymes the control reached 100% mortality at 72 h after All shrimp fed with the treatments during 23 days WSSV infection (Fig. 3). showed a significant (P < 0.05) increase in SOD activity in hepatopancreas at 12 h post-infection (Fig. DISCUSSION 1a). RSOD increased significantly (P < 0.05) in muscle at 24 h post-infection with all treatments tested Some authors have reported that the administration of (Fig. 1b). From 12 to 48 h, shrimp exposed to vitamin β-glucans enhance the antioxidant and immune E and β-1.3-glucan induced significant (P < 0.05) response in shrimp (Campa-Córdova et al., 2002; RSOD increase in muscle over the control. Only Zhang et al., 2005; Wang et al., 2008). Accumulation shrimp fed with β-carotene increased significantly (P of SODs in response to oxidative stress caused by < 0.05) SOD activity in muscle than the control group biological agents is one of the main antioxidant at 0 h (before infection). defense pathways. Increased levels of SOD have been CAT activity in hepatopancreas increased signify- linked to induce oxidative stress (Fridovich, 1995). cantly over the control in shrimp fed with vitamin E Campa-Córdova et al. (2005) exposed juvenile shrimp and β-1.3-glucan before infection (Fig. 2a). Shrimp (Litopenaeus vannamei) to β1.6-glucan by immersion fed with β-1.3-glucan show high and significant level and posterior inoculation with Vibrio penaeicida. of RCAT in hepatopancreas at 1 h after infection. They reported increased SOD activity in muscle 2.5 Significant increase in RCAT occurred in muscle times than the control at 48 h post-infection, similar to with all doses tested over the control at 1 and 6 h post- our study (Fig. 1b). Glucans are capable of enhancing infection (Fig. 2b). Shrimp exposed to β-carotene and resistance against various pathogens, including white vitamin E increased significantly RCAT from 1 to 12 spot syndrome virus (WSSV) infection in tiger shrimp h post-infection. The highest increase of antioxidant (Chang et al., 1999), as well as Vibrio damsela response was registered in shrimp exposed to vitamin infection in post-larvae of black tiger shrimp (Su et E (3.5 times than the control) at 12 h post-challenge al., 1995; Liao et al., 1996). Oral administration of β- (Fig. 2b). Table 3 resume SOD and CAT values in glucans has been reported to increase the resistance of hepatopancreas and muscle of juvenile F. califor- Penaeus monodon against to WSSV infection (Chang niensis. et al., 2003). However, dose-time interaction effect of glucans has not been investigated so far (Sahoo et al., Shrimp mortality after WSSV infection 2008). Sritunyalucksana et al. (1999) found that P. All shrimp fed with the treatments were susceptible to monodon fed with a diet containing 10 g kg-1 of β1.3- WSSV infection. Clinical signs of infection were glucan for 20 days increased resistance to WSSV. In presented as reduction in feed intake and lethargy at this study, shrimp fed with β1.3-glucan or β-carotene

Table 2. Proximate analysis of nutrimental composition of experimental diets. Tabla 2. Análisis proximal de la composición nutricional de las dietas experimentales.

Moisture Protein Ether extract Crude fiber Ash NFE1 Gross energy Sample (%) (%) (%) (%) (%) (%) (cal/g-1) Control 7.5 ± 0.05 36.5 ± 0.34 8.3 ± 0.20 0.5 ± 0.07 9.0 ± 0.18 45.71 4535.9 ± 13 β-carotene 7.1 ± 0.15 36.3 ± 0.18 8.3 ± 0.21 0.6 ± 0.10 9.0 ± 0.06 45.78 4435.5 ± 25 β-glucan 6.9 ± 0.05 36.2 ± 0.42 8.3 ± 0.22 1.0 ± 0.21 9.0 ± 0.03 45.62 4619.4 ± 17 Vitamin E 6.8 ± 0.24 36.6 ± 0.16 8.3 ± 0.25 0.7 ± 0.08 9.5 ± 0.72 45.16 4507 ± 15 1NFE= nitrogen free extract. 539 Antioxidant response in F. californiensis fed with dietary supplements and infected with WSSV

Figure 1. a) Relative SOD activity in hepatopancreas, Figure 2. a) Relative CAT activity in hepatopancreas, and b) muscle of juvenile F. californiensis infected with and b) muscle of juvenile F. californiensis infected with WSSV. Error bars: mean ± standard deviation. WSSV. Error bars: mean ± standard deviation. *Significantly different than control (P < 0.05). *Significantly different than control (P < 0.05). Figura 1. a) Actividad relativa de SOD en hepato- Figura 2. a) Actividad relativa de CAT en hepato- pancreas, y b) músculo de juveniles de F. californiensis pancreas, y b) músculo de juveniles de F. californiensis infectados con WSSV. Barras de error: media ± infectados con WSSV. Barras de error: media ± desviación estándar. *Significativamente diferente al desviación estándar. *Significativamente diferente al grupo control (P < 0,05). grupo control (P < 0,05). showed significant (P < 0.05) lowest values of in tissue may cause differences in the capacity of the mortality between 24 and 120 h post-infection antioxidant response (Downs et al., 2001). In this (Fig. 3). Shrimp fed with vitamin E increased study, catalase activity was higher in muscle than in antioxidant response during WSSV infection, but hepatopancreas. In contrast, Tavares-Sánchez et al. showed low survival (Fig. 3). Fernández-Giménez et (2004) did not find gene expression of catalase in -1 al. (2004) recommended 100 mg kg of vitamin E to muscle of the shrimp L. vannamei. However, Yang et brown shrimp F. californiensis to improve growth in al. (2010) reported higher catalase activity in muscle ponds. However, Lee & Shiau (2004) concluded that -1 than in hepatopancreas of L. vannamei fed with the 179 mg kg improve growth and immune response in marine yeast Rhodosporidium paludigenum. shrimp. In this study, significant increases in the The capacity of shrimp hepatopancreas or muscle to generate antioxidant activity following challenge antioxidant of juvenile F. californiensis fed with β- with WSSV registered indexes from 1.8 to 4.5 times glucan, vitamin E, or β-carotene were observed, but higher than the control. In addition, juvenile shrimp the antioxidant activities among treatments were reached maximum antioxidant activity in muscle (Fig. different. Shrimp exposed to vitamin E registered a 2b, Table 3). Thus, particular physiological conditions higher response (4.5-fold higher that of control) than Lat. Am. J. Aquat. Res. 540

Table 3. Antioxidant enzyme activity in hepatopancreas and muscle of F. californiensis fed with different diets and inoculated with WSSV. Tabla 3. Actividad de enzimas antioxidantes en hepatopáncreas y músculo de F. californiensis alimentado con diferentes dietas e inoculado con WSSV.

Enzyme Treatment Tissues Time after inoculation with WSSV (h) 0 1 6 12 24 48 CAT Control Hepatopancreas 1 ± 0.33 1 ± 0.39 1 ± 0.18 1 ± 0.29 1 ± 0.47 1 ± 0.29 Muscle 1 ± 0.21 1 ± 0.06 1 ± 0.01 1 ± 0.56 1 ± 0.45 1 ± 0.51 β-carotene Hepatopancreas 1.32 ± 0.19 1.7 ± 0.32 0.94 ± 0.13 2.15 ± 0.68 1.03 ± 0.1 0.8 ± 0.16 Muscle 1.22 ± 0.23 3.24 ± 0.42* 1.7 ± 0.18* 2.58 ± 0.17* 1.4 ± 0.08 0.71 ± 0.03 Vitamin E Hepatopancreas 2.05 ± 0.17* 1.46 ± 0.08 0.93 ± 0.10 1.75 ± 0.36 1.09 ± 0.12 0.68 ± 0.05 Muscle 0.87 ± 0.03 2.28 ± 0.13* 1.63 ± 0.21* 4.47 ± 0.68* 1.86 ± 0.41 0.96 ± 0.03 β-glucan Hepatopancreas 2.18 ± 0.14* 2.22 ± 0.39* 1.46 ± 0.14 1.78 ± 0.32 0.32 ± 0.10 0.1 ± 0.04 Muscle 0.92 ± 0.08 2.72 ± 0.28* 1.43 ± 0.04* 1.85 ± 0.45 0.88 ± 0.10 1.18 ± 0.47 SOD Control Hepatopancreas 1 ± 0.81 1 ± 0.47 1 ± 0.37 1 ± 0.06 1 ± 0.06 1 ± 0.81 Muscle 1 ± 0.21 1 ± 0.56 1 ± 0.37 1 ± 0.37 1 ± 0.08 1 ± 0.48 β-carotene Hepatopancreas 1.02 ± 0.21 0.35 ± 0.05 1.13 ± 0.53 2.03 ± 0.86* 0.98 ± 0.21 1.28 ± 0.32 Muscle 2.3 ± 0.59* 0.96 ± 0.42 1.82 ± 0.46 0.89 ± 0.15 2 ± 0.72* 1.8 ± 0.12 Vitamin E Hepatopancreas 0.45 ± 0.01 0.59 ± 0.15 1.03 ± 0.36 2.31 ± 0.87* 1.79 ± 0.61* 1.14 ± 0.40 Muscle 1.12 ± 0.10 0.56 ± 0.6 0.79 ± 0.8 3.2 ± 0.88* 2.03 ± 0.63* 2.63 ± 0.25* β-glucan Hepatopancreas 0.6 ± 21 0.86 ± 0.19 1.23 ± 0.37 1.98 ± 0.25* 1.73 ± 0.47* 1.69 ± 0.13 Muscle 1.34 ± 0.54 1.64 ± 0.37 1.69 ± 0.43 3.6 ± 0.70* 2.11 ± 0.80* 2.74 ± 0.39*

carotene have important role in the biological response (Azad et al., 2007; Sukumaran et al., 2010). The highest SOD activity in hepatopancreas of juvenile shrimp fed with all treatments was recorded

at 12 h post-infection (Fig. 1a), and increased CAT activity with all treatments was recorded in muscle at 1 h post-infection (Fig. 2b). Increased levels of antioxidant activity in cells is related to a rapid detoxifying response and also reflected the important role of SOD and CAT removing excessive reactive oxygen species from cells (Moreno et al., 2005). Increased SOD and CAT activity was registered before WSSV infection (0 h). Shrimp fed with β- carotene showed significant SOD increase in muscle at day 23 before challenge, and decreased to basal Figure 3. Mortality (%) of juvenile F. californiensis values at 1 h post-challenge. Feeding juvenile shrimp infected with WSSV. with β-1.3-glucan and vitamin E during 23 days, Figura 3. Mortalidad (%) de juveniles de F. califor- showed increased CAT activity in hepatopancreas at 0 niensis infectados con WSSV. h and decreased at 6 h post-infection to basal values. The increase in the antioxidant activity is resulted from upregulated expression of SOD and CAT mRNA shrimp exposed to β-glucan, or β-carotene. The (Liu et al., 2007) and protection from oxidative stress molecular structure, including the molecular weight, and potential pathogens (Lorenzon et al., 2002). and dietary levels of β-glucan, vitamin E, or β- However, decreased antioxidant response might

541 Antioxidant response in F. californiensis fed with dietary supplements and infected with WSSV

indicate an accumulation of superoxide anion radical Chang, C.F., M.S. Su, H.Y. Chen, C.F. Lo, G.H. Kou & and consequent oxidative stress in cells and I.C. Liao. 1999. Effect of dietary beta-1.3-glucan on susceptibility to pathogens (Mercier et al., 2006; resistance to white spot syndrome virus (WSSV) in Mohankumar & Ramasamy, 2006). postlarval and juvenile Penaeus monodon. Dis. This study showed activation of antioxidant Aquat. Org., 36: 163-168. defenses generated by feeding β-glucan, vitamin E, Chang, C.F., M.S. Su, H.Y. Chen & I.C. Liao. 2000. and β-carotene in juvenile shrimp F. californiensis Immunomodulation by dietary by dietary β-1.3- during WSSV infection. Additional studies would glucan in the brooders of the black tiger shrimp further the understanding of SOD, CAT, and other Penaeus monodon. Fish Shell. Immunol., 10: 505-14. antioxidant enzymes in cultivated marine species. Chang, C.F., M.S. Su, H.Y. Chen & I.C. Liao. 2003. Also, assays focusing on appropriate doses and Dietary β-1.3-glucan effectively improves immunity sampling in various tissues help us understand and survival of Penaeus monodon challenged with physiological responses by feed additives. white spot syndrome virus. Fish Shell. Immunol., 15: 297-310. Cheng, W., C.H. Liu, C.M. Kuo & J.C. Chen. 2005. ACKNOWLEDGMENTS Dietary administration of sodium alginate enhances the immune ability of white shrimp Litopenaeus We thank Alejandro Ramos of CIBNOR for providing vannamei and its resistance against Vibrio statistical analyses. Ira Fogel of CIBNOR provided alginolyticus. Fish Shell. Immunol., 18: 1-12. many editorial comments and changes. Funding was Dormandy, T.L. 1983. An approach to free radical. provided by the Consejo Nacional de Ciencia y Lancet, 29: 1010 -1014. Tecnología (CONACYT Grant 101552 to A.C.). Downs, C., J. Faiths & C. Woodley. 2001. Assessing the R.P.M. is the recipient of a CONACYT doctoral health of grass shrimp (Palaeomonetes pugio) fellowship. exposed to natural and anthropogenic stressors: a molecular biomarker system. Mar. Biotechnol., 3: REFERENCES 380-397. Durand, S., D.V. Lightner, R.M. Redman & R. Bonami. AOAC. 1995. Official methods of analysis of the 1997. Ultraestructure and morphogenesis of White Association of Official Analytical Chemists. Vol. I. Spot Syndrome Baculovirus (WSSV). Dis. Aquat. Washington, 1234 pp. Org., 29: 205-211. Aguirre-Guzmán, G., J.G. Sánchez-Martínez, A. Campa- Escobedo-Bonilla, C.M., V. Alday-Sanz, M. Wille, P. Córdova, A. Luna-González & F. Ascencio. 2009. Sorgeloos, M.B. Pensaert & H.J. Nauwynck. 2008. A Penaeid shrimp immune system. Thai J. Vet. Med., review on the morphology, molecular charac- 39: 205-215. terization, morphogenesis and pathogenesis of white Azad, I.S., J.S. Dayal, M. Poornima & S.A Ali. 2007. spot syndrome virus. J. Fish Dis., 31: 1-18. Supra dietary levels of vitamins C and E enhance Fernández-Giménez, A., J. Fenucci & A. Petriella. 2004. antibody production and immune memory in juvenile The effect of vitamin E on growth, survival and milkfish, Chanos chanos (Forskal) to formalin-killed hepatopancreas structure of the Argentine red shrimp Vibrio vulnificus. Fish Shell. Immunol., 23: 154-163. Pleoticus muelleri Bate (Crustacea, Penaeidea). Beauchamp, C. & I. Fridovich. 1971. Superoxide Aquacult. Res., 35: 1172-1178. dismutase: improved assays and an assay applicable Flegel, T.W. 1997. Special topic review: major viral to acrylamide gels. Anal. Biochem., 44: 276-286. diseases of the black tiger prawn (Penaeus monodon) Campa-Córdova, A.I., N.Y. Hernández-Saavedra, R. De in Thailand. World J. Microbiol. Biotechnol., 13: Philippis & F. Ascencio. 2002. Generation of 433-442. superoxide anion and SOD activity in haemocytes Flores-Leyva, L. 2006. Evaluación de pigmentos and muscle of American white shrimp (Litopenaeus carotenoides como aditivos alimentarios para la vannamei) as a response to β-glucan and sulfated prevención de infecciones producidas por el virus del polysaccharide. Fish Shell. Immunol., 12: 353-366. Síndrome de la Mancha Blanca (WSSV) y la bacteria Campa-Córdova, A.I., N.Y. Hernández-Saavedra, G. Vibrio harveyi en camarón blanco Litopenaeus Aguirre-Guzmán & F. Ascencio. 2005. Immu- vannamei. Tesis de Maestría. Centro de nomodulatory response of superoxide dismutase in Investigaciones Biológicas del Noroeste, S.C. La Paz, juvenile American white shrimp (Litopenaeus BCS, México, 45 pp. vannamei) exposed to immunostimulants. Cienc. Fridovich, I. 1995. Superoxide radical and superoxide Mar., 31: 661-669. dismutases. Annu. Rev. Biochem., 64: 97-112. Lat. Am. J. Aquat. Res. 542

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543 Antioxidant response in F. californiensis fed with dietary supplements and infected with WSSV

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Received: 10 June 2011; Accepted: 9 October 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 553-566, 2011Natural and artificial reefs off Mar del Plata, Argentina 553 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-15

Research Article

Benthic survey of natural and artificial reefs off Mar del Plata, Argentina, southwestern Atlantic

Gabriel Genzano1, 2, Diego Giberto2, 3 & Claudia Bremec2, 3 1Estación Costera Nágera, Departamento de Ciencias Marinas, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad Nacional de Mar del Plata, Funes 3350, Mar del Plata, Argentina 2Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras (IIM y C), Universidad Nacional de Mar del Plata Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Argentina 3Proyecto Ecología Pesquera, Laboratorio de Bentos, Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero (INIDEP), Paseo V.O. Nº1, Mar del Plata, Argentina

ABSTRACT. This study describes the macrofaunal assemblages of subtidal rocky reefs off Mar del Plata in order to compare the macro invertebrate assemblages settled on shipwrecks with those of nearby reef sand to characterize the fish fauna associated with natural (NR) and artificial (AR) reefs. Topographic characterizations and surveys of invertebrates and fishes were performed in November and December 2005, using SCUBA diving. A non-parametric multivariate analysis was used to analyze the environmental and biological data. The reefs were mainly distinguished by their depth and the position of the substrate. The red calcareous algae, Corallina officinalis, dominated the shallowest NR, whereas conspicuous mytilid assemblages of Mytilus platensis were present at depths over 3 m, sea anemones, Anthothoe chilensis, were more abundant between 6 and 10 m, and the soft coral, Tripalea clavaria, was found at nearly 20 m depth. No differences were found between horizontal ARs and the adjacent NRs. The greatest differences were found between the communities of vertical and horizontal substrates, both in NRs and ARs. Fifteen fish species were recorded in the analyzed area. Species having strong site fidelity, e.g., Acanthistius brasilianus and Pseudopercis semifasciata, were clearly more abundant and/or frequent in ARs (shipwrecks) than in NRs. This pioneer study in the surveyed area showed that reef sallow the settlement of diverse benthic assemblages. ARs also provide refuge for fishes. As sport fishing and diving are activities being carried out in Mar del Plata, where tourism is one of the main economic resources, the protection of such areas should be considered in conservation plans. Keywords: natural and artificial reefs, benthic communities, Mar del Plata, southwestern Atlantic.

Estudios del bentos de arrecifes naturales y artificiales de Mar del Plata, Argentina, Atlántico sudoccidental

RESUMEN. Se describió la macrofauna de los arrecifes rocosos sublitorales, frente a Mar del Plata, para comparar las asociaciones de macro-invertebrados de los pecios con las de los arrecifes aledaños y caracterizar la fauna de peces tanto en los arrecifes naturales (NR) como artificiales (AR). Las caracterizaciones topográficas y los censos de invertebrados y peces se realizaron mediante buceo autónomo en noviembre y diciembre de 2005. Los datos ambientales y biológicos fueron analizados mediante análisis multivariados no paramétricos. Los arrecifes fueron principalmente discriminados acorde a su profundidad y posición del sustrato. El alga roja calcárea Corallina officinalis fue dominante en los NR poco profundos, mientras que conspicuas asociaciones del mitílido Mytilus platensis se encontraron a más de 3 m de profundidad; la anémona de mar Anthothoe chilensis fue más abundante a los 6-10 m y el coral blando Tripalea clavaria cerca de los 20 m de profundidad. No se evidenciaron diferencias entre los ARs de disposición horizontal y los NR aledaños. Las mayores diferencias fueron halladas en las comunidades de los sustratos verticales vs horizontales tanto en NRs y ARs. Se registraron 15 especies de peces. Aquellas con fuerte fidelidad por el habitat, e.g. Acanthistius brasilianus y Pseudopercis semifasciata, fueron claramente más abundantes y/o frecuentes en los ARs (pecios) en comparación con los NRs. Este estudio pionero en el área mostró que los arrecifes permiten la fijación de diversas asociaciones bentónicas. Los ARs aportan además refugio para los peces. Debido a que la pesca recreacional y el buceo son actividades que se están desarrollando en Mar del 554 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Plata, donde el turismo es uno de los principales recursos económicos, la protección de estas áreas debería considerarse en los planes de conservación. Palabras clave: arrecifes naturales y artificiales, comunidades bentónicas, Mar del Plata, Atlántico sudoccidental.

______Corresponding author: Gabriel Genzano ([email protected])

INTRODUCTION its structural complexity and submersion period affect the colonizing community (Baine, 2001; Svane & During the past years, the fishing effort has increased Petersen 2001; Perkol-Finkel et al., 2006). and coastal resources had been more heavily impacted Mar del Plata coastal area is characterized by due to trawling in Buenos Aires (Bertolotti et al., numerous rocky outcrops that extend from the 2001, 2008). Bottom-trawl fisheries disturb benthic intertidal to several miles seawards, up to 25 m depth. communities and habitats and can reduce biomass, The outcrops and surrounding areas are subjected to production and diversity, which at the end may change many human activities, including commercial and ecosystem properties (Collie et al., 2000; Kaiser et al., recreational fisheries and diving. In addition, some 2000; Hiddink et al., 2006a, 2006b). Within this shipwrecks have built extended AR during the past context, natural reefs (NR), a strip or ridge of rocks or decades, which provide hard substrata suitable for the coral that rises to or near the surface of the water, recruitment of benthic and refuge for fish species. The provide refuge to coastal fishes and habitat to fauna and habitats remain largely unknown in the numerous invertebrates and algae as they cannot be study area; only some cnidarian groups were surveyed disturbed by demersal fishing activities. Accordingly, (Genzano et al., 2002; Excoffon et al., 2004). On the artificial reefs (AR) have been suggested as a tool for other hand, diving at Mar del Plata outcrops is a more the conservation of biodiversity, mitigation and recent focus for the diving centers of the region, who rehabilitation of habitats under anthropogenic impacts have proposed the creation of submarine parks to (Perkol-Finkel & Benayahu, 2005, 2007; Perkol- boost diving activities in these almost unknown Finkel et al., 2006). marine communities. An artificial reef is one or more objects of natural In this paper we study the benthic communities of or human origin deployed purposefully on the seafloor coastal outcrops off Mar del Plata (both natural and to influence physical, biological, or socio-economic artificial reefs). The main goals are 1) to describe for processes related to living marine resources (Seaman, the first time the macrofaunal assemblages of subtidal 2000). Accidental shipwrecks have been also hard bottoms, 2) to compare the macrobenthic classified at times as AR. This definitions reflects assemblages settled on shipwrecks with nearby hypotheses that the ecological processes of artificial outcrops to determine the effectiveness in reflecting reefs are (or should be) functionally equivalent to the natural communities of the region, after a long- those of natural benthic systems in an area (Seaman, term period of submersion (60 years), 3) to 2000). If the last is true, after a long term period of characterize the fish fauna associated with NRs and submersion we could expect that ARs and NRs will ARs, and 4) to obtain reliable information to have a similar community structure (Perkol-Finkel et management and conservation of these coastal al., 2006). On the contrary, if the AR is not mimicking habitats. the NR in a proper way, the resulting benthic Buenos Aires coast comprises sandy beaches and communities should differ (Glasby & Connel, 2001). numerous isolated intertidal hard bottoms of loess The use of AR to mitigate the effects of human (consolidated sedimentary rocks, Pleistocene). The activities has been stressed out by fisheries managers coast off Mar del Plata city is exceptionally different and conservation biologists. However, there is still a due to the presence of quartzite rocks originated in the debate regarding their performance in attracting fish Tandilia mountainous system (SE of Buenos Aires resources from the surroundings and depleting them or Province), during the Ordovician, which extends enhancing production in the whole area, otherwise lost several miles seawards up to 25 m depth (Genzano, (Carr & Hixon, 1997; Grossman et al., 1997; Svane & 2010). The sublittoral rocky area is estimated at ca. 14 Petersen, 2001). In the case of epibenthic organisms, km2 and constitutes the largest hard substrate in the the introduction of an artificial habitat clearly zone. Although the area is indicated as continuous in increases the local production of fouling assemblages; the nautical charts, it is actually a group of isolate Natural and artificial reefs off Mar del Plata, Argentina 555

outcrops of variable size surrounded by sand and shell the sedimentary slope in BA (BAS) and shipwrecks debris and with different physiognomy and faunal James Clunies vertical (JCV) and horizontal (JCH) composition. The outcrops are well-known to divers substrata and Cristo Rey (CR) (Fig. 1). and fishermen, which commonly named them In each site three parallel 10 m chains, horizontally Restingas (outcrops up to 12-14 m depth) and Bancos positioned, separated by 5 m were laid out at random, (outcrops 18-23 m depth) (Fig. 1). These outcrops are performing line-intercept transects (Loya, 1978), conformed by big fragmented quartzite boulders, with writing down the nature of the substrate (coverage the exception of a sedimentary slope originated during over the length on the chain), according with the Quaternary period (Neozoic era) which is located predefined categories of substrata (modified from over the ortoquarcitic rocky floor in Banco de Afuera. Woodman, 1999): boulders (human size or bigger), This slope is 1-1.5 m height conformed by a more rocks (size of an arm or legs), stones (hand size), fragile consolidated sedimentary rock (coquina with pebbles (finger size), mud/sand/bioclast (fine particle). abundant shell fragments). Live cover of conspicuous macrobenthic organisms The area is affected by a littoral current (south to (algae, sponges, cnidarians, blue mussels, sea stars, north), semi-diurnal tidal currents and high-energy sea urchins) was also measured. These data provided waves; storms and winds from SE are frequent, mainly information on the relative cover of major benthic in autumn and winter (Lanfredi et al., 1992). During groups, used to define community types. Coverage this period big amounts of sand and fragments of was recorded counting the number of chain links mollusk valves accumulate in depressed areas and covering the different species, method previously used crevices. Storms and winds notably produce sediment in cnidarian’s censuses in the area (Genzano et al., re-suspension. Consequently, diving is usually 2002). developed under dangerous conditions, with water In addition, qualitative samples were collected in visibility ranging between 0.5-6 m, average 3 m. some particular microhabitats to identify taxa when Water temperature is variable through the year, stereoscopic microscope observation was needed in maximum summer values reach 18-19ºC and order to give the baseline inventory list from this minimum winter values of 7-8ºC were recorded. almost unexplored area, which was complemented by Six vessels sank in the area more than 50 years underwater observations and video recording conduc- ago, which also denotes the difficult conditions for ted during 2007 and 2008 using rovers diver transects nautical activities. The shipwrecks of the freighter (RDT). James Clunies (149 m length, sunk in 1949 at 10 m As a measure of topographic complexity, the depth), over a restinga are frequently visited by local Rugosity index (Ri) was calculated using the ratio of a divers. In addition, in 1981 a submarine park was built length of the chain moulded to the surface to the linear on soft bottoms close to Restingas and Bancos, by distance between its start and end points and it was sinking the wood-vessel Cristo Rey (45 m length) at expressed as percentages as follows: Ri (%) = (1- 22 m depth, thus creating another site of interest for [length of chain in situ / total length of chain]) x 100 divers (Iñurieta, 2005; Genzano, 2010). (Luckhurst & Luckhurst, 1978; Francour & Koukouras, 2000). In addition, the Cavity index (Cav), MATERIALS AND METHODS was calculated as follows: Cav = B²* 100/(A²+B²), where “A” is the mean size of the external face of Several exploratory dive surveys were conducted blocks and “B” is the mean size of cavity apertures between July 2000 and May 2005 in the study area between blocks and rocks (Ruitton et al., 2000). with the aim to provide an assessment of the habitat Average height, the distance from the bottom substrate types and to select sampling sites. All census and to the top of the 10 highest blocks within a transect, collections were carried out by SCUBA diving at the was also estimated as other assessment of habitat different rocky outcrops and artificial reefs architecture (Gratwicke & Speight, 2005). (shipwrecks), between 1 and 23 m depth. A total of 26 Quantification of fishes represent a special dives (≈900 min of immersion) were performed during problem because of their mobility, hence censuses are the study. Topographical characterization and macro- necessary subjective and reliant upon water condition. invertebrates census were performed during Visual censuses were performed swimming freely November and December 2005, austral spring (a throughout a dive site during 15 min in each survey period in which most species would likely be present) and recording every fish species that could be in 11 sites: Restingas Faro (R0), Primera (R1), positively identified (Lessios, 1996). Since local Segunda (R2) and Tercera (R3), Bancos Pescadores species do not conform dense fish schools, each Sur (PS), del Medio (BM), Banco de Afuera (BA) and recorded species was assigned into one of four relative 556 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Figure 1. Location of sites surveyed in this study. Natural outcrops: Restingas Faro (R0), Primera (R1), Segunda (R2) and Tercera (R3), Banco Pescadores Sur (PS), Banco del Medio (BM), Banco de Afuera (BA) and the sedimentary slope in BA (BAS). Artificial reefs (shipwrecks): James Clunies, (JC) and Cristo Rey (CR). Dotted lines: continuous outcrops formations. Figura 1. Localización de los sitios examinados en este estudio. Arrecifes naturales: Restingas Faro (R0), Primera (R1), Segunda (R2) y Tercera (R3), Banco Pescadores Sur (PS), Banco del Medio (BM), Banco de Afuera (BA) y elevación de roca sedimentaria en BA (BAS). Arrecifes artificiales (pecios): James Clunies (JC) y Cristo Rey (CR). Líneas punteadas: formaciones arrecifales continuas. abundance categories (modified from Pattengill- the Bray-Curtis similarity measures on cover data) Semmens, 2001): occasional (O): a single individual, using PRIMER software (Clarke & Warwick, 2001). scarce (S): 2-5 individuals, abundant (A): 6 a 10 and The SIMPER analysis (similarity percentages) was very abundant (Va): more than 10 individuals used to identify those species which contributed most observed during the immersion. Frequency was to (dis)similarities among and within groups. This calculated as the ratio between numbers of dives in analysis calculates the "average similarity" (contri- which a species was found and the total dives bution of the ith species to the overall dissimilarity conducted. Three categories were assigned: less between the groups considered) and the "internal frequent (LF): recorded in less than 20%; frequent (F): similarity" (contribution each species makes to the recorded between 20-50% and very frequent (VF): average similarity within each group considered) (see recorded in more of the 50% of total dives. Clarke & Warwick, 2001 for details). The ANOSIM A non-parametric multivariate analysis was applied test was used to search for differences between groups to environmental and biological data. Similarity of of sampling sites (R0 to CR: natural vs artificial reefs, sites using physical variables (depth, substrate horizontal vs. vertical communities). This permutation categories and topographic complexity) was test analyses composition differences between determined by ordination methods (MDS, using group replicates within sites contrasted with differences average sorting of the Euclidean distance of physical between sites, computing an R-statistic under the null data). In a similar way, changes in species hypothesis “no differences between sites”. R falls composition among sampling sites was determined by between -1 and 1, so R is ~0 if the null hypothesis is ordination methods (MDS, group average sorting of true and R = 1 if all replicates within sites are more Natural and artificial reefs off Mar del Plata, Argentina 557

similar to each other than are replicates from different of the sampling sites, which followed a gradient from sites. Finally, the BIO-ENV procedure was used to shallow to deep ones: R1, R2, R3, JCH, PS, BA determine which set of environmental variables (typical species Mytilus platensis, 69.0-99.2%), CR, (similarity calculated with the Euclidean distance BM and BAS (Tripalea clavaria 57.6-98.3%) (Fig. 3). coefficient) best explains the biological matrices No differences were found between horizontal AR and (presence-absence data, using Bray-Curtis similarity the adjacent NRs. Main differences were found measure) (Clarke & Warwick, 2001). between vertical vs. horizontal communities, both in NR and AR (BAS and JVC respectively) (Fig. 3, see Tables 4 and 5). JCV was slightly separated from the RESULTS rest due to its distinct biological composition established in a vertical artificial substrate (Anthothoe The first sublittoral Rocky Outcrop (R0) is located chilensis 99.3%) (Fig. 3). 300 m off the costal line; its shallower zone remains partially exposed to the air during extraordinary low The best combination of structural features tide. This outcrop is conformed mainly by boulders explaining the biological matrix (BIO-ENV) included and big rocks which reach 1-2 m depth. Other two the combination of the following variables: Fine outcrops of similar topography (R1 and R2) are found Sediment, RI, Height and Depth (Sample statistic Rho: between 5-10 m depth. Conform the depth increases, 0.495); RI, Height, Depth (Sample statistic Rho: rocks and stone coverage are more important and, 0.493) and Height and Depth (Sample statistic Rho: consequently seafloor roughness is higher. Broken 0.490). mollusk shells and sand are usually accumulated in Fifteen reef fish species were recorded during the cavities, crevices and channels. The outcrop R3 lies 35 visual censuses conducted during this study. between 12-14 m depth and BM, BA and PS between Species richness was lower in shallower outcrops than 19-23 m depth. The most remarkable difference in in deeper ones (8 vs. 14 species). Six species were topography and composition of the sea floor is found found in all AR and NR (Table 6). Overall, only 4 in BA, due to the presence of a slope 1-1.5 m height species (26.7% of the total) were classified as frequent (BAS) of consolidated sedimentary rocks (coquina or very frequent: Diplodocus argenteus, Pagrus with abundant shell fragments). pagrus, Dules auriga and Pinguipes brasilianus, the Two shipwrecks constitute extensive ARs. The last one was the most abundant in all sites. first one, the vessel James Clunies, is located on rocky Acanthistius brasilianus was recorded with highest bottoms in R2; the boiler remains in a vertical position abundance and frequency values in the shipwrecks up to 2 m from the seafloor (JCV), while the deck (AR) but infrequent in the outcrops (NR), with the offers horizontal substrata (JCH). The other AR, the exception of caves and crevices from BAS. The few vessel Cristo Rey (CR), is located in soft bottoms near specimens of Pseudopercis semifasciata observed R3, offers numerous and discontinuous hard substrata during the visual censuses were reported in the same of complex topography (Table 1). cryptic habitats (AR and BAS). The remaining fish species occurred with low frequency, usually single A total of 108 taxa were recorded in the study area, specimens, with the exception of a large shoal of including 7 macroalgae, 98 invertebrates and 3 Seriola lalandei observed in the deep outcrops. tunicates. Twenty one were the most conspicuous taxa both NR and AR and they were used in quantitative assessment of living cover of macrobenthic organisms DISCUSSION (see above). The remainder species correspond mainly to small size organisms associated to mussel beds Our results provide information on sublittoral faunal and/or epizoites on big clumps hydroid colonies. assemblages from unexplored locations of south- Other macrobenthic organisms were rarely observed western Atlantic coasts. The rocky outcrops in the area due to their difficult detection because of scarce of Mar del Plata were composed by distinct benthic abundance or cryptic habits (Tables 2 and 3). communities than those previously studied from The pattern of samples agrees with depth and nearby rocky intertidal and soft bottoms areas. The position in the substrate (Fig. 2). A gradient from intertidal zones are dominated by the mytilid substrates exposed during exceptional low tides to Brachidontes rodriguezi (Olivier et al., 1966; deepest sites was observed. The outcrop R0, Penchaszadeh, 1973; Scelzo et al., 1996). On the other dominated by Corallina officinalis and Ulva lactuca hand, subtidal coarse sandy adjacent areas between 18 (72 and 24% cumulative contribution respectively, and 25 m depth are dominated by the sea urchin SIMPER analysis), was clearly separated from the rest Encope emarginata, while deeper and finer bottoms

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Table 1. Measures of substrate topography (average ± standard deviation) along the natural and artificial reefs of the study area. Natural reefs: Restingas Faro (R0), Primera (R1), Segunda (R2) and Tercera (R3), Banco Pescadores Sur (PS), Banco del Medio (BM), Banco de Afuera (BA) and the sedimentary slope in BA (BAS). Artificial reefs: James Clunies horizontal (JCH) and vertical (JCV), and Cristo Rey (CR). RI: rugosity index. CI: Cavity index. Tabla 1. Medidas de la topografía del sustrato (promedio ± desviación estándar) en los arrecifes naturales y artificiales del área de estudio. Arrecifes naturales: Restingas Faro (R0), Primera (R1), Segunda (R2) y Tercera (R3), Banco Pescadores Sur (PS), Banco del Medio (BM), Banco de Afuera (BA) y cordón sedimentário en BA (BAS). Arrecifes artificiales: James Clunies horizontal (JCH) y vertical (JCV), y Cristo Rey (CR). RI: índice de rugosidad. CI: índice de cavidad.

Natural reef Artificial reef

R0 R1 R2 R3 BM BA BAS PS JCH JCV CR Lat. Am. J. Aquat. Res. Boulder (%) 46.0 ± 7.5 67.5 ± 5.5 42.3 ± 7.4 3.0 ± 1.4 8.7 ± 3.3 1.67 ± 1.7 85.0 ± 2.5 12.3 ± 4.5 0 0 0 Rocks (%) 37.0 ± 5.5 26.5 ± 4.7 27.3 ± 4.8 55.0 ± 2.9 45.0 ± 5.5 46.9 ± 4.9 5.3 ± 1.8 38.7 ± 4.9 0 0 16.5 ± 5.9 Stones (%) 8.7 ± 2.5 7.2 ± 1.7 16.7 ± 2.8 13.6 ± 2.3 21.3 ± 3.6 21.3 ± 3.5 1.0 ± 0.6 17.3 ± 3.7 0 0 13.3 ± 5.3 Pebbles (%) 0 0.3 ± 0.2 1.3 ± 0.6 2.8 ± 0.9 2.7 ± 0.9 1.33 ± 0.63 0.3 ± 0.3 10.3 ± 2.9 0 0 1.4 ± 0.8 Fine Sediments (%) 8.7 ± 1.6 2.7 ± 0.8 11.3 ± 2.1 24,9 ± 2,6 19,7 ± 2,9 29,7 ± 2,8 8,3 ± 1.8 36.0 ± 3.1 5.5 ± 3.0 0 34.1 ± 7.3 RI (%) 23.3 ± 2.5 42.8 ± 2.1 35.8 ± 1.2 44.5 ± 0.3 49.6 ± 1.4 39.4 ± 1.3 59 ± 0.65 35.7 ± 1.6 0 0 51.9 ± 3.3 CI (%) 22.25 19.16 27.69 36.4 41.56 41.4 0 44.3 0 0 0 Height (cm) 16,1 ± 0.7 20 ± 1.0 18,1 ± 1.2 27,7 ± 3.0 35,0 ± 3.5 24,0 ± 2.3 60,0 ± 10.0 20,0 ± 3.8 10,0 ± 2.2 200 60,0 ± 8.3 Depth (m) 1 7 10 14 20 21 22 21 10 10 23

Natural and artificial reefs off Mar del Plata, Argentina 559

Table 2. List of the taxa observed at sublittoral natural outcrops and artificial reefs of the study area. (*) Taxa used in quantitative analysis, 1) Epizoite on bigger hydroid colonies, 2) ecto-parasites on the hydroid Amphisbetia operculata, 3) endolithic organisms inhabiting BAS; 4) endobiont in the the gorgonean Tripalea clavaria, 5) specimens inhabiting fine sediments accumulated in cavities and crevices. Tabla 2. Lista de taxa observados en los arrecifes naturales y artificiales del área de estudio. (*) Taxa utilizados en los análisis cuantitativos, 1) Epizoicos sobre grandes colonias hidroides, 2) ecto-parásitos sobre el hidroide Amphisbetia operculata, 3) organismos endolíticos que habitan el BAS, 4) endobiontes en el gorgonáceo Tripalea clavaria; 5) especimenes que habitan los sedimentos finos acumulados en cavidades y grietas.

Algae: Ceramium virgatum Roth 1797; Codium fragile (Suringar); Corallina officinalis L(*); Polysiphonia sp.(*) Pterosophonia sp.; Rhodymenia sp.(*); Ulva lactuca L.(*) . Porifera: Callyspongia sp.; species indet. 1(*); species indet. 2(*), species indet. 3(*), species indet. 4(*), species indet. 5(*), species indet. 6(*). Cnidaria: Aglaophenia acacia Allman, 1883; Amphisbetia operculata (Linnaeus, 1758)(*); Antholoba achates (Drayton, 1846); Anthothoe chilensis (Lesson, 1830)(*); Astrangia rathbuni Vaughan, 1906; Aulactinia sp.(*); Bimera vestita Wright, 1859; Campanularia agas Cornelius, 1982(1); Choriactis laevis (Carlgren, 1899); Clytia gracilis (Sars, 1851)(1); Corynactis carnea Studert, 1878(*); Coryne eximia Allman, 1859; Dynamena cornicina McCrady, 1859; Ectopleura crocea (Linnaeus, 1758); Familia Plexauridae species indit.; Filellum sp.(1) ; Halecium beanii (Johnston, 1838); Halecium delicatulum Coughtrey, 1876; Hebella sbandens (Bale, 1888)(1); Monostaechas quadridens (McCrady, 1859); Monotheca pulchella (Bale, 1882); Obelia sp., Order Ceriantharia species indet.; Plumularia setacea (Linnaeus, 1758)(*); Sagartia troglodytes Price in Johnston, 1847; Sertularella mediterranea Hartlaub, 1901(*), Sertularella striata Stechow, 1923; Tricnidactis errans (Pires, 1988); Tripalea clavaria (Studert, 1878) (*). Plathelminta: Notoplana sp. Nematoda: Deontostoma sp., Enoplus sp., Pseudocella sp. Nemertina: species indet. 1 Bryozoa: Aetea anguina (Linnaeus, 1758)(1); Bicelariella sp.; Bugula sp.; Celleporella sp., Membranipora sp.; Osthimosia sp.(1); species indet. Crustacea: Balanus improvisus (Darwin, 1854); Balanus trigonus (Darwin, 1854); Caprella equilibra Say, 1818; Corophium insidiosum (Crawford, 1937); Jassa falcata (Montagu, 1808); Halicarcinus planatus (Fabricius, 1775); Idotea baltica (Pallas, 1772); Leucipa pentogona Milne Edwards, 1833; Orden Tanaidacea species indet.; Pachycheles laevidactylus Ortmann, 1892; Platyxanthus crenulatus (Milne Edwards, 1879); Pleoticus muelleri (Bate, 1888); Serolis sp. Annelida: Capitela “capitata” sp.; Diopatra viridis Kinberg 1865; Eunice sp.; Halosydnella australis (Kinberg, 1855); Lumbrineridae species indet.; Neanthes succinea (Frey & Leuckart, 1847); Nereidae species indet.; Ophelidae species indet.; Orbiniidae species indet.; Phyllochaetopterus socialis Claparède, 1870; Polonoidae species indet.; Polygordius appendiculatus Frainpont, 1887; Procerastea halleziana Malaquin, 1893(2); Serpulidae species indet.; Syllis sp.; Terebridae species indet. Sipunculida: Themistes petricola (Amor, 1964)(3) . Mollusca: Aequipecten tehuelchus (d’Orbigny, 1846); Anachis sp.; Atrina seminuda (Lamarck, 1819); Calliostoma sp.; Crepidula sp.; Chaetopleura sp.; Doridoidea species indet.; Fisurellidea megatrema d´Orbigny, 1841; Litophaga patagonica (D’Orbigny, 1847)(3); Musculus viator (d'Orbigny, 1846)(4); Mytilus platensis D’Orbigny, 1846(*); Ostrea puelchana D’Orbigny, 1841; Tegula sp. Pycnogonida: Achelia assimilis (Haswell, 1885); Tanystilum orbiculare Wilson, 1878. Echinodermata: Arbacia dufresnei (Blainville, 1825)(*); Asterina sterifer (Mobius, 1859)(*); Dendrochirotida species indet.(4), Ophioplocus januarii (Lütken, 1856). Tunicata: species indet.; Molgula sp.; Sycozoa umbellata (Michaelsen, 1898).

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Table 3. Living cover (average ± standard deviation) of macrobenthic organisms at natural and artificial reefs of the study area. Tabla 3. Cobertura (promedio ± desviación estándar) de organismos macrobentónicos en arrecifes naturales y artificiales del área de estudio.

Natural reef Artificial reef

R0 R1 R2 R3 BM BA BAS PS JCH JCV CR Ulva lactuca 9.0 ± 2.5 ------Corallina officinalis 26.0 ± 5.8 ------Polysiphonia sp. - 0.5 ± 0.2 0.1 ± 0.09 ------Rhodymenia sp. - 0.2 ± 0.1 - 1.4 ± 0.2 - - - - 1.1 ± 0.2 - - Porifera sp. 1 - 2.6 ± 1.4 ------Porifera sp. 2 ------0.67 ± 0.15 - -

Porifera sp. 3 ------0.4 ± 0.1 - - Lat. Am. J. Aquat. Res. Porifera sp. 4 ------4.4 ± 1.0 - Porifera sp.5 ------0.3 ± 0.3 Porifera sp. 6 ------0.17 ± 0.1 Amphisbetia operculata - - - 0.1 ± 0.1 2.4 ± 0.5 0.5 ± 0.2 - 0.9 ± 0.4 1.9 ± 0.4 - 3.1 ± 1.1 Anthothoe chilensis - 0.17 ± 0.1 1.8 ± 0.5 1.9 ± 0.6 0.2 ± 0.1 0.03 ± 0.03 - 0.4 ± 0.2 1.5 ± 0.3 34.1 ± 7.6 3.1 ± 2.7 Aulactinia sp. - 0.1 ± 0.05 ------Corynactis carnea ------0.6 ± 0.3 - - - - Ectopleura crocea ------1.2 ± 0.3 0.17 ± 0.16 Sertularella mediterranea - - - 0.1 ± 0.1 0.1 ± 0.1 - - 0.1 ± 0.07 08 ± 0.2 - - Plumularia setacea - - - - 1.2 ± 0.3 2.1 ± 0.4 0.5 ± 0.2 0.2 ± 0.1 1.0 ± 0.2 - 0.13 ± 0.1 Tripalea clavaria - - - - 11.7 ± 1.0 0.57 ± 0.3 7.9 ± 0.9 0.03 ± 0.03 - - 3.0 ± 1.0 Mytilus platensis 9.7 ± 4.0 12.7 ± 4.2 54.5 ± 5.8 43.3 ± 5.7 12.1 ± 2.7 32.7 ± 4.6 - 32.3 ± 4.6 36.1 ± 8.0 2.4 ± 0.5 - Arbacia dufresnei - 0.1 ± 0.05 0.1 ± 0.05 0.03 ± 0.03 0.07 ± 0.04 0.03 ± 0.03 - 0.07 ± 0.05 0.2 ± 0.05 - 0.18 ± 0.03 Asterina sterifer - 0.1 ± 0.06 0.1 ± 0.06 0.3 ± 0.1 0.1 ± 0.05 0.1 ± 0.04 0.1 ± 0.08 0.1 ± 0.06 0.4 ± 0.08 - 0.03 ± 0.03

Natural and artificial reefs off Mar del Plata, Argentina 561

Figure 2. MDS ordination of sites (natural and artificial Figure 3. MDS ordination of sites (natural outcrops and reefs) using group average sorting of the Euclidean artificial reefs) using group average sorting of the Bray- distance measure on physical data (substrate topo- Curtis similarity measures on cover data. Natural graphy). Natural outcrops: Restingas Faro (R0), Primera outcrops: Restingas Faro (R0), Primera (R1), Segunda (R1), Segunda (R2) and Tercera (R3), Banco Pescadores (R2) and Tercera (R3), Banco Pescadores Sur (PS), Sur (PS), Banco del Medio (BM), Banco de Afuera (BA) Banco del Medio (BM), Banco de Afuera (BA) and the and the sedimentary slope in BA (BAS). Artificial reefs: sedimentary slope in BA (BAS). Artificial reefs: James James Clunies horizontal (JCH) and vertical (JCV), and Clunies horizontal (JCH) and vertical (JCV), and Cristo Cristo Rey (CR). Rey (CR). Figura 2. Ordenamiento MDS de los sitios (arrecifes Figura 3. Ordenamiento MDS de los sitios (arrecifes naturales y artificiales) usando los promedios de la naturales y artificiales) usando promedios de las medidas distancia Euclídea de los datos físicos (topografía del de similitud Bray-Curtis de los datos de cobertura. sustrato). Arrecifes naturales: Restingas Faro (R0), Arrecifes naturales: Restingas Faro (R0), Primera (R1), Primera (R1), Segunda (R2) y Tercera (R3), Banco Segunda (R2) y Tercera (R3), Banco Pescadores Sur Pescadores Sur (PS), Banco del Medio (BM), Banco de (PS), Banco del Medio (BM), Banco de Afuera (BA) y Afuera (BA) y elevación de roca sedimentaria en BA elevación de roca sedimentaria en BA (BAS). Arrecifes (BAS). Arrecifes artificiales (pecios): James Clunies artificiales (pecios): James Clunies horizontal (JCH) y horizontal (JCH) y vertical (JCV), y Cristo Rey (CR). vertical (JCV), y Cristo Rey (CR). up to 64 m depth show the presence of Mytilus differ structurally, their communities will remain platensis banks of high species richness (Bremec & distinct. Our results are in accordance with previous Roux, 1997). In the rocky outcrops herein studied, red works that demonstrated clear consistent differences, calcareous algae dominated the shallowest NR while a even considering long periods of AR submersion, conspicuous mytilid assemblage was present in NRs between epibiotic assemblages settled on horizontal deeper than 3 m; sea anemones were more abundant and vertical surfaces (Moura et al., 2006; Perkol- between 6-10 m and soft-corals at nearly 20 m depth Finkel et al., 2006; Thanner et al., 2006). Proximity to (Fig. 4). Epizoism was an important phenomenon in the seafloor and shading can markedly influence the the area, mainly on sertulariid and plumulariid development of distinct epibiotic assemblages in hydroids (see Table 1). subtropical and tropical waters (Glasby & Connell, A wide array of structural features is known to 2001; Perkol-Finkel et al., 2006). affect the settlement of benthic invertebrates onto Suspended particles are highly dependent on the natural and artificial substratum, including spatial existence of elevated structures mostly because the orientation, structural complexity, substratum compo- water current velocity increases when passing by the sition and texture (Moura et al., 2006; Perkol-Finkel et edge of them (Falcâo et al., 2009). The a zoo- al., 2006; Thanner et al., 2006). Community structures xanthellate soft-coral Tripalea clavaria, which also developed in horizontal AR (JCH) after nearly sixty occur in soft bottom up to 70 m depth, depends on the years were similar to neighboring NR communities flow current to feed (Olivier et. al., 1968; Acuña et al., (R1 and R2), while dominant taxa differed notably 2004). Thus, its abundance in BAS and CR could be within vertical or horizontal ARs and NRs. Perkol- explained by the vertical disposition of these substrata Finkel et al. (2006) found that if submersion time is that affect the fluxes of suspended material. The small prolonged, ARs can mimic adjacent NRs only if they sea anemone Anthothoe chilensis monopolized the -2 possess similar structural features. However, if they available artificial vertical substrata, i.e. 5000 ind m 562 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Table 4. R values of the ANOSIM test (global r = 0.514, P < 0.1%) for every pair comparison among sites (natural and artificial reefs) according to its biological composition. Significant values in bold (P < 0.1%). Natural outcrops: Restingas Faro (R0), Primera (R1), Segunda (R2) and Tercera (R3), Banco Pescadores Sur (PS), Banco del Medio (BM), Banco de Afuera (BA) and the sedimentary slope in BA (BAS). Artificial reefs: James Clunies horizontal (JCH) and vertical (JCV), and Cristo Rey (CR). Tabla 4. R valores del test ANOSIM (global r = 0,514, P < 0,1%) para cada comparación pareada entre sitios (arrecifes naturales y artificiales) acorde a su composición biológica. Valores significativos en negrita (P < 0,1%). Arrecifes naturales: Restingas Faro (R0), Primera (R1), Segunda (R2) y Tercera (R3), Banco Pescadores Sur (PS), Banco del Medio (BM), Banco de Afuera (BA) y elevación de roca sedimentaria en BA (BAS). Arrecifes artificiales (pecios): James Clunies horizontal (JCH) y vertical (JCV), y Cristo Rey (CR).

R0 R1 R2 R3 PS BM BA BAS JCH JCV R0 R1 0,39 R2 0,76 0,29 R3 0,66 0,19 -0,005 PS 0,70 0,19 0,05 0,07 BM 0,85 0,47 0,68 0,67 0,55 BA 0,72 0,21 0,08 0,13 0,01 0,57 BAS 0,82 0,58 0,94 0,86 0,88 0,33 0,87 JCH 0,50 0,02 0,24 0,19 0,20 0,58 0,23 0,72 JCV 0,86 0,47 0,99 0,88 0,94 0,99 0,98 0,91 0,69 CR 0,55 0,29 0,76 0,58 0,64 0,38 0,62 0,29 0,28 0,56

Table 5. SIMPER ("similarity percentages" analysis) results for the natural and artificial reefs of the study area (average similarity within groups in brackets). Typical species (those contributing more than 90% to the average similarity for each group) are listed (% contribution in brackets), Av. Abund.= average cover data, Contrib. % = contribution in percentage, Cum. % = cumulative percentage. Tabla 5. Resultados del SIMPER ("similarity percentages" analysis) para los arrecifes naturales y artificiales del área de estudio (similitud promedio entre grupos entre paréntesis) y lista de las especies típicas (aquellas que contribuyen en más de un 90% de la similitud promedio para cada grupo). Av. Abund.= promedio datos de cobertura, Contrib. % = contribución en porcentaje, cum. % = porcentaje acumulativo.

Substrate type Species Av. Abund. Contrib. % Cum. % Mytilus platensis 29.49 83.65 83.65 Natural (28.01%) Tripalea clavaria 3.14 12.31 95.95 Artificial JCH (23.56%) Mytilus platensis 36.67 96.18 96.18 JCV (70.23%) Anthothoe chilensis 72.37 99.34 99.34 Tripalea clavaria 4.40 57.58 57.58 CR (18.6%) Amphisbetia operculata 4.55 40.32 97.90

in JCV (Fig. 5). Such high abundance could be fringe (Excoffon et al., 1997). Its higher abundances explained by its preference to colonize substrata where could be also favored by its reproductive strategy by water currents guarantee a continuous supply of food longitudinal fission (Excoffon & Acuña, 1998). Other and avoid the negative effects of sedimentation. This fast growing sea anemone, Metridium senile species also occurs in dense patches in the intertidal (Linnaeus, 1761), has a similar asexual mechanism

Natural and artificial reefs off Mar del Plata, Argentina 563

Table 6. Relative abundance (Ra) and frequency (F) of fishes from natural reefs (Restigas y Bancos) and artificial reefs in the study area. Ra code: occasional (o) = a single individual, scarce (s) = 2-5 individuals, abundant (a) = 6-10 and very abundant (va) = more than 10 individuals observed during the immersion. F code: less frequent (lf) = recorded in less than 20 %; frequent (f) = recorded between 20-50 % and very frequent (vf) = recorded in more of the 50 % of total dives in each place. Tabla 6. Abundancia relative (Ra) y frecuencia (F) de los peces de los arrecifes naturales (restigas y bancos) y los arrecifes artificiales del área de estudio. Código de Ra: ocasional (o): un individuo, escasos (s): 2-5 individuos, abundantes (a): 6-10 y muy abundantes (va): mas de 10 individuos observados durante la inmersión. Código de F: poco frecuente (lf): registrada en menos del 20%; frecuente (f): registrada entre el 20-50% y muy frecuente (vf): registrada en mas del 50% de total de inmersiones en cada lugar.

Natural reef Artificial reef Species Common name Restingas Bancos J. Clunies Cristo Rey Ra (F) Ra (F) Ra (F) Acanthistius brasilianus Argentine sea bass s (f) a (f) va (vf) va (vf) Bovichthys argentinus o (lf) ------Conger orbignyamus -- o (lf) -- s (f) Diplodocus argenteus White bream Va (vf) s (vf) va (vf) va (vf) Discopyge tschudii Electric ray -- o (lf) -- -- Dules auriga s (vf) s (f) s (lf) s (lf) Pagrus pagrus Red porgy s (vf) a (vf) s (lf) s (lf) Paralichthys patagonicus Flounder o (lf) o (lf) -- -- Pinguipes brasilianus Brazilian sandperch Va (vf) va (vf) va (vf) va (vf) Pseudopercis semifasciata Brazilian sandperch -- 0 (lf) s (f) s (f) Rajiidae species indet. Eagle ray o (lf) o (lf) o (lf) o (lf) Seriola lalandi Yellowtail amberjack -- ma (lf) -- -- Squatina sp. -- o (lf) -- -- Triathalassothia argentina -- o (lf) -- -- Urophycis brasiliensis Brazilian codling -- o (lf) o (lf) o (lf) Number of census 10 16 5 4 and is usually found colonizing shipwrecks in other and Pseudopercis semifasciata, were clearly more coastal temperate waters in Belgium (Zintzen et al., abundant and/or frequent in ARs (shipwrecks) 2008) and Patagonia (G. Genzano, pers. obs.). compared to the surrounding NRs, suggesting a In AR, spatial complexity increases habitat preference for habitat with more complex structure. In heterogeneity, providing increased areas of refuge for NRs these species occur only in cliffs and crevices of fish populations from predation and competition. Reef BAS but they are rare or absent in the less structurally fishes also represent an attraction for recreational complex outcrops. divers, and for sport angler fishers (Galván et al., This pioneer study in the surveyed area clearly 2009). Fifteen species were recorded in the analyzed shows that outcrops allow the settlement of diverse area. Abundance and frequency values registered by and rich assemblages. Artificial reefs allow not only visual censuses for some species could be the settlement of benthic invertebrates but also provide underestimated due to their particular behavior; e.g. refuge for fishes. As recreational fishery and diving Dules auriga and Bovichthys argentinus are two shy are intensifying its activities in Mar del Plata, where fishes which usually avoid divers and Triathalassothia tourism is one of the main economical resources, the argentina is a cryptic and sedentary species with protection of such areas should be considered in nocturnal habits. However; the data clearly indicated conservation plans. Future management plans should that species having strong site fidelity, i.e. have into account the frequency of dive-expeditions in Acanthistius brasilianus (Irigoyen & Venerus, 2008) these coastal habitats. 564 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Figure 4. Natural reefs dominated by the mussel Mytilus platensis. a) R2 (Dules auriga, a typical rocky outcrop fish, over mussel beds), b) R3 (the sea urchin Arbacia dufresneii and the sea star Asterina stellifer), c) BA (general view of the outcrop with some individuals of the Brazilian sandperch Pinguipes brasilianus) and d) BAS (mussels, the sea urchin A. dufresneii and the soft-coral Tripalea clavaria). R2: Segunda Restinga. R3: Tercera Restinga. BA: Banco de Afuera. BAS: sedimentary slope in BA. Scale bar: 10 cm. Figura 4. Arrecifes naturales dominados por el mejillón Mytilus platensis. a) R2 (Dules auriga, un típico pez de los arrecifes rocosos sobre banco de mejillones), b) R3 (el erizo de mar Arbacia dufresneii y la estrella de mar Asterina stellifer), c) BA (vista general del arrecife con algunos individuos del “turco” Pinguipes brasilianus) y d) BAS (mejillones, el erizo de mar A. dufresneii y el coral blando Tripalea clavaria). R2: Segunda Restinga. R3: Tercera Restinga. BA: Banco de Afuera. BAS: elevación sedimentaria en BA. Barra: 10 cm.

Figure 5. Typical species colonizing the artificial reefs (shipwrecks) in the study area. a-b) the sea anemone Anthothoe chilensis in James Clunies vertical substrata (with a closer look to the species), c) the sea anemones in Cristo Rey, d) the soft-coral Tripalea clavaria in Cristo Rey. Scale bar: 10 cm. Figura 5. Especies típicas colonizando los arrecifes artificiales (pecios) en el área de estudio. a-b) la anémona de mar Anthothoe chilensis en el sustrato vertical del James Clunies (con vista detallada de la especie), c) las anémonas de mar en el Cristo Rey, d) el coral blando Tripalea clavaria en el Cristo Rey. Barra: 10 cm. Natural and artificial reefs off Mar del Plata, Argentina 565

ACKNOWLEDGEMENTS (Actiniaria, Sagartiidae) and its distribution in Southern Hemisphere. Iheringia, Sér. Zool., (82): We acknowledge CASE Diving Center for their help 107-118. during field work and logistical support. This paper Excoffon, A.C., F.H. Acuña, M.O. Zamponi & G.N. was funded by PICT 2007 02200 and 2008 01194; Genzano. 2004. Reproduction of the temperate EXA 460/09, CEN 031/10. This is INIDEP contri- octocoral Tripalea clavaria (Octocorallia, Anthothe- bution 1690 lidae) from sublittoral outcrops off Mar del Plata, Argentina. J. Mar. Biol. Assoc., U.K., 84(4): 695- REFERENCES 700. Falcâo, M., M.N. Santos, T. Drago, D. Serpa & C. Acuña, F.H., A.C. Excoffon, M.O. Zamponi & G.N. Monteiro. 2009. Effect of artificial reefs (southern Genzano. 2004. Feeding habits of the temperate Portugal) on sediment-water transport of nutrients: octocoral Tripalea clavaria (Studer, 1878) Importance of the hydrodynamic regime. Estuar. (Octocorallia, Gorgonaria, Anthothelidae), from Coast. Shelf Sci., 83: 451-459. sublittoral outcrops off Mar del Plata, Argentina. Francour, P. & A. Koukouras. 2000. Methods for Belg. J. Zool., 134(1): 65-66. studying the impact of diver frequentation and Baine, M. 2001. Artificial reefs: a review of their design, mooring on coralligenous communities. In: R. Goñi, application, management and performance. Ocean M. Harmelin-Vivien, F. Badalamenti, L. Le Diréach Coast. Manage., 44: 241-259. & G. Bernard (eds.). Introductory guide to methods for selected ecological studies in marine reserves. Bertolotti, M.I., G.A. Verazay, E. Errazti, A.N. Pagani & GIS Posidonie Publications, Paris, pp. 69-74. J. Buono. 2001. Flota pesquera argentina. Evolución durante el período 1960-1998, con una actualización Galván, D.E., L.A. Venerus & A.J. Irigoyen. 2009. The al 2000. En: M.I. Bertolotti, G.A. Verazay & R. reef-fish fauna of the northern Patagonian gulfs, Akselman (eds.). El Mar argentino y sus recursos Argentina, southwestern Atlantic. Open Fish Sci. J., pesqueros. Evolución de la flota pesquera argentina, 2: 90-98. artes de pesca y dispositivos selectivos. Publicaciones Genzano, G.N. 2010. La vida en el mar. Buceando el la especiales INIDEP, Mar del Plata, 3: 9-54. costa de Mar del Plata. Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero, INIDEP, 1: 46 Bertolotti, M.I., E. Errazti, P. Gualdoni & A. Pagani. pp. 2008. Principios de política y economía pesquera. Dunken, Buenos Aires, 240 pp. Genzano, G.N., M.O. Zamponi, A.C. Excoffon & F.H. Acuña. 2002. Hydroid populations from sublittoral Bremec, C. & A. Roux. 1997. Resultados del análisis de outcrops off Mar del Plata, Argentina: abundance, una campaña de investigación pesquera, sobre seasonality, and reproductive periodicity. Ophelia, comunidades bentónicas asociadas a bancos de 56(3): 61-70. mejillón (Mytilus edulis platensis D' Orb.) en costas de Buenos Aires, Argentina. Rev. Invest. Des. Pesq., Glasby, T.M. & S.D. Connell. 2001. Orientation and 11: 153-166. position of substrata have large effects on epibiotic assemblages. Mar. Ecol. Prog. Ser., 214: 127-135. Carr, M.H. & M.A. Hixon. 1997. Artificial reefs: the importance of comparisons with natural reefs. Fish., Gratwicke, B. & M.R. Speight. 2005. The relationship between fish species richness, abundance and habitat 22: 28-33. complexity in a range of shallow tropical marine Clarke, K.R. & R.M. Warwick. 2001. Change in marine habitats. J. Fish Biol., 66: 650-667. communities: an approach to statistical analysis and Grossman, G.D., G.P. Johnes, & W.J. Seaman. 1997. Do interpretation. PRIMER-E, Plymouth, 161 pp. artificial reefs increase regional fish production? A Collie, J.S., S.J. Hall, M.J. Kaiser & I.R. Poiner. 2000. A review of existing data. Fisheries, 22: 17-23. quantitative analysis of fishing impacts on shelf-sea Hiddink, J.G., S. Jennings & M.J. Kaiser. 2006a. Indica- benthos. J. Anim. Ecol., 69: 785-798. tors of the ecological impact of bottom-trawl Excoffon, A.E. & F.H. Acuña. 1998. Dinámica disturbance on seabed communities. Ecosystems, reproductiva y aspectos poblacionales de un clon de 9(7): 1190-1199. Anthothoe chilensis (Lesson, 1830) (Cnidaria, Hiddink, J.G., T. Hutton & S. Jennings. 2006b. Anthozoa) del intermareal de Mar del Plata. Frente Predicting the effects of area closures and fishing Marítimo, 17, Sec. A: 107-111. effort restrictions on the production, biomass, and Excoffon, A.C., M.J.C. Belem, M.O. Zamponi & E. species richness of benthic invertebrate communities. Schlenz. 1997. The validity of Anthothoe chilensis ICES J. Mar. Sci., 63(5): 822-830. 566 Lat. Am. J. Aquat. Res.

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Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 567-574, 2011 Dissolved trace metals of Reloncaví Fjord 567 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-16

Research Article

Dissolved trace metals in the water column of Reloncaví Fjord, Chile

Ramón Ahumada1, Anny Rudolph1, Elizabeth González1, Gary Fones2 Gonzalo Saldías3 & Ramón Ahumada-Rudolph3 1Department of Environmental Chemistry, Facultad de Ciencias Universidad Católica de la Santísima Concepción, P.O. Box 297, Concepción, Chile 2School of Earth and Environmental Sciences, University of Portsmouth, UK 3Escuela de Postgrado, Magíster en Oceanografía. Universidad de Concepción, Concepción, Chile

ABSTRACT. We analyzed the concentration of dissolved trace metals (Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb) in the water column of Reloncaví Fjord. Sampling was performed during the CIMAR 12 Fiordos cruise in 2006. A total of 36 passive samplers or DGTs (diffusion gradient in thin films) were anchored at four stations along the longitudinal axis of the fjord. The DGTs were deployed at three depths per station and left there for 48 h. The metal contents on each thin film were analyzed using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy. Concentrations were highest in the surface layer at the head of the estuary, which is directly influenced by Petrohué River. Characteristic sequences of the studied metals were defined in the area with the greatest continental influence (Z(5-25 m) = Cu >Mn> Fe > Ni >Pb> Cr > Cd > Co) and in the area with a marine or coastal influence (Z(5-25 m) = Fe > Cu>Mn> Ni >Pb> Cr > Cd > Co). A similar metal sequence was found in the deepest layer: Z(40 m) = Fe >Mn> Cu >Pb> Ni > Cd > Cr > Co. The passive sampling technique using DGTs to determine dissolved trace metals in the sea water provided robust information on the concentrations of the ten metals analyzed. Keywords: dissolved metals, passive samplers, fjords, southern Chile.

Metales trazas disueltos en la columna de agua en el fiordo Reloncaví, Chile

RESUMEN. Se analiza la concentración de metales trazas disueltos (Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni y Pb), en la columna de agua del fiordo Reloncaví. El muestreo se realizó durante la campaña CIMAR 12 Fiordos, 2006. Para ello se fondeó en cuatro estaciones y en tres profundidades, un total de 36 muestreadores pasivos o DGT (láminas de gradiente de difusión) a lo largo del eje longitudinal del fiordo, durante 48 h. El contenido de metales en cada lámina fue analizado mediante espectroscopía de emisión atómica con acoplamiento inductivo de plasma. Las mayores concentraciones se observaron en la superficie de la columna de agua, en la cabeza del estuario, directamente influenciada por el río Petrohué. Se definió para el área una secuencia de los metales estudiados característica, para la zona de mayor influencia continental: Z(5-25 m) = Cu > Mn > Fe > Ni > Pb > Cr > Cd > Co y para la zona de influencia marina o costera: Z(5-25 m) = Fe > Cu > Mn > Ni > Pb > Cr > Cd > Co, observándose una secuencia semejante para los metales analizados en la capa de mayor profundidad: Z(40 m) = Fe > Mn > Cu > Pb > Ni > Cd > Cr > Co. La técnica de muestreo pasiva, con DGTs, para la determinación de metales traza disueltos en agua de mar, permitió obtener información robusta de las concentraciones de los diez metales analizados. Palabras clave: metales disueltos, muestreadores pasivos, fiordos, sur de Chile.

______Corresponding author: Ramón Ahumada ([email protected])

INTRODUCTION them as natural enrichment or pollution (Regnier & Wollast, 1993; Salamanca & Jara, 2003; Navarro et Baselines of metals are established to determine the al., 2006). Trace metals include a highly toxic group natural concentrations and ranges of variations for that requires monitoring. These metals are most easily these elements or compounds, in order to elucidate absorbed and bioaccumulated by living organisms any changes that may be produced and to identify when the metals are in their dissolved (ionic) form. 568 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Sea water contains low concentrations (µg L-1 or contents in the fjords of southern Chile was obtained ng L-1) of most metals in solution. Their solubility in 1995, with the beginning of the CIMAR Fiordos depends on the solvent characteristics and the Program. The analytic difficulties did not allow to solubility constant for each elements, which deter- make the analyses in all cruises to the fjords areas. mines its proportionality and abundance. These can be The present work analyzed the dissolved fraction of studied both in the water column and in interstitial eight elements (Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb), waters (Davison et al., 1991, 1994, 1997, 2000; Zhang determining their vertical distribution and variability & Davison, 1995; Fones et al., 1998; Pizarro et al., along the Reloncaví Fjord water column. A passive 2001). sampling technique was used in which devices with Metal concentration in sea water can be modified diffusion gradients in thin film (DGT) were anchored regionally through volcanic activity, metheorization at different depths in the water column for a known and/or erosion of the detritus phases of the rocky period of time (48 h) in order to produce the in situ basement, and fluvial contribution (Humbord et al., pre-concentration of the metal ions. 1997). Although rivers transport small amounts of dissolved metals, these can alter the natural Study Area proportions in local sea water by dilution or Reloncaví Fjord is located at 41º38’22’’S, enrichment of some major and minor cations (Ca, Na, 72º22’40’’W, and has a west-east orientation (Fig. 1). B, Mg, Ba, etc.) (Libes, 2009). This fjord averages 56 km in length and 3 km in 2 The variability of metal concentration in water is width, with a water surface area of ~170 km . The first highly uncertain, due to the fact that samples are third of the estuary (nearest to the head) is 20 to 100 m obtained through instantaneous sampling. At present, deep, dropping rapidly to 150 m in the second third a wide gamut of continuous recording systems is and 400 m in the last third; the depth at the mouth is available for physical, biological, and chemical ~450 m. The interior tides fluctuate between 6 and 7 measurements. However, the study of the chemistry of m at syzygies tides and are as much as ~1 m lower dissolved metals is highly complex, involving during quadrature (León, 2005; Valle-Levinson et al., difficulties of sampling (i.e., obtaining, transporting, 2007). Local winds blow from the south (southeast storing, and pre-treating the samples), low concen- and southwest) in spring and summer and from the trations (near the detection limit of the analytical north in autumn and winter (Molinet et al., 2003). equipment) of dissolved ions in this environmental The fjord has three important tributaries – the matrix, and the risk of contamination. Every stage of Petrohué River at the head (Q = 278 m3 s-1) the such research offers the potential for sample contami- Cochamó river (Q = 20 m3 s-1) and Puelo river (Q = nation and the possibility of altering the results of the 670 m3 s-1) in the middle – as well as other, smaller analytes under study (González et al., 2004). tributaries (Anuario Estadístico de Chile, 2007) (Fig. The fjords of southern Chile are highly dynamic 1). Sediment grain size is mostly silt-mud (63%) and systems, whether due to their dimensions, morpho- clay (37%) at the head, silt in the central part, and silt logy, tidal activity, and/or important freshwater and fine sand with a high percentage of fine sand contributions from the continent. The input of (48%) near the mouth. Organic matter contents in the freshwater stratifies the water column, creating a low fjord fluctuate between 5.1 and 6.9% (Pineda, 2009; salinity surface layer and resulting in the dynamics of Silva et al., 2009). Important salmon and mussel estuarine behavior (Silva et al., 1998; Dávila et al., farming activities are developed along the fjord 2002; Sievers & Silva, 2008). A fast-moving surface coastline, and mollusks are also harvested from layer moves out of the basin and a slower, deep layer natural banks. moves inward to the head (Salinas & Hormazábal, 2004; Cáceres & Valle-Levinson, 2004; Valle- MATERIALS AND METHODS Levinson et al., 2007). This generates changes in the physical and chemical variables of the water column Sampling was performed during the oceanographic (Sievers, 2008; Silva, 2008), particularly organic CIMAR 12 Fiordos cruise in October 2006, on board matter contents, temperature, pH, Eh, and/or ionic the “AGOR Vidal Gormaz” of the Chilean Navy. The strength, amongst others. experimental design of sampling considered four Dissolved trace metal information for the Chilean stations and 36 passive samplers or DGTs (diffusion coastal waters has been scarcely reported on the gradient in thin films) (Davison, 2000; Pizarro et al., scientific literature, and only for few metals (Jara & 2001; Richir et al., 2011). The four stations were Salamanca, 2003; Valdés et al., 2006; Ahumada et al., located along the longitudinal axis of the fjord, from 2008). The first information on dissolved metal its head to its mouth (Fig. 1). For this, we prepared

Dissolved trace metals of Reloncaví Fjord 569

Figure 1. Geographic location of the Reloncaví Fjord and positions of the DGT anchoring stations during the CIMAR 12 Fiordos cruise in October 2006. Figura 1. Ubicación geográfica del Estuario Reloncaví y posicionamiento de las estaciones de anclaje de los DGT, durante el crucero CIMAR 12 Fiordos en octubre 2006. and dropped anchor lines having a dead weight at the bottom, a subsurface buoy, and a surface buoy (Fig. 2a). Three unit of DGTs were inserted in a plate (Fig. 2b), and then three plates were located along the anchor line at three diferent sampling depths i.e., surface (5-10 m), mid-water (25-35 m), and deep water (40-50 m). The deployment and recovery operations were done according to Neshyba & Fonseca (1981), and a Zodiac boat was used for anchoring the four lines between 9 and 11 October 2006. The DGTs were left in place for 48 h and reference data of salinity and temperature were obtained with a CTD, at each station during the anchoring and when DGTs were recovered (Madrid & Zayas, 2007). CTD data was used in the computation of metal concentrations. The anchoring at station 4 was lost due to bad weather conditions. Only three stations were com- pleted successfully, stations 5, 6 and 7. Station 7 covered the first fourth of the fjord length at its head; Figure 2. a) Diagram of DGT set-up and anchoring, station 6 covered the second fourth (the Cochamó and b) plate detail, c) DGT capsule. Puelo rivers empty into this section) and station 5 Figure 2. a) Diagrama de anclaje de los DGTs, b) detalle covered the third fourth of the fjord length. de una placa, c) cápsula de un DGT. 570 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Each plate contained three thin sheets or DGTs, DISCUSSION which were considered to be replicates per depth (Fig. 2b). The DGTs were recovered, removed (Fig. The main forcing factors in the Reloncaví Fjord are 2c), washed with MilliQ water, and stored individually freshwater contributions (Petrohué, Puelo, Cochamó in labeled Ziploc® bags at 4°C until their analysis. rivers), tidal differences (6-7 m), and strong local The analytical determination of the 8 metals in the sea winds. These factors result in high variability within the fjord in terms of the spatial and temporal water, i.e., Fe, Mn, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, was done distribution of physical, chemical, and biological using atomic emission spectroscopy with inductively properties of its waters (Silva et al., 1998; Dávila et coupled plasma (AES-ICP) in clean laboratories of the al., 2002; Salinas & Hormazábal, 2004; Cáceres & University of Portsmouth (UK). Valle-Levinson, 2004; Valle-Levinson et al., 2007). These data were tabulated, and the statistical Given this context, it was decided to use a passive software package Statistica version 6.0 (StatSoft. Inc., technique that would allow to obtain an in situ 2001) was used for their statistical description. concentration of the dissolved metals over a 48 h time period. The disadvantage of this system is the high probability of losing the anchor lines, as it occurred at RESULTS the station four at the mouth of the estuary. In terms of absolute abundance, Co, Cr, and Cd Table 1 shows the results of the average concentration showed the lowest concentrations in all the stations of the metals in solution measured at three of the sampled at the estuary. The concentrations of Cu and sampling stations. The study shows that the surface Mn were higher than other metals in the surface layer layer of the water column at the head of the estuary at the head of the fjord, showing a characteristic (St. 7) was directly influenced by contributions from abundance sequence pattern. The concentration of Fe the Petrohué River, with a temperature of 10ºC and increased towards the fjord mouth and as well as in salinity < 20 psu. The water column showed strong depth. vertical stratification and, below 20 m depth, tempe- The temperature and salinity were used to identify ratures of 12ºC and higher salinity (28 psu) than in the the thickness of the stratified layer in the fjord (Table surface layer were found. In the central part of the 1).The upper 25 m correspond to a layer of estuarine fjord, despite contributions from the Cochamó (St. 7) influence with salinities between 22-30 psu. The deeper layer corresponds to a layer of marine and Puelo (St. 6) rivers, temperatures were near 12ºC influence, with salinity near 30 psu and reaching 32 at the surface and 10,5ºC at 40 m. Salinity was 28 psu, psu at the mouth of the fjord (St. 4). This vertical at station 7, increasing along a gradient with depth salinity gradient was observed in all the stations and a until reaching 32 psu at surface salinity near station 5. horizontal gradient was observed from the head of the Data showed that most of the metals studied (Cd, fjord to its mouth. Given the relative abundance of Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb) were higher in the surface metals and the stratification of the fjord, we defined layer (5 m) at the head of the fjord (St. 7), which is areas of concentration distribution. influenced by the Petrohué River. The only exception The metal concentrations in the deep layer were to these findings was Fe. The concentration of metals lower than in the surface one, but higher than in the at the head of the estuary was ~5 times greater than intermediate layer, with the exception of Fe, which the rest of metals, showing a decreasing gradient was first in abundance at 40 m depth. This towards the mouth. concentration distribution, allowed to identify two groups according to their relative abundance: The Cochamó and Puelo rivers enter the fjord 1. The area of continental influence covered the around St. 7 and 6, respectively, but did not have the fjord’s first quarter (St. 7). The sequence at the same effect on metal concentrations. Instead, these surface (5 and 25 m) was Z(5-25 m) = Cu > Mn > Fe rivers contributed to dilute rather than increase metal > Ni > Pb > Cr > Cd > Co and at depth (40 m) was concentrations. This suggests that the behavior of the Z(40 m) = Fe > Mn > Cu > Pb > Ni > Cd > Cr > Co. metals is different along the longitudinal axis of the 2. The area of marine influence included two quarters fjord. Likewise, metal concentrations in the interme- at the center of the estuary (St. 5 and 6). The diate water layer (25 and 35 m depth), which had sequence at the surface (5 and 25 m) was Z(5-25 m) intermediate salinity values, were lower than in the = Fe > Cu > Mn > Ni > Pb > Cr > Cd > Co and at upper and deeper layers, as found at all three stations depth (40 m) was Z(40 m) = Fe > Mn > Cu > Pb > Ni (Table 1). > Cd > Cr > Co. Dissolved trace metals of Reloncaví Fjord 571

Table 1. Average of salinity and of dissolved metals concentrations at the different depths along the longitudinal axis of the Reloncaví Fjord during the CIMAR 12 Fiordos cruise in October 2006. Tabla 1. Promedios de salinidad, temperatura y concentración de metales disueltos en diferentes profundidades a lo largo del eje longitudinal del fiordo Reloncaví, durante el crucero CIMAR 12 Fiordos, octubre 2006.

Coastal Depth Salinity Temperature Cd Co Cr Cu Fe Mn Ni Pb Stations (m) (psu) (°C) (µg L-1) (µg L-1) (µg L-1) (µg L-1)(µg L-1) (µg L-1) (µg L-1) (µg L-1) 5 24.124 12.15 0.57 0.07 0.83 28.07 2.58 6.32 2.56 2.19 St. 7 25 32.183 10.95 0.03 0.01 0.03 0.41 0.18 1.47 0.36 0.10 40 32.196 10.89 0.17 0.02 0.10 4.00 14.04 5.49 0.49 0.80 15 22.478 12.05 0.07 0.03 0.51 3.48 29.45 1.66 1.84 0.67 St. 6 35 32.185 11.00 0.07 0.02 0.06 0.96 6.28 1.80 1.19 0.21

50 32.203 10.82 0.41 0.05 0.37 7.49 29.93 9.13 1.85 2.09 5 27.632 12.35 0.09 0.04 0.26 3.24 16.34 1.88 1.52 0.55 St. 5 25 32.184 11.25 0.04 0.02 0.08 1.15 7.45 2.14 0.85 0.23 40 32.265 10.80 0.17 0.05 0.23 2.59 31.46 2.43 1.31 0.68

The secuences pattern of metals abundances in the The concentrations of Ni and Cu in the sediments deep layer (40 m) were similar in both of these areas indicate a risk zone at the head of the fjord (St. 7), (continental and marine influence). Dissolved Fe was unlike the situation observed in the water column. the most abundant element for the area, in which Finally, for comparative purposes and reference, it salinity was higher and velocity lower in this deep is presented the concentration values for dissolved layer, which circulates towards the head of the estuary metals reported by other authors at different sites (Salinas & Hormazábal, 2004; Cáceres & Valle- (Table 3). The values of Cd, Co, Cr, Mn, Ni, and Pb Levinson, 2004). found in the Reloncaví Fjord were near to or lower Table 2 shows the whole column average data for than those found in the other sites studied. the continental or estuarine area and for the marine Nonetheless, the concentrations of Cu, were greater in influence or coastal area (the fjord empties into the the surface layer at the stations near the head of the Interior Sea of Chiloé). The greater concentrations of fjord, and Fe was more concentrated towards the Cu in the area of continental influence (less salty) mouth and in the deeper parts of the fjord. The marked could be associated with the formation processes of differences in the concentrations of Cu suggest an hydroxides colloids or soluble complexes in this area, additional input of these metals from the continent. which has higher pH (differences of pH from freshwater to seawater).

Table 2. Average concentration of dissolved metals (μg L-1) that characterize the continental influence area (CI) and the marine influence area (MI) in the Reloncaví Fjord during the CIMAR 12 Fiordos cruise in October 2006. SD: standard deviation, CV: coefficient of variation Tabla 2. Promedio de concentración de metales disueltos (μg L-1) que caracterizan el área de influencia continental (CI) y el área de influencia marina (MI) en el fiordo Reloncaví, durante el crucero CIMAR 12 Fiordos, octubre 2006. SD: deviación estándar, CV: coeficiente de variación.

Metals Cd Co Cr Cu Fe Mn Ni Pb -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 (μg L ) (μg L ) (μg L ) (μg L ) (μg L ) (μg L ) (μg L ) (μg L ) Zone CI Mean 0.349 0.066 0.414 10.82 6.127 4.429 1.136 1.034 (Estuarine) SD 0.165 0.037 0.309 12.28 5.607 2.118 1.011 0.868 CV 47.28 55.92 74.58 113.5 91.51 47.82 89.04 83.98 Zone MI Mean 0.14 0.04 0.25 3.15 20.15 3.17 1.43 0.74 (Coastal) SD 0.13 0.01 0.16 2.16 10.63 2.68 0.36 0.63 CV 88.30 33.51 63.64 68.61 52.76 84.38 25.11 85.51 572 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Table 3. Concentration of dissolved trace metals reported at different marine sites. nd: non detected. Tabla 3. Concentración de metales trazas disueltos, registrados en diferentes localidades marinas. nd: no detectado.

Trace metal Concentration in seawater References nd-7.1 µg kg-1 Beltrame et al. 2009 Cd 0.01-010 µg L-1 Hatje et al. 2003 0.011-0.38 µg L-1 Baeyens et al. 1998 0.5 µg kg-1 Libes 2009 Co 0.3-6.1 nM Fang & Lin 2002 2.82-6.79 µg kg-1 Vásquez et al. 1998 Cr nd-5.86 µg kg-1 Botté et al. 2008 0.65-13.40 µg kg-1 Vásquez et al. 1998 Cu 0.25-3.2 µg L-1 Baeyens et al. 1998 Fe nd-3.49 µg kg-1 Botté et al. 2008 Mn 1.03-53.04 µg kg-1 Fang & Lin 2002 Ni 0.18-1.61 µg kg-1 Hatje et al. 2003 0.013-3.29 µg kg-1 Mendiguchía et al. 2007 Pb 0.04-1.5 ug L-1 Baeyens et al. 1998

CONCLUSIONS captain, crew, and divers of the “AGOR Vidal Gormaz” for help during sampling; and the analysis The dissolved metal concentrations were high for Cu, laboratories: Laboratory of Geochemistry (School of Mn and Fe, and low for Co, Cr, and Cd. Moreover, the Earth and Environmental Sciences, UK) and concentrations were the greatest in the surface layer of Laboratorio de Metales Traza. Facultad de Ciencias, the water column and at the head of the fjord, a lower- Universidad Católica de la Santísima Concepción density area due to the influence of the Petrohué (UCSC) and Dra. Gina Rojas for the revision of River. english text. Finally we thank to the Dirección de The dissolved metal abundances revealed a Investigación of UCSC by the facilities offer to the characteristic sequence for the area of continental final translation of the paper. influence (Z(5-25 m) = Cu > Mn > Fe > Ni > Pb > Cr > Cd > Co) different from that of the area of marine or REFERENCES coastal influence (Z(5-25 m) = Fe > Cu > Mn > Ni > Pb > Cr > Cd > Co). The two areas shared a similar Ahumada, R., L. Gerli, E. Fernández & I. Sánchez. 2008. sequence in the deep layer: Z(40 m) = Fe > Mn > Cu > Trace metals in the coastal waters and organisms of Pb > Ni > Cd > Cr > Co. austral Chilean chanels and fjords. In: N. Silva & S. The use of DGTs devices for sampling and the Palma (eds.). Progress in the oceanographic know- AES-ICP analyses shown to be adequate; its results ledge of Chilean interior waters, from Puerto Montt to Cape Horn. Comité Oceanográfico Nacional, were not significantly different from those obtained by Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valpa- DPASV with HMDE. Thus, our data are consistent raíso, 45-49. with the values that fluctuate according to the characteristics and dynamics of the sampling site. Baeyens, W., M. Elskens, R. Van Ryssen & M. Leermakers. 1998. The impact of the Scheldt input on The passive samplers (DGTs) allowed to determine the trace metal distribution in the Belgian coastal area dissolved trace metal contents in the water column in (results of 1981-1983 and 1995-1996). Hydro- an area of high variability and to obtain robust biología, 366: 91-108. information on the concentrations of the ten metals Beltrame, M.O., S.G. de Marco & J.E. Marcovecchio. analyzed. 2009. Dissolved and particulate heavy metals distribution in coastal lagoons. A case study from ACKNOWLEDGEMENTS Mar Chiquita Lagoon, Argentina. Estuar. Coast. Shelf. Sci., 85: 45-56. The authors thank the Comité Oceanográfico Nacional Botté, S.E., R.H. Freije & J.E. Marcovecchio. 2008. for financing the project CONA C12F 06-01; the Dissolved heavy metal (Cd, Pb, Cr, Ni) concentration

Dissolved trace metals of Reloncaví Fjord 573

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Received: 7 June 2010; Accepted: 12 October 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 575-583, 2011Spiny lobster settlement at the Caribbean coast of Costa Rica 575 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-17

Research Article

Postlarval settlement of spiny lobster, Panulirus argus (Latreille, 1804) (Decapoda: Palinuridae), at the Caribbean coast of Costa Rica

Oscar González1,2 & Ingo S. Wehrtmann3 1Centro de Investigaciones de Ciencias del Mar y Limnología (CIMAR) Universidad de Costa Rica, 2060 San José, Costa Rica 2Present address: Departamento de Biología, Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua-León (UNAN-León), León, Nicaragua 3Unidad de Investigación Pesquera y Acuicultura (UNIP) del Centro de Investigación en Ciencias del Mar y Limnología (CIMAR), Universidad de Costa Rica, 2060 San José, Costa Rica

ABSTRACT. Lobster fishery (Panulirus argus) forms an important part of the fishing activities along the Caribbean coast of Central America. The present study provides information regarding the seasonal abundance and distribution of postlarval P. argus in Parque Nacional Cahuita, Costa Rica. During the study period (March 2004-February 2005), a total of 1907 pueruli were obtained from GuSi collectors. Postlarvae were present during all months, with a pronounced peak in January-February 2005 (CPUE of 21.82 and 22.18, pueruli/collector/month, respectively), and minor peaks in May and October 2004. The abundance of postlarval P. argus in the study area was comparable to locations which support important lobster fisheries, e.g. Mexico. A majority of the postlarvae (1027 ind.) was collected during the first quarter moon, the remaining pueruli (880 ind.) during new moon; these results are in general agreement with similar findings for P. argus in the Caribbean area. Based upon our results, we recommend introducing a local or regional monitoring program, studying spiny lobster migration and distribution patterns, and evaluate the introduction of artificial shelters for P. argus. Keywords: Panulirus argus, puerulus, recruitment, resource management, Central America, Caribbean.

Asentamiento postlarval en la langosta espinosa, Panulirus argus (Latreille, 1804) (Decapoda: Palinuridae) en la costa Caribe de Costa Rica

RESUMEN. Las capturas de langosta (Panulirus argus) son de gran importancia en la actividad pesquera a lo largo de las costas del Caribe de Centroamérica. El presente estudio proporciona información relevante de la abundancia temporal y la distribución de postlarvas de P. argus en el Parque Nacional Cahuita, Costa Rica. Durante el periodo de estudio (Marzo 2004-Febrero 2005), un total de 1907 puérulos fueron obtenidos del colector GuSi. Las postlarvas fueron colectadas durante todos los meses, con máximos en enero-febrero 2005 (CPUE de 21.82 y 22.18, puérulos/colector/mes, respectivamente), y mínimos en mayo y octubre de 2004. La abundancia de postlarvas de P. argus en el estudio es comparada con áreas que soportan importantes pesquerías, p. ej. México. La mayoría de las postlarvas (1027 ind.) fueron colectadas durante el cuarto creciente lunar, los restante puerulos (880 ind.) se obtuvieron en luna nueva. Estos resultados, en general, son consistentes con los encontrados para P. argus en el mar Caribe. Basados en estos resultados, se recomienda la introducción de un programa de monitoreo a nivel local o regional, estudiar los patrones de migración y distribución de la langosta espinosa, y evaluar la introducción de refugios artificiales para P. argus. Palabras clave: Panulirus argus, puérulo, reclutamiento, manejo de recursos pesqueros, América Central, Caribe.

______Corresponding author: Ingo S. Wehrtmann ([email protected]) 576 Lat. Am. J. Aquat. Res.

INTRODUCTION based upon recruitment data are valuable information for processes related to regulations of population Lobsters of the family Palinuridae are commonly dynamics and management strategies (Cruz, 1999). known as spiny lobsters or rock lobsters. These Cuba for example established a prediction system decapod crustaceans, which are of great commercial based upon data concerning postlarval settlement of P. demand on the international market (Phillips et al., argus (Cruz, 2002). 1980), inhabit temperate as well as tropical and In Costa Rica, information of recruitment patterns subtropical waters (Holthuis, 1991). On a worldwide of P. argus is almost non-existent (Umaña & Chacón, scale, the Caribbean region, Florida and the Gulf of 1994). During the last years, spiny lobster landings Mexico are the principal producers of lobster. Among along the Caribbean coast of Costa Rica have the commercially exploited spiny lobsters, Panulirus diminished substantially (INCOPESCA, 2010), and argus (Latreille, 1804) is economically the most governmental and non-governmental organizations as important species (Butler IV, 2001; Cruz, 2002; Seijo, well as local fishery communities expressed concern 2007; Chávez, 2009). Major countries harvesting about the sustainability of the P. argus population and spiny lobster in the region are the Bahamas, Brazil, its fishery. Therefore, the present study provides Cuba, Nicaragua and the United States of America, information concerning the abundance and distribution each with landings above 1,000 ton per year (2000- of postlarval P. argus in Parque Nacional Cahuita, 2007) reported to the FAO (Cochrane & Chakalall, Caribbean coast of Costa Rica. The results of this 12 2001; Muñoz, 2009). However, results of a recent months study are intended to provide basic data for the diagnosis (Chávez, 2009) suggest that the P. argus elaboration of a (regional) management plan for this fisheries in the Caribbean has been overexploited commercially important resource. during most of the years analyzed (1990-2004). Three spiny lobster species are known to occur along the Caribbean coast of Costa Rica: Panulirus MATERIALS AND METHODS argus, P. guttatus and P. laevicauda (Vargas & Cortés, 1999; Wehrtmann, 2004). Local fishermen Study site claim that the spiny lobster (P. argus) fishery in Costa Mean air temperatures and precipitation along the o Rica can be divided into two groups according to the Caribbean coast of Costa Rica vary between 25-27 C origin of the lobsters: (a) migratory lobsters, and (b) and 2632-3570 mm, respectively (IMN, 2003). The resident lobsters, representing a non-migratory study was carried out between March 2004 and population that can be easily recognized by its February 2005 in the Parque Nacional Cahuita (Fig. different color pattern (Wehrtmann, 2004). 1), Limón, Costa Rica, a coastal or marginal coral reef The life cycle of P. argus is fairly well known with an external barrier and a shallow reef lagoon (0-3 (Booth & Phillips, 1994; Eggleston et al., 1998). m) situated between the barrier and the coastline Ovigerous females migrate to areas close to the (Cortés, 1981). The reef crest is 4 km long and runs continental shelf, where the phyllosoma-larvae hatch from northeast to southeast (Cortés, 1981). This (Cruz, 2002). The planktonic phase lasts between 6-11 coastal ecosystem has been recognized for its high months and comprises 11 larval stages (Cruz, 2002). species diversity (Rojas et al., 1998); the most After completing the phyllosoma-phase, larvae characteristic species of hard corals are Acropora metamorphose into a postlarval stage, called puerulus palmata, Porites porites, Montastraea cavernosa and (Lewis et al., 1952), which returns all year-round to Porites divaricata (Cortés, 1981). Since the late coastal areas (Umaña & Chacón, 1994; Briones et al., 1970s, Cortés (1990) observed a poor coral 1997; Jeffs et al., 2005). Postlarval settlement takes development, increasing areas of dead corals and place in shallow, vegetated habitats such as mangrove turbid waters as well as an apparent decrease of fish roots, sea grass beds, and red algae (Witham et al., abundance. 1968; Marx & Herrnkind, 1985; Briones & Lozano, 2001). Juveniles are gregarious and change habitats Sampling design until reaching sexual maturity (Briones et al., 1997; We established six sampling stations (Fig. 1), each Cruz et al., 2007). one with five collectors parallel to the coastline, Several studies have demonstrated a close totaling 30 collectors. In each station the distance relationship between the magnitude of postlarval between adjacent collectors was 50 m. The stations settlement and the subsequent abundance of recruits to were located in the inner part of the coral reef, behind lobster fisheries (Hancock, 1981; Phillips, 1986; the reef crest, at a depth between 1 and 3 m. The Lozano et al., 1991; Cruz, 1999). Catch predictions general bottom characteristics of all sampling stations

Spiny lobster settlement at the Caribbean coast of Costa Rica 577

Figure 1. Location of the six sampling stations in Parque Nacional Cahuita, Caribbean coast of Costa Rica. Figura 1. Ubicación de los seis lugares de muestreo en el Parque Nacional Cahuita, costa Caribe de Costa Rica. were similar: presence of coral rubble, sea grass identified according to the morphological charac- (Thalassia testudinum), and several species of red teristics proposed by Briones & McWilliam (1997) to algae. distinguish between P. argus and P. guttatus, the most The type of collector (“GuSi”) used in the present common palinurid species reported from Caribbean study is that proposed by Gutiérrez et al. (1992), waters of Costa Rica (Vargas & Cortés, 1999; which is based upon the model utilized in Australia Wehrtmann, 2004). (Phillips, 1972). The synthetic fiber strips (flat and 1 Catch per unit effort (CPUE) refers to the total cm in width) attached to this type of collector simulate number of P. argus postlarvae per station divided by macroalgae, which have been reported as natural the number of collectors checked at each station settlement habitat for the pueruli of P. argus (Marx & during each lunar phase (new moon and first quarter Herrnkind, 1985). We choose this type of collector for moon). The index of postlarval settlement (IP) was the following reasons: low costs, easy to handle, and obtained by dividing the total number of postlarvae high efficiency to attract postlarval P. argus collected by the total number of collectors checked (Gutiérrez et al., 1992; Phillips et al., 2005). (Cruz, 1999). Additionally, surface water temperature Each station was sampled twice a month, always (YSI-2000), salinity (refractometer), and water during the morning between 08.00 and 12.00 h: one visibility (Secchi disk) were recorded during each day after new moon and first quarter moon, monthly sampling. respectively (Phillips, 1972; Phillips & Hall, 1978; Briones & Gutiérrez, 1991; Briones, 1992; Umaña & Statistical analyses Chacón, 1994; Cruz, 2002). Each collector was pulled We applied a One-Way ANOVA (Sokal & Rohlf, out of the water and carefully shaken over a plastic 1973) to determine differences in monthly CPUE recipient in the boat. After inspecting for any during the sampling period. Prior to analysis, the data remaining P. argus postlarvae (referring herein to were transformed to log (x + 1). The effect of the puerulus; no juveniles were collected) on the collector, location of each of the six sampling stations upon the the content of the plastic recipient was filtered, and settlement of spiny lobster postlarvae was analyzed by postlarvae were separated from the remaining flora means of a One-Way-ANOVA, followed by a Tukey and fauna. The spiny lobster postlarvae were test for unequal sample sizes. Moreover, a correlation preserved in 5% formaldehyde, and subsequently analysis (Sokal & Rohlf, 1973) was performed to 578 Lat. Am. J. Aquat. Res.

determine the relations between postlarval abundance and environmental factors.

RESULTS

Postlarval abundance A total of 1907 spiny lobster postlarvae were collected between March 2004 and February 2005. All specimens belonged to P. argus.

Seasonal occurrence

Postlarvae were present on the collectors in all Figure 2. Monthly CPUE of Panulirus argus postlarvae months. Figure 2 shows the mean monthly CPUE in Parque Nacional Cahuita, Caribbean coast of Costa (pueruli/collector/month) during the study period. Rica (2004-2005). Postlarval settlement was low between March and December 2004, with two minor peaks during this Figura 2. Valores mensuales de CPUE de postlarvas de Panulirus argus en el Parque Nacional Cahuita, costa period: May (1.68 CPUE) and October (4.97 CPUE). Caribe de Costa Rica (2004-2005). In contrast, CPUE values in January (21.82) and February 2005 (22.18) were substantially higher than in the other months of the study period. Differences in CPUE between the 12 months were significant (ANOVA; F = 7.149; df = 11; P < 0.05). The overall mean CPUE during the study period was 5.63 puerulus/collector/month, and the IP was 3.60 puerulus/month. Most postlarvae were collected during the first quarter moon (n = 1027), and the highest number of postlarvae per individual collector (n = 239) was recorded in January during the first quarter moon (Fig. 3). Although no significant differences were detected when comparing monthly CPUE obtained during the Figure 3. Monthly CPUE of Panulirus argus postlarvae two lunar phases (ANOVA; F = 2.943, df = 1, P > during new moon and first quarter moon in Parque 0.05), usually more puerulus were encountered in Nacional Cahuita, Caribbean coast of Costa Rica. samples obtained during the first quarter moon than Figura 3. Valores mensuales de CPUE de postlarvas de during new moon (exception: February 2005). Panulirus argus durante luna nueva y el cuarto creciente lunar en el Parque Nacional Cahuita, costa Caribe de Spatial distribution Costa Rica. Differences in CPUE between the six sampling stations were highly significant (ANOVA; F = 16,747, steadily, reaching the lowest value in February 2005 d.f. = 5, P < 0.05). Results from the Tukey test with 25.8ºC (Table 2). Salinities varied widely and showed a gradient in CPUE, with the lowest values in showed no clear pattern (Tab. 2); highest and lowest stations I, IV, and V, the highest value in station III, values were obtained in June 2004 (34.9 psu) and July and intermediate values in stations VI and II. 2004 (31.3 psu), respectively. Differences of mean Therefore, station III presented the highest mean salinities were highly significant when comparing the CPUE during the study period (Fig. 4). monthly values (ANOVA; F = 11.054, d.f. = 11, P < 0.05); however, no statistically significant differences Environmental factors were detected between the different sampling stations. Mean surface water temperatures were not statistically Water visibility did not reveal a clear pattern, and significantly different (ANOVA; F = 33.207, d.f. =11, differences between months were statistically P > 0.05) during the 12 months sampling period and significant (ANOVA; F = 12.031, d.f. = 11, P < 0.05). between the stations. Mean monthly temperatures In March and July 2004, the visibility was 100% increased from March onward and peaked in June (down to the bottom); lowest visibility (75%) was in 2004 (30.6ºC); subsequently, temperatures decreased May 2004. Spiny lobster settlement at the Caribbean coast of Costa Rica 579

1991; Briones, 1992, 1993; Cruz, 2002). Darkness will reduce predation risk during settlement of the puerulus-stage, and other factors such as local current patterns may influence whether recruitment is more pronounced during the new moon or first quarter moon phase. The collectors of station III consistently harbored the highest numbers of postlarval P. argus, followed by station II (Fig. 4). These results suggest that this area presents the main entrance of postlarvae into the reef lagoon of the Parque Nacional Cahuita. However, the geographic coverage of our study area was limited; therefore, other zones in the reef system might be at Figure 4. Mean annual CPUE (± standard deviation) of least equally important for spiny lobster settlement as postlarval Panulirus argus at the six sampling stations in our stations II and III, but at the moment no data are Parque Nacional Cahuita, Caribbean coast of Costa Rica available to corroborate this speculation. Based on our (2004-2005). Letters above bars denote statistically data set, stations III and II can be recommended as similar CPUEs (Tukey test for unequal sample sizes). locations to initiate a long-term monitoring program of Figura 4. Promedio anual de CPUE (± desviación spiny lobster settlement in the Parque Nacional estándar) de postlarvas de Panulirus argus de las seis Cahuita. According to Briones & Gutiérrez (1992), puntos de muestreo en el Parque Nacional Cahuita, costa such a program should have a small but sufficient Caribe de Costa Rica (2004-2005). Las letras encima de number of representative sampling stations to reduce las columnas indican valores de CPUE estadísticamente the variability of the estimations and to increase the similares (test de Tukey para tamaños de muestreas no possibility to detect significant differences in iguales). settlement rates of spiny lobster (Phillips & Hall, The correlation analyses between these 1978). environmental factors and the level of postlarval Postlarval recruitment of P. argus was continuous settlement (during the 12 months study period and the during the sampling period, with small peaks in May six stations) did not reveal any statistically significant and October 2004, and much higher peaks in January relation. and February 2005 (Fig. 2). Arce & De León (2001) DISCUSSION reviewed the recruitment patterns of P. argus in different areas of the Caribbean, and the observed All postlarvae identified in the present study belonged peaks in May and October in our study coincide with to Panulirus argus. This result is consistent with the pattern described by these authors. Likewise, similar observations reported by Briones (1993) from Eggleston et al. (1998) analyzed the spatio-temporal Bahía de la Ascensión, Mexico: during eight years, variation in Caribbean spiny lobster recruitment in the she collected thousands of puerulus of P. argus, and Bahamas and the results of this study revealed well- just two of P. guttatus. Ecological differences among pronounced settlement peaks in October. The the representatives of the family Palinuridae reported conspicuous increase of the number of collected for the Caribbean of Costa Rica (Vargas & Cortés, postlarvae in January and February 2005 (Fig. 2) has 1999) may favor the settlement of postlarval P. argus not been described previously as a general temporal on this type of collector (Colinas & Briones, 1990; recruitment pattern for the Caribbean spiny lobster. Briones, 1995; Briones & McWilliam, 1997). However, Afonso & Gruber (2007) found in the Highest levels of postlarval settlement of P. argus Bahamas peak abundances in September, November, occurred in our study during the first quarter moon, and also in February; but on the other hand, pueruli which is in accordance with data obtained from other settlement was virtually absent in January and parts of the Caribbean (Briones & Gutiérrez, 1991; February in one study location, and recruits were Briones, 1992, 1994; Eggleston et al., 1998). Previous completely absent in March in all study sites. The studies have shown that postlarval settlement of P. reasons for the observed peaks in January and argus takes place principally during the dark phase of February in the present study remain unclear, but they the moon; however, it remains unclear which phase may be related to oceanographic events occurring far (new moon or first quarter moon) is more important away from the study area. For example, several for recruitment for the spiny lobster (Little & Milano, authors have shown that storms can affect the levels of 1980; Herrnkind & Butler, 1986; Briones & Gutiérrez, postlarval settlement (Little & Milano, 1980; Phillips 580 Lat. Am. J. Aquat. Res.

& Booth, 1994). Moreover, Briones et al. (2008) (1997-2004) of the Caribbean of Costa Rica was just indicated that sea level variations are the main factor 109 ton (INCOPESCA, 2010). Other factors, such as influencing settlement of the spiny lobster along the smaller fishing effort and fishing areas, might be Caribbean coast of Mexico; these authors also contributing to the lower production in Costa Rica. It detected an association between extreme settlement is speculated that the discrepancy between a high IP- pulses and extreme weather events like tropical storms value and low levels of P. argus fishery in Caribbean and hurricanes during the late summer-autumn. Thus, Costa Rica might be related to the lack of sufficient the substantial variability in monthly pueruli and adequate natural refuges for subsequent recruitment of P. argus into the coastal zones ontogenetic phases of lobsters. Similar to our study, throughout the Caribbean and Florida, as shown in this Briones & Lozano (2001) found high IP-values in and other studies, might be related to both large-scale areas along the Caribbean coast of Mexico where and local hydrographic and meteorological features adult lobsters were scarce. We suggest performing (Briones, 1994; Acosta et al., 1997; Eggleston et al., ecological studies on subsequent local benthic phases 1998; Briones et al., 2008). Future studies need to to clarify the mismatch between IP-values and lobster substantiate this hypothesis and to disclose the landings. underlying factors. Across the study period, the temperature and The CPUE-values obtained in the present study are visibility data did not show significant variations, higher than those reported by Umaña & Chacón whereas salinity varied considerably. However, we (1994) from Refugio de Vida Silvestre Gandoca- found no relationship between the monthly Manzanillo, Caribbean coast of Costa Rica, located a recruitment index and these local environmental few kilometers south of our sampling area (Table 1). factors. Overall, the temperature and salinity values These authors used a modified Witham collector recorded during our study (Table 2) can be considered (Witham et al., 1968). In terms of CPUE, the GuSi as suitable for a nursery habitat of P. argus (Field & collector seems to be more efficient than the Witham Butler, 1994). Similarly to the P. argus recruitment collector (Briones & Gutiérrez, 1991; Phillips et al., patterns reported from the Florida Keys, (Acosta et al., 2005), which might explain the differences between 1997), we assume that environmental factors, the CPUE-values reported for Parque Nacional especially the wind forcing and the current regime Cahuita (present study) and the Refugio de Vida might be important in influencing the recruitment Silvestre Gandoca-Manzanillo (Umaña & Chacón, patterns of P. argus in the study area. This assumption 1994). is consistent with the results of Eggleston et al. The high levels of postlarval settlement (IP) in (1998): they found a significant relationship between Parque Nacional Cahuita may indicate an interesting along-shore wind speed and postlarval anomaly at potential for the lobster fishery along the southern their three study sites; however, roughly half of the Caribbean coast of Costa Rica. Table 1 shows that the variation was unexplained by wind speed and IP-values of the present study are higher than those direction alone. More studies are needed to clarify the reported for Mexico (same methods) and U.S.A. relation between small/medium-scale coastal wind (different methods). These two countries export on forcing and circulation (current velocities and direction) and temporal recruitment patterns of P. average around 475 ton of lobster tails per year; in argus. contrast, the average annual lobster catch per year

Table 1. Panulirus argus: comparison of the index of postlarval settlement (IP) obtained in the Parque Nacional Cahuita, Caribbean coast of Costa Rica, with other studies carried out in the region. Tabla 1. Panulirus argus: comparación del índice de asentamiento postlarval (IP) obtenido en el Parque Nacional Cahuita, costa Caribe de Costa Rica, con otros estudios realizados en la region.

Country IP Type of Collector Reference

Cuba 13.39-29.71 Phillips (modified) Cruz et al. (1991) Costa Rica (Caribbean) 3.60 GuSi Present study Costa Rica (Caribbean) 0.47 Witham (modified) Umaña & Chacón (1994) Jamaica 2.95 Witham (modified) Young (1991) U.S.A. (Virgin Islands) 1.09 Witham (modified) Kojis et al. (2003) México (Bahía de la Ascensión) 1.07 GuSi Briones & Gutiérrez (1991) Spiny lobster settlement at the Caribbean coast of Costa Rica 581

Table 2. Average monthly temperatures and salinity benefited from this management measure. Moreover, values at Parque Nacional Cahuita, Caribbean coast of and according to Afonso & Gruber (2007), the Costa Rica. prevalence of appropriate habitat for juvenile lobsters Tabla 2. Promedio de las temperaturas mensuales y de with adequate shelter next to algal-stage habitats salinidad en el Parque Nacional Cahuita, costa Caribe de should enhence their survival, therefore improving Costa Rica. recruitment to the adult population and consequent harvestable stock-size. Temperature (ºC) Salinity ACKNOWLEDGEMENTS March 2004 28.1 33.5 April 2004 28.7 34.6 This study formed part of the Master thesis of the first May 2004 28.8 32.1 author (OG), and was partially financed by the RED- June 2004 28.8 34.9 ALFA GIACT as part of the program “Maestría en July 2004 28.9 31.3 Gestión Integrada de Áreas Costeras Tropicales”. August 2004 30.6 34.3 Additional funding came from Ministerio del Medio September 2004 29.8 34.8 October 2004 29.5 33.5 Ambiente y Energía (MINAE), Instituto Nacional de November 2004 27.6 33.9 Biodiversidad (INBio), Fundación Internacional para December 2004 27.0 32.5 la Conservación del Caribe (FICCAR), and the Center January 2005 27.2 32.7 of International Migration and Development (CIM, February 2005 25.8 34.7 Germany), which is greatly appreciated. We would like to acknowledge the collaboration of many

members of the Cahuita community, especially José CONCLUSIONS Ferguson, Roberto Smikle, Graciela and Cerafino Biacchi. A special thank goes to Patricia Briones- Our data demonstrate the importance of the Parque Fourzán and Enrique Lozano-Álvarez for their Nacional Cahuita coral reef for postlarval settlement ongoing support and there valuable recommendations of P. argus. Recruitment occurred during the entire and suggestions during their visit of the study site in year, with peaks during new moon and first quarter Costa Rica. Moreover, they revised an earlier version moon. Interestingly, settlement levels of postlarval P. of the present manuscript, and their suggestions argus in the study area were comparable to locations certainly helped to improve the quality of the which support important lobster fisheries, e.g. Mexico. contribution. Jeffry Ortiz helped us with the The factors responsible for the spatial distribution of preparation of Figure 1, which is greatly appreciated. the postlarval settlement in our study area remain to be Finally, a thanks goes to Patricio Hernáez who studied. facilitated the access to one important reference. The use of pueruli collectors has been suggested as an efficient technique to assess management strategies REFERENCES (e.g. Quinn & Kojis, 1997; Eggleston et al., 1998). Thus, and to facilitate an adequate management of the Acosta, C.A., T.R. Matthews & M.J. Butler. 1997. spiny lobster resource in Costa Rica (and neighboring Temporal patterns and transport processes in countries), we suggest (a) initiating a long-term recruitment of spiny lobster (Panulirus argus) program to monitor postlarval settlement in Parque postlarvae to south Florida. Mar. Biol., 129: 79-85. Nacional Cahuita and adjacent areas, ideally as part of Afonso, A.S. & S.H. Gruber. 2007. Pueruli settlement in a Central American monitoring program, with the the Caribbean spiny lobster, Panulirus argus, at participation of local communities, research groups, Bimini, Bahamas. Crustaceana, 80: 1355-1371. and governmental as well as non-governmental Arce, A.M., & M.E. de León. 2001. Biology. In: FAO agencies; (b) studying migrations and distribution Fisheries, Report on the FAO/DANIDA/CFRAMP/ patterns of different life stages of P. argus through WECAFC regional workshops on the assessment of capture-recapture studies, (c) evaluating the economic, the Caribbean spiny lobster (Panulirus argus). social and ecological viability of introducing artificial Western Central Atlantic Fishery Commission shelters (so-called “casitas”); the introduction of Report, 619-375 pp. “casitas” in Cuba and Mexico (Arce et al., 1997; Arce, A.M., W. Aguilar, E. Sosa & J.F. Caddy. 1997. Briones & Lozano, 2001; Briones et al., 2007; Cruz et Artificial shelters (casitas) as habitats for juvenile al., 2007) was highly successful, and both local spiny lobsters Panulirus argus in the Mexican fishery communities and marine environment Caribbean. Mar. Ecol. Prog. Ser., 158: 217-224. 582 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Booth, J.D. & B.F. Phillips. 1994. Early life history of Butler IV, M. 2001. The 6th international conference and spiny lobster. Crustaceana, 66: 271-294. workshop on lobster biology and management: an Briones, P. 1992. Estado actual de los estudios sobre introduction. Mar. Freshw. Res., 52: 1033-1035. reclutamiento de postlarvas de la langosta Panulirus Chávez, E.A. 2009. Potential production of the argus en el Caribe mexicano. In: S. Guzmán Del Proo Caribbean spiny lobster (Decapoda, Palinura) (ed.). Memorias del Taller México-Australia sobre fisheries. Crustaceana, 82: 1393-1412. reclutamiento de organismos bentónicos marinos. La Cochrane, K.L. & B. Chakalall. 2001. The spiny lobster Paz, México, Noviembre 25-29, 1991. Instituto fishery in the WECAFC region: an approach to Politécnico Nacional. Sección Pesca, pp. 131-142. responsible fisheries management. Mar. Freshw. Res., Briones, P. 1993. 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Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 584-592, 2011 Lat. Am. J. Aquat. Res. 584 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-18

Research Article

Evaluación del crecimiento del pulpo común Octopus mimus del norte de Chile alimentado con dietas formuladas

Oscar Zúñiga1, Alberto Olivares Paz1 & Ingrid Torres1 1Universidad de Antofagasta, Facultad de Recursos del Mar, Departamento de Acuicultura P.O. Box 107, Antofagasta, Chile

RESUMEN. Durante 57 días se comparó el crecimiento y sobreviviencia de pulpos juveniles Octopus mimus del norte de Chile alimentados con tres diferentes dietas: dos dietas húmedas (A y B) aglutinadas con solución de gelatina embutidas en tripa de cordero y una dieta control (C) natural. La dieta (A) fue elaborada en base a una mezcla de filete triturado del pescado Cheilodactylus variegatus con harina de pellet para salmón, la dieta (B) con pasta de almeja (Protothaca thaca) mezclada con filete de Ch. variegatus y la dieta control consistió en el suministro de almejas frescas congeladas (C). Basado en un diseño experimental de medidas repetidas, los pulpos se mantuvieron individualmente en estanques de 70 L con circulación de agua de mar y aireación permanente. Los pulpos que consumieron la dieta B no experimentaron mortalidad y la dieta control C presentó mortalidad del 16,7%, sus crecimiento fueron similares (P > 0,05) con tasas de crecimiento absoluta (AGR) de 7,0 ± 0,91 (g d-1) y 6,6 ± 1,10 (g d-1) respectivamente. Los pulpos alimentados con la dieta A registraron mortalidad de 33,3% y tasa de crecimiento absoluta negativa, AGR= -1,70 ± 0,37 (g d-1). La dieta A que contenía como ingrediente pellet para salmón molido como harina no tuvo una adecuada aceptación y los ejemplares experimentaron disminución de su peso. La dieta B preparada con gelatina de origen animal como aglutinante, no implicó un efecto negativo en la palatabilidad y aceptabilidad en comparación al control basada en almeja fresca congelada, incluso los organismos lograron crecimientos similares. Los resultados permitirán a futuro mejorar la calidad nutricional de dietas artificiales para maximizar el crecimiento de O. mimus en cautiverio. Palabras clave: Octopus mimus, crecimiento, dieta, embutido, cautiverio, norte de Chile.

Growth evaluation of octopus (Octopus mimus) from northern Chile fed with formulated diets

ABSTRACT. The growth and survival of juvenile octopus, Octopus mimus, from northern Chile, fed three different diets were analyze during 57 days. Two of the diets (A and B) were wet diets stuffed in lamb gut with a gelatin solution, and the third (C) was a natural control. Diet (A) was a mixture of chopped fish meat (Cheilodactylus variegatus) and pellets of salmon meal; diet B was made up of clam (Protothaca thaca) mixed with C. variegatus meat; and diet (C) (control) consisted of fresh frozen clams. The experimental design was based on repetitive measures; the octopuses were supported individually 70-L tanks, with constant sea water circulation and aeration. The octopuses fed diet B did not registred mortality, whereas those fed the control (diet C) presented a mortality of 16.7%. Growth rates were similar (P > 0.05) for these two groups, with absolute growth rates (AGR) of 7.0 ± 0.91 (g d-1) and 6.6 ± 1.10 (g d-1), respectively. The octopuses fed diet A had a mortality of 33.3% and an AGR of -1.70 ± 0.37 (g d-1). Diet A, which contained pellets of ground salmon meal, was not well-accepted, and the weight of the octopuses in this group declined. Diet B, prepared with gelatin from animal origins, was no less palatable or acceptable than the control diet of fresh frozen clams, and the individuals in these two groups showed similar growth. These results will allow us to improve the nutritional quality of artificial diets in order to maximize the growth of O. mimus in captivity. Keywords: Octopus mimus, growth, diet, stuffed gut, captivity, northern Chile.

______Corresponding author: Oscar Zúñiga ([email protected]) 585 Crecimiento de Octopus mimus con dietas formuladas

INTRODUCCIÓN que incrementa su potencialidad en la acuicultura (Cortez et al., 1995), reuniendo una serie de los Los cefalópodos son organismos con gran potencia- atributos definidos como favorables para el cultivo lidad en la acuicultura debido a su adaptación al (Olivares et al., 1996), a lo que suma su estrecha cautiverio, hábitos alimentarios, altos índices de relación de parentesco genético con O. vulgaris conversión, acelerado ritmo de crecimiento, carac- (Warnke et al., 2000). O. mimus presenta un acelerado terísticas reproductivas y rentabilidad comercial crecimiento somático exponencial en los estados de (Iglesias et al., 2004; Vaz-Pires et al., 2004; Petza et inmadurez temprana, seguido de un crecimiento al., 2006). La viabilidad del cultivo de pulpo se logarítmico que se prolonga hasta la cercanía de la sustenta en el corto ciclo de vida de las especies (12- madurez, con tasas de conversión que varían entre 20 18 meses), rápido crecimiento de los subadultos (13% y 60% (Cortez et al., 1999), concordante con las tasas de su peso/día) y alta tasa de conversión alimenticia, reportadas para la especie por Wolf & Pérez (1992). de 15-43% dependiendo de la temperatura y la dieta En nuestros laboratorios los estudios realizados con (Vaz-Pires et al., 2004; Katsanevakis et al., 2005). Sin subadultos de O. mimus mantenidos en cautiverio han embargo, el desarrollo del cultivo es aún incipiente a mostrado que los organismos juveniles alimentados nivel mundial, basándose fundamentalmente en el con dietas naturales y en función de la temperatura engorde en balsas-jaulas de organismos colectados en pueden duplicar su peso entre 30 y 60 días. Los la naturaleza. Octopus vulgaris ha concitado el mayor mayores rendimientos en el crecimiento se han interés científico por cultivarlo; pero la principal logrado suministrándoles crustáceos y moluscos debilidad que tiene la implementación de su cultivo frescos, pero este tipo de alimento tiene un costo son las dificultades para completar el desarrollo larval relativamente alto, que encarece un sistema productivo en cautiverio y lograr el asentamiento bentónico de las de esta especie. Uno de los problemas más relevantes paralarvas (Villanueva et al., 2004; Iglesias et al., en el potencial cultivo de pulpos es formular una dieta 2007). En España, las experiencias de crecimiento de rica en proteínas para la engorda de juveniles que sea juveniles y subadultos de O. vulgaris capturados en la ingerida y además que su costo sea bajo para darle naturaleza han permitido demostrar que sus tasas de sustentabilidad económica a los proyectos produc- conversión y crecimiento diario son altas. Animales tivos. Una diversidad de dietas han sido utilizadas con un peso inicial de aproximadamente 700 g experimentalmente para alimentar subadultos de colocados en jaulas flotantes alcanzan un peso de 2 a 3 cefalopódos (jibias y pulpos) en cautiverio y los kg después de 3 a 4 meses, lo que permite incrementar resultados han sido inferiores a los obtenidos con su rentabilidad en el mercado considerando que los dietas naturales (Lee et al., 1991; Castro et al., 1993; ejemplares de mayor tamaño alcanzan mejores precios Cerezo et al., 2008; Quintana et al., 2008; Biandolino (Domingues et al., 2004; Iglesias et al., 2004, 2007; et al., 2010). Las dietas naturales han consistido en Rodríguez et al., 2006; García-García & Cerezo, suministrar diferentes especies de crustáceos, peces y 2006). También, en Portugal (Sendao et al., 1998) e moluscos, pero los mejores resultados de crecimiento Italia (Cagnetta & Sublimi, 2000) en experiencias de y eficiencias en especial en O. vulgaris se han logrado alimentación de O. vulgaris basadas en presas frescas con dieta en base a crustáceos y los menores con permitieron constatar mayor crecimiento de los pulpos pescado (Tuñón et al., 2002; Aguado-Giménez & alimentados solamente con crustáceos. García-García, 2002). Existen numerosos intentos por El interés comercial sobre los cefalópodos sustituir las dietas frescas por preparadas con bentónicos chilenos está centrado principalmente en el resultados variables (García-García & Aguado, 2002; pulpo Octopus mimus, que después del gasterópodo Domingues et al., 2005; Aguila et al., 2007; Cerezo et Muricidae Concholepas concholepas, es el recurso al., 2008; Quintana et al., 2008). En O. vulgaris el más importante en la pesquería artesanal del norte de crecimiento ha sido moderado o negativo, usando Chile. Su explotación se desarrolló a partir de la gelatina o alginato en la preparación de la dieta década de los 80, pasando a ser en la actualidad de (Cerezo et al., 2008), en cambio ejemplares de O. relevancia económica y social. En el periodo 1980- maya aceptaron dietas preparadas con pasta de 1998 las capturas anuales totales llegaron a un músculos de crustáceos aglutinadas con gelatina y sus máximo de 4.870 ton, evidenciándose en la última crecimientos fueron moderados, muy similares década signos de sobreexplotación (SERNAPESCA, respecto a los que consumieron un alimento control 2009), con promedios de capturas de 2.400 ton año-1. (Rosas et al., 2008). O. mimus es una especie oportunista y capaz de El éxito de una potencial industria de engorde de adoptar diversas conductas depredadoras que le subadultos de O. mimus dependerá del desarrollo de permiten acceder a una amplia variedad de presas, lo dietas preparadas que satisfagan los requerimientos

Lat. Am. J. Aquat. Res. 586

nutricionales de la especie y que eviten la dependencia Las dietas A y B, fueron proporcionadas en forma de presas naturales frescas o congeladas sujetas a los de embutidos compactados con gelatina preparados vaivenes comerciales y de productividad pesquera con los siguientes ingredientes: dieta A con 43% de (O’Dor & Wells, 1987; Hanlon et al., 1991; Lee, pasta de filete de pescado Ch. variegatus y 43% harina 1994; Vaz-Pires et al., 2004; Domingues et al., 2005, de pellet para salmón (Biomar Chile); dieta B con 2007). 45% de P. thaca y 45% de filete fresco de Ch. variegatus. La dieta C (control) fue en base a almejas El objetivo de esta investigación es determinar frescas (P. thaca). Se suministró la alimentación comparativamente la aceptabilidad, consumo, morta- diariamente a razón del 10% de la biomasa corporal de lidad y crecimiento de subadultos de O. mimus los pulpos, con ajustes quincenales luego de los alimentados con mezclas de dietas artificiales controles de pesos. Después de 4 h de permanencia en aglutinadas con gelatina comercial embutidas en tripas el agua se extrajo el alimento no consumido mediante de cordero. sifoneo, se obtuvo peso húmedo y por diferencia se conoció el promedio de alimento realmente MATERIALES Y MÉTODOS consumido.

Captura de animales Preparación de las dietas húmedas Ejemplares subadultos de O. mimus fueron capturados Las dietas húmedas consistieron en embutidos manualmente mediante buceo apnea en la bahía de preparados semanalmente y mantenidos congelados a Antofagasta durante otoño (abril) de 2009. Los -20ºC hasta el momento de alimentar los animales. animales sin daño corporal se trasladaron en estanques Las partes blandas de las almejas y el filete del de plástico de 60 L con agua de mar y aireación a las pescado se trituraron por separado en una máquina de moler carne de acero inoxidable y el pellet para instalaciones del Departamento de Acuicultura de la salmón se molió a 300 µm en un molinillo eléctrico. Universidad de Antofagasta, donde fueron acli- 3 Posteriormente, según las proporciones de la dieta A y matados en piscinas de 2 m acondicionadas en B, los ingredientes se homogeneizaron en una laboratorios durante 10 días, alimentados ad libitum mezcladora y aglutinaron con gelatina (Colapez, con ejemplares frescos congelados de Protothaca Gourmet MR) disuelta en agua tibia en una proporción thaca (almeja) y trozos frescos de Cheilodactylus de 100 g kg-1. La pasta resultante fue introducida en variegatus (pescado “bilagai”). Se consideraron tripa de cordero, previamente hidratada, mediante una animales aclimatados aquellos que capturaban embutidora manual, para formar embutidos de 100 cm alimento, se movilizaban y respondían a estímulos de longitud y congelados a -20ºC, los cuales antes del saliendo o refugiándose en las guaridas. suministro a los pulpos se descongelaron y cortaron en trozos de 5 a 10 cm de longitud. Diseño experimental El aporte de proteínas y lípidos de cada dieta se Se realizó el diseño experimental denominado determinó mediante análisis químico proximal medidas repetidas (Quinn & Keough, 2002). Después, estándar (AOAC, 2000) y el de los hidratos de de la aclimatación, 18 ejemplares de O. mimus sin carbono se calculó por diferencia con los dos metabolitos anteriores. El contenido calórico se midió sexar, con peso entre 800 y 1.000 g, fueron en una bomba calorimétrica Parr modelo 6200. La seleccionados y colocados individualmente en forma humedad se calculó por diferencia de peso, después de aleatoria en estanques cúbicos de fibra de vidrio de 70 la deshidratación en estufa a 60ºC hasta peso constante L, para evitar el canibalismo y los enfrentamientos y el contenido de cenizas por calcinación en mufla a territoriales considerando que esta especie al igual que 450ºC durante 6 h. Todos los análisis se realizaron en otros octópodos, presenta una alta tasa agresividad triplicado. intraespecífica. Para evaluar el efecto de las dietas se instalaron tres grupos experimentales de pulpos, con Estabilidad de las dietas seis réplicas cada uno. Los estanques se instalaron en Previo a la realización del experimento se determinó, un galpón en igualdad de condiciones ambientales: la integridad de las dietas A y B durante su fotoperiodo natural (14 h luz y 10 h oscuridad), flujo permanencia en el agua de mar, de acuerdo al de agua mar abierto (60 L hr-1), temperatura rango procedimiento descrito por Cerezo et al. (2008). Para óptimo para la especie (17 y 20°C), salinidad (35 ± 1 ello, cinco muestras de ambas dietas fueron pesadas y psu), concentración de oxígeno (> 5 mg L-1) y pH (7,2 a continuación sumergidas en los estanques de cultivo ± 0,5) medidos con un multiparámetro WTW 340i. con flujo de agua y aire constante, bajo las mismas 587 Crecimiento de Octopus mimus con dietas formuladas

condiciones del diseño experimental de engorde. estables en el agua hasta 4 h, tiempo suficiente para Después de 4 y 24 h se extrajeron muestras y pesaron que los pulpos pudieran manipularlas e ingerirlas. A en húmedo. El porcentaje de variación del peso (VW las 24 h la dieta A perdió un 14,9% de peso promedio, %) del embutido se calculó mediante la relación: VW en cambio la dieta B incrementó su peso en 18,9% % = (Wf-Wi) / Wi*100. WF y Wi fueron los pesos (Tabla 1). finales e iniciales respectivamente. El porcentaje de proteína fue muy similar en las tres dietas, fluctuando entre 50,0 y 53,3% (Tabla 2), Parámetros de rendimiento que es lo adecuado para satisfacer los requerimientos Para determinar el efecto de las dietas en el metabólicos de organismos carnívoros y que han sido crecimiento de O. mimus se calcularon los siguientes estimados sobre 50% para favorecer el crecimiento de parámetros de rendimiento: los pulpos (Mangold, 1983). En cambio, el porcentaje

Tasa absoluta de crecimiento (AGR): Wf-Wi/t de lípidos fue diferente entre las dietas, siendo mayor en la dieta control con 17,5% e inferior (7,3%) en la Tasa específica de crecimiento (SGR): (Ln W -Ln f dieta formulada en base a embutido de almejas y W )*100/t i pescado fresco. La concentración de carbohidratos fue Tasa absoluta de alimentación (AFR): IF/t similar entre las dietas A y B, pero más baja en la Tasa específica de alimentación (SFR): AFR*100/Wa dieta C (control). La dieta A, basada en una mezcla de

Eficiencia de alimentación (FE): (Wf-Wi)*100/IF harina de alimento para salmón con una pasta de pescado fresco, presentó el mayor aporte calórico de Factor de conversión (FCR): IF/(W -W ) f i 5.095 cal g-1; sin embargo, fue la menos consumida Peso ganado (Wg): Wf-Wi por los pulpos generando una disminución promedio -1 donde Wf: peso final (g); Wi: peso inicial (g); Wa: de su crecimiento en -1,70 ± 0,37 g d (Tabla 2). promedio de pesos (g) entre muestras; t: tiempo (días); Durante los 57 días, de control del crecimiento IF: alimento ingerido (g). (Tabla 3) los pulpos alimentados con la dieta B tuvieron un sobrevivencia del 100%, en cambio con la Análisis estadísticos dieta (A) en base a harina de pellet para salmón y Los resultados se presentaron en base a promedios de pescado fresco la mortalidad de los animales fue del crecimiento en peso (g) más desviación estándar (SD). 33,3%, mientras que con la dieta control en base a La distribución normal de los datos de cada grupo almejas la mortalidad fue 16,7%. Los pulpos experimental se demostró mediante el test de alimentados tanto con la dieta control (C) y la dieta B, Kolmogorov-Smirnov y la homogeneidad de varianzas tuvieron crecimiento similares (P > 0,05) con tasas de con el test de Levene. Se aplicó análisis de ANCOVA crecimiento específica (SGR) de 0,7 ± 0,05 y 0,6 ± para determinar el efecto de las dietas sobre el 0,15 (% d-1) respectivamente, a diferencia del crecimiento (Zar, 1999) y para demostrar las crecimiento negativo (-0,22 ± 0,05) de los pulpos diferencias entre dietas el test a posteriori de Tukey. alimentados con la dieta A. La tasa absoluta de Las comparaciones de la composición bioquímica de crecimiento (AGR) promovida por la dieta B fue de las dietas y su estabilidad mediante ANOVA. 7,0 ± 0,91 g d-1, levemente superior a la de la dieta C (6,6 ± 1,10 g d-1), diferencia no significativa (P > RESULTADOS 0,05); en tanto con la dieta A AGR fue negativa con -1,70 ± 0,37 g d-1. Los ejemplares alimentados con la Las pruebas experimentales de estabilidad de las dieta control (C) presentaron una mayor tasa de -1 dietas formuladas mostraron que se mantuvieron ingestión (AFR) de 45,5 g d con respecto a la dieta B

Tabla 1. Variación del peso húmedo y porcentaje (%) de las dietas a distintos tiempos de permanencia en el agua de mar. Diferentes letras superescritas en la misma línea muestran diferencias significativas (P < 0,05). Table 1. Variation of wet weight and percentage (%) of the diets to different times of permanency in sea water. Different letters in the same row means significant differences (P < 0.05).

0 h 4 h 24 h Embutido Peso (g) Peso (g) (%) Peso (g) (%) A (n = 5) 14,1 ± 0,3a 14,9 ± 0,5a 5,7 ± 0,6 12,0 ± 0,5b -14,9 ± 0,6 B (n = 5) 14,8 ± 0,4a 16,4 ± 1,6a 10,8 ± 1,1 17,6 ± 0,9a 18,9 ± 0,8 Lat. Am. J. Aquat. Res. 588

Tabla 2. Composición nutricional de las dietas elaboradas (A y B) y control (C). Los valores se expresan en porcentajes de peso seco. Diferentes letras en la misma línea muestran diferencias significativas (P < 0,05). Table 2. Nutritional composition of the elaborated diets (A and B) and control (C). Values in percentages dry weight. Different letters in the same row means significant differences (P < 0.05).

Dietas (n=3) A B C Humedad (%) 1,3 ± 0,6a 3,9 ± 0,8b 6,0 ± 1,2c Proteínas (%) 53,3 ± 1,2a 52,5 ± 1,6a 50,0 ± 1,4a Lípidos (%) 10,2 ± 1,6a 7,3 ± 2,5a 17,5 ± 1,8b Energía (%) 5.095 ± 500a 4.622 ± 420a 4.504 ± 550a Cenizas (%) 7,9 ± 2,1b 11,2 ± 2,8a 10,5 ± 3,5a Carbohidratos (%) 27,3 ± 0,2a 25,1 ± 0,4a 16,0 ± 0,7b con 14,0 g d-1. En cambio, los individuos alimentados experimental de O. vulgaris (García-Garrido et al., con la dieta A no consumieron el alimento 2010), indican que los lípidos son fuente energética suministrado y bajaron de peso. Los tres grupos para el sostenimiento de los procesos vitales, en experimentales de pulpos mostraron una alta ausencia de ingesta de alimentos por tiempo diferencia (P < 0,05) de eficiencia de alimentación prolongado. Sin embargo, en los calamares Sepio- (FE) siendo superior en los alimentados con la dieta B teuthis lessoniana y Photololigo sp. se constató que la con 55,0 ± 6,49%. glándula digestiva excreta el exceso de lípidos de la dieta y no los almacena (Semmens, 1998) y en Euprymna tasmanica los lípidos digeridos por la DISCUSIÓN glándula digestiva son usados inmediatamente para el crecimiento y reproducción (Moltschaniwskyj & Octopus mimus es un activo predador generalista y Johnston, 2006), pero, en Sepia officinales el oportunista, con un amplio espectro alimenticio, con contenido de lípidos totales disminuyó sobre largos preferencias por crustáceos y moluscos. Sin embargo, períodos de inanición aunque el incremento de los la disponibilidad alimenticia estacional de su ambiente ácidos grasos libres con consumo preferente de los y estado de desarrollo determina su dieta (Cortez et monoinsaturados se produjo en periodos cortos de al., 1995; Cardozo et al., 2004; Carrasco & Guisado, ayuno (Castro et al., 1992). 2010). En este estudio los pulpos subadultos aceptaron e ingirieron las dietas en forma de embutido, Las altas tasas de crecimiento de los cefalópodos ratificando que O. mimus, al igual que otros octópodos depende de una elevada síntesis de proteínas y suelen se alimentan de acuerdo a los recursos disponibles variar entre 3 y 10% diario (Lee et al., 1998; (Alejo-Plata et al., 2009). Además, se pone en Domingues et al., 2002) determinándose tasas evidencia que O. mimus en similitud a O. vulgaris normales de crecimiento mayor a 6% diario en posee la capacidad para alimentarse con dietas individuos sobre 500 g (Mangold, 1983; Forsythe & artificiales semihúmedas, lo cual facilita elaborar Van Heukelem, 1987) y eficiencias de asimilación dietas apropiadas y económicas para sustentar una superiores al 90% (Lee, 1994). Aunque las dietas B y potencial acuacultura comercial de cualquier especie C proporcionadas a O. mimus aportaron una alta (Castro et al., 1993; Domingues et al., 2004). concentración de proteínas en concordancia con el El menor aporte de lípidos totales proporcionados a metabolismo proteolítico de octópodos (Domingues et O. mimus mediante las dietas semihúmedas representa al., 2004), los animales alimentados con la dieta B una ventaja en relación al alimento natural, dado que lograron mayor tasa de crecimiento que con las dietas la proteína es la fuente primaria y talvez exclusiva de A y C. Sin embargo, la dieta C contenía mayor energía en cefalópodos (Lee, 1994; Berger, 2010). Los cantidad de lípidos, que interfieren con la absorción de lípidos como fosfolípidos y colesterol son solamente usados para la síntesis de membranas y hormonas aminoácidos (Pham & Isidro, 2009). Probablemente, esteroidales (Berger, 2010); pero la pérdida la incorporación de harina de pellet de salmónidos significativa de lípidos en la glándula digestiva de las provocó modificaciones en la textura del contenido del hembras en el extenso ayuno fisiológico durante el embutido (dieta A) incidiendo en sus propiedades cuidado de los huevos (Zamora & Olivares, 2004) y la organolépticas y por lo mismo, reticencia de los disminución de ácidos grasos durante el ayuno animales para ingerirlos; al igual que lo detectado por 589 Crecimiento de Octopus mimus con dietas formuladas

Tabla 3. Parámetros de crecimiento de Octopus mimus alimentados con las dietas elaboradas (A y B) y dieta control (C). Cada valor representa el promedio ± desviación estándar. n.c: no calculado. Diferentes letras en la misma línea muestran diferencias significativas (P < 0,05). Table 3. Parameters of growth in Octopus mimus fed on the elaborated diets (A and B) and diet control (C). Every value represents the mean value ± standard deviation; n.c: not calculated. Different letters in the same row means significant differences (P < 0.05).

Dieta A B C

N 6 6 6 Mortalidad (%) 33,3a 0c 16,7b Wi (g) 801,7 ± 43,1a 897,4 ± 54,6 a 913,5 ± 85,5a Wf (g) 704,7 ± 48,4a 1.336,4 ± 100,1b 1.291,8 ± 98,2b Wg (g) -97,00 ± 41,3b 439,0 ± 184,6a 378,3 ± 160,5a AFR (g día-1) n.c 14,0a 45,5b AGR (g día-1) -1,70 ± 0,37b 7,0 ± 0,91a 6,6 ± 1,10a SGR (%BW día-1) -0,22 ± 0,05b 0,7 ± 0,05a 0,6 ± 0,15a a b FE (%) n.c 55,0 ± 6,49 14,8 ± 2,42

Lee et al. (1991) y Domingues et al. (2005) en Sepia, y 21ºC, definidos como óptimos para el crecimiento a diferencia de lo observado en O. maya que capturaba de su congénere O. vulgaris (Aguado-Giménez & e ingería pellet seco (Domingues et al., 2004). En el García-García, 2002) y es concordante con los rangos presente trabajo se determinó que pruebas adicionales de temperatura del Pacífico sudoriental, donde se permitieron constatar que ejemplares de O. mimus distribuye esta especie (Guerra et al., 1999; rechazaban alimentos preparados con harinas de Fuenzalida et al., 2007). Sin embargo, las variaciones individuales detectadas en el crecimiento de O. mimus, distintas especies de animales marinos. Al contrastar también observadas en otras especies, han sido las dietas preparadas en embutidos con la natural, se postuladas como consecuencia de las diferencias entre infirió que éstas influyen en el crecimiento y organismos en un mismo ambiente (Briceño et al., eficiencia de alimentación de O. mimus (Tabla 3), en 2010). concordancia con lo demostrado por Aguado-Giménez En O. mimus se comprobó que las mejores & García-García (2002). En O. vulgaris, Cagnetta & eficiencias nutricionales y de crecimiento la tuvieron Sublimi (2000) comprobaron que dietas naturales los ejemplares que se alimentaron con la dieta B combinadas de crustáceos y peces satisfacían mejor basado en embutidos con mezcla de pescado fresco los requerimientos de los pulpos logrando una mejor (Ch. variegatus) y almejas (P. thaca), demostrando la tasa de crecimiento. factibilidad del uso de dietas semihúmedas formuladas El crecimiento O. mimus fue inferior a lo y elaboradas en forma de embutidos con tripa de observado en otros octópodos (O. vulgaris, O. maya) cordero u otro envase natural. Al presente se están lo cual debe ser un atributo diferencial interespecífico realizando ensayos que permitan mejorar la (Domingues et al., 2007; 2008; Cerezo et al., 2008). composición de la dieta con dosificación de vitaminas Sin embargo, la SGR obtenida con la dieta B es y minerales. superior a la alcanzada por O. mimus alimentado con una sola especie de molusco o crustáceo, cuyos AGRADECIMIENTOS aportes de proteínas superaron el 70% (Carrasco & Guisado, 2010), lo cual resalta la ventaja de un Este trabajo ha sido ejecutado gracias al alimento formulado sobre una dieta natural. No se financiamiento otorgado al proyecto CORFO puede desconocer el efecto de la temperatura como un INNOVA 07C79PDT-57. factor que incide directamente en el crecimiento de cefalópodos (Martínez et al., 2000; Briceño et al., REFERENCIAS 2010), pero en desconocimiento de la temperatura óptima para O. mimus, el crecimiento verificado en Aguado-Giménez, F. & B. García-García. 2002. Growth este estudio a 17 ± 1ºC está dentro de los límites de 16 and food intake models in Octopus vulgaris Cuvier Lat. Am. J. Aquat. Res. 590

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Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 593-599, 2011 Macrófitas en Parque Nacional Huerquehue, Chile 593 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-19

Short Communication

Macrophytes assemblages in mountain lakes of Huerquehue National Park (39ºS, Araucanía Region, Chile)

Enrique Hauenstein1, Fabiola Barriga1 & Patricio de los Ríos-Escalante1 1Escuela de Ciencias Ambientales, Facultad de Recursos Naturales Universidad Católica de Temuco, Temuco, Chile

ABSTRACT. The lakes studied (Tinquilco, Verde, Toro, Chico) are located in the Huerquehue National Park (39°08’S, 71°40’W), Chile. An inventory of the aquatic and riparian species was performed between December 2005 and March 2006. A null model analysis was done to determine the existence of regulatory factors of species associations, and the Jaccard index was applied to determine floristic similarities. Seventy- five species were identified. The greatest number (54) and highest percentage of introduced species (37%) occurred at Tinquilco Lake, placing it in the category of “high human disturbance”. Verde Lake, on the other hand, presented the lowest number of species (21), and the percentage of introduced species did not exceed 20% in the other three lakes, which are considered to have “low human disturbance”. The analysis of the null model revealed the presence of regulatory factors in one of the three simulations. However, in the other two simulations, the species associations appeared to be random, presumably because many species were repeated at the study sites. According to the Jaccard index, Tinquilco Lake is noticeably different from the other lakes, probably due to its transition from oligotrophy to mesotrophy. Keywords: oligotrophy, mesotrophy, macrophytes, null model, lakes, Patagonia, Chile.

Ensambles de macrófitas en lagos de montaña del Parque Nacional Huerquehue (39°S, Región de la Araucanía, Chile)

RESUMEN. Los lagos estudiados (Tinquilco, Verde, Toro, Chico) se localizan en el Parque Nacional Huerquehue (39°08’S, 71°40’W). Entre diciembre de 2005 y marzo de 2006, se inventarió su flora acuática y ribereña. Para determinar la influencia de factores reguladores en las asociaciones de especies se aplicó un análisis de modelo nulo y para determinar similitudes florísticas se aplicó el índice de Jaccard. Se identificaron 75 especies, donde el mayor número (54) y el mayor porcentaje de especies introducidas (37%) se registró en el lago Tinquilco, por lo que se incluye en la categoría de “altamente intervenido”; mientras que el menor número de especies se registró en el lago Verde con 21, y el porcentaje de especies introducidas no superó el 20% en los otros tres lagos, por lo cual se consideran como “poco intervenidos”. Los análisis del modelo nulo muestran la presencia de factores reguladores en una de las tres simulaciones, mientras que en las dos restantes se sugiere una asociación aleatoria de las especies, supuestamente explicada por la presencia repetida en los sitios. El índice Jaccard reveló que el Tinquilco es notablemente diferente a los otros lagos, cuya probable causa se relacionaría con la transición de oligotrofía a mesotrofía. Palabras clave: oligotrofía, mesotrofía, macrófitas, modelos nulos, lagos, Patagonia, Chile. ______Corresponding author: Enrique Hauenstein ([email protected])

The Chilean lakes of the north Patagonia are observed in some lakes located mainly between 38 to characterized by their oligotrophy, due to the native 41°S, due to the replacing of the native forest of their forest and chemical composition of the soil of their basin by agricultural zones, towns and industries basin that avoid the nutrient entry from the land to the (Soto, 2002). One of the biotic components that can be water, mainly in unpolluted mountain zones (Soto, an indicator of trophic status is the assemblage of 2002; Steinhart et al., 2002). Nevertheless, an macrophytes (Hauenstein et al., 2002; Nagasaka, oligotrophy to mesotrophy transition has been 2004; Li et al., 2009). We define macrophytes 594 Lat. Am. J. Aquat. Res.

according to Ramírez & Stegmeier (1982). The The degree of human intervention was determined on macrophytes in Chilean inland waters have numerous the basis, according to the proposal of Hauenstein et endemic species (79.3%) and a low amount of al. (1988) and the scale of assessment proposed by introduced species (20.7%); there are endangered González (2000), who used the phytogeographical species that would need more studies about origin (percentage relationship between native and the conservation topics (Hauenstein, 2006), specially if introduced species) to establish the degree of human we consider that some Chilean lagoons close to disturbance of a specific area. coastal zones, and small stands of plants in the lakes The comparison of the data set gathered is useful to have human intervention (Soto, 2002; Hauenstein et test the hypothesis that species reported are non- al., 2008), with the consequent alterations in randomly associated. For this, we use the “C score” macrophytes assemblages (Hauenstein et al., 2002; index (Tiho & Johens, 2007), which determines the Ramírez & San Martín, 2006). presence-absence co-occurrence based on presence - According to this point of view, the macropytes absence matrices for zooplankton species in the and riparian assemblages are not random, that means sample. According to Gotelli (2000) and Tiho & that the regulator factors are deterministic. The Johens (2007) the presence/absence matrix was absence of regulator factors, this is random analysed as follows: (a) fixed-fixed: in this algorithm, distribution in species co-occurrence, is the basis of the row and the column sums of the original matrix null models; one of these models used presence and are preserved. Thus, each random community contains absence of species to determine the absence of the same amount of species as the original community deterministic factors as regulator of co-occurrence (fixed column), and each specie occurs with the same species (Gotelli, 2000; Tiho & Johens, 2007). These frequency as in the original community (fixed row). In null models are more robust in comparison with this case, it is not prone to type I errors (falsely deterministic models (Gotelli, 2000). The aim of the rejecting the null hypothesis) and it has a good power present study is applying a null model analysis based for detecting the non-randomness (Gotelli, 2000; Tiho in a presence-absence species matrix for determining & Johens, 2007). (b) Fixed-equiprobable: in this the absence regulator factors to explain species simulation, only the row sums are fixed, whereas the associations in macrophytes of lakes in Huerquehue columns are treated as equiprobable. This null model National Park. treats all the samples (columns) as equally suitable for all species (Tiho & Johens, 2007; Gotelli, 2000). (c) Between December 2005 to March 2006 we Fixed-proportional: in this algorithm, the total of worked in four lakes of a mountainous zone with species occurrence is maintained as in the original Nothofagus alpina, N. pumilio, N. dombeyi and community, and the probability that a specie occurs in Araucaria araucana forests: Tinquilco Lake, at the a sample (= column) is proportional to the total main access of Huerquehue National Park column for that sample (Gotelli, 2000; Tiho & Johens, (39º10’00’’S, 71º43’25’’W; 763 m a.s.l); it receives 2007). The data were analysed with the Ecosim many small streams from the mountains. One of these program version 7.0 (Gotelli & Entsminger, 2009). streams called Tinquilco, is the effluent of a network Finally, it was applied a Jaccard index for determining of at least three lakes located higher in the mountains, the similarities between the studied sites (Gotelli & Verde (39º08’10’’S, 71º42’33’’W; 1254 m a.s.l), Toro Graves, 1996), this analysis was applied using the (39º08’20’’S, 71º42’33’’W; 1245 m a.s.l) and Chico software Biodiversity Pro. 2.0. (39º08’21’’S, 71º42’33’’W; 1240 m a.s.l), which are The results of the floristic analysis revealed the connected to each other by small streams, these presence of 75 species (74 vascular plants and one non studied lakes are oligotrophic with chlorophyll -1 vascular plant) and, in decreasing order, the lakes with concentrations of 1.6; 2.0; 1.5 and 1.9 gL more species were Tinquilco, Toro, Chico and Verde respectively (De los Ríos et al., 2007). with 54; 28; 22 and 21 species respectively. Table 1 The riparian and macrophyte species were shows the complete and current catalogue. The more collected and identified, according to Matthei (1995), represented species are Magnoliopsida with 58% and Espinoza (1996) and Hoffmann et al. (1997); the Liliopsida with 37%. The total flora includes 5 scientific names updated by means of Zuloaga et al. classes, 32 families and 50 genus, with a different (2008) and in the following page web: (http://www. distribution between the lakes: four classes, 27 ipni.org/). The taxonomical classification and the families and 45 genus were found in Tinquilco Lake, phytogeographical origin, according to Marticorena & in Toro Lake, four classes, 22 families and 56 genus, Quezada (1985), and the helophytes and hydrophytes in Chico Lake, three classes, 16 families and 19 genus, taxa, according to the classification of Ramírez & and finally in Verde Lake, three classes, 14 families Stegmeier (1982) and Ramírez & San Martín (2006). and 18 genus (Table 1). Macrófitas en Parque Nacional Huerquehue, Chile 595

Table 1. Catalogue of macrophytes in four lakes of the Huerquehue National Park. X: presence, empty space: absence; N: native, I: introduced. Tabla 1. Catálogo de macrófitas en cuatro lagos del Parque Nacional Huerquehue. X: presencia, espacio en blanco: ausencia; N: nativa, I: introducida.

Lake Species Family Origin Verde Toro Chico Tinquilco CHAROPHYCEAE Nitella sp. Characeae N X

SPHENOPSIDA Equisetum bogotense Kunth Equisetaceae N X

FILICOPSIDA Blechnum penna-marina (Poir.) Kuhn Blechnaceae N X X X Isoetes savatieri Franch. Isoetaceae N X X X X

MAGNOLIOPSIDA Acaena ovalifolia Ruiz & Pav. Rosaceae N X X X Anagallis alternifolia Cav. Primulaceae N X X Anagallis arvensis L. Primulaceae I X Azara lanceolata Hook. f. Flacourtiaceae N X Baccharis sp. Asteraceae N X Berberis sp. Berberidaceae N X Callitriche palustris L. Callitrichaceae I X X Callitriche terrestris DC. Callitrichaceae N X X Drimys andina (Reiche) R.A. Rodr. & Quezada Winteraceae N X Drimys winteri J.R. Forst. & G. Forst. Winteraceae N X Escallonia virgata Pers. Escalloniaceae N X X X X Galium aparine L. Rubiaceae I X X X Geum magellanicum Lechler ex Sheutz Rosaceae N X Gratiola peruviana L. Scrophulariaceae N X Gunnera magellanica Lam. Gunneraceae N X X X Hydrocotyle chamaemorus Cham. & Schltdl. Apiaceae N X X X Hydrocotyle ranunculoides L.f. Apiaceae N X X Hypochaeris radicata L. Asteraceae I X Lotus pedunculatus Cav. Fabaceae I X X X Mentha aquatica L. Lamiaceae I X Myosotis scorpioides L. Boraginaceae I X Myrceugenia exsucca O. Berg Myrtaceae N X X Myriophyllum aquaticum (Vell.) Verdc. Haloragaceae N X X X X Nasturtium officinale R.Br. Brassicaceae I X Nothofagus pumilio (Poepp. & Endl.) Krasser Fagaceae N X X Oldenlandia salzmannii (DC.) Benth. & Hook. f. Rubiaceae N X Osmorhiza chilensis Hook. & Arn. Apiaceae N X Perezia pedicularifolia Less. Asteraceae N X Plantago lanceolata L. Plantaginaceae I X Plantago major L. Plantaginaceae I X Polygonum hydropiperoides Michx. Polygonaceae I X Potentilla anserina L. Rosaceae I X Prunella vulgaris L. Lamiaceae I X X Ranunculus bonariensis Poir. Ranunculaceae N X Ranunculus sp. Ranunculaceae I X X Rubus constrictus Lefevrè & P. J. Müll. Rosaceae I X Rumex conglomeratus Murr. Polygonaceae N X Rumex crispus L. Polygonaceae I X Senecio fistulosus Poepp. ex Less. Asteraceae N X X Taraxacum officinale Weber ex F.H. Wigg. Asteraceae I X

596 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Lake Taxonomical category / scientific name Family Origin Verde Toro Chico Tinquilco Trifolium pratense L. Fabaceae I X Trifolium repens L. Fabaceae I X

LILIOPSIDA Agrostis capillaris L. Poaceae I X X X Bromus sp. Poaceae N X Carex decidua Boott Cyperaceae N X X X Carex distenta Kunze ex Kunth Cyperaceae N X X Carex inconspicua Steud. Cyperaceae N X X X Carex macloviana d'Urv. Cyperaceae N X X Carex sp. Cyperaceae N X Chusquea montana Phil. f. montana Poaceae N X Cortaderia pilosa (d'Urv.) Hackel Poaceae N X Dactylis glomerata L. Poaceae I X Eleocharis acicularis (L.) Roem. & Schult. Cyperaceae N X X Eleocharis pachycarpa C.B. Clarke Cyperaceae N X Eleocharis palustris (L.) Roem. & Schult. Cyperaceae N X X X Holcus lanatus L. Poaceae I X Juncus imbricatus Laharpe Juncaceae N X Juncus pallescens Lam. Juncaceae N X Juncus procerus E. Mey. Juncaceae N X Juncus cyperoides Laharpe Juncaceae N X Nothoscordum striatellum (Lindl.) Kunth Alliaceae N X Paspalum dasypleurum Desv. Poaceae N X Poa sp. Poaceae N X Polypogon australis Brongn. Poaceae N X Potamogetum linguatus Hagstr. Potamogetonaceae N X X Rostraria cristata (L.) Tzvelev Poaceae I X Scirpus californicus (C.A.Mey.) Steud. var. tatora (Kunth) Barros Cyperaceae N X X X X Scirpus inundatus (R.Br.) Spreng. Cyperaceae N X X X Sisyrinchium pearcei Phil. Iridaceae N X Trisetum sp. Poaceae N X

In the Great Lakes of the region of the Andean precordillera so-called "Araucanians", whose waters are oligotrophic and the lakes have a much larger surface area in study (Campos, 1984; Soto & Campos, 1995), there has been a greater variability in the richness of flora. While the lakes Llanquihue and Cayutué presented a richness of species similar to the lakes of this study, 40 and 37 respectively (Hauenstein et al., 1991, 1992), the lakes Villarrica, Caburgua and Calafquén are richer in diversity of species, registering 65, 64 and 69 species respectively (Hauenstein et al., 1996, 1998), of which the only one that presents Figure 1. Phytogeographical origin of the flora in the characteristics of mesotrophy condition is Villarrica lakes surveyed. -l -l Lake, with values of 87 ug L de NO3 y de 20.4 ug L Figura 1. Origen fitogeográfico de la flora de los lagos of total phosphorus (Soto & Campos, 1995). The low estudiados. amount of species of the four lakes surveyed confirms the oligotrophic character of their waters. non-native species indicates a certain anthropized The phytogeographical origin shows that in the degree on their banks (Hauenstein et al., 1988), which four lakes surveyed the native species are dominant would below, according to the scale of González (Table 1, Fig. 1). The relatively low percentage of (2000), to the category of "low human disturbance" Macrófitas en Parque Nacional Huerquehue, Chile 597

Table 2. Results of the null model analysis for studied sites. P < 0.05 denote presence of non random (or regulator) factors as regulator of the species association. Tabla 2. Resultados del análisis de modelo nulo para los sitios estudiados, valores de P < 0,05 denotan la presencia de factores no aleatorios (o reguladores) de la asociación de especies.

Observed index Mean index Standard effect size P Fixed-Fixed 0.597 0.544 3.533 0.005 Fxed-Proportional 0.597 0.655 -1.320 0.899 Fixed-Equiprobable 0.597 0.735 -8.715 0.999

for the three lakes of higher altitude (Verde, Toro and Chico), since it does not exceed 20% of allochthonous species (14.3, 17.9, 18.2% respectively); instead the Tinquilco Lake has a percentage of allochthonous (32%), that has classified it in the category of "high human disturbance". The results of null model analysis revealed the existence of regulator factors in species assemblages for Fixed-Fixed simulation (P < 0.005), whereas these results do not correspond to the Fixed-Proportional (P < 0.899) and Fixed-Equiprobable simulations (P < 0.999). A possible cause would be the presence of many repeated species (Table 2). In according to Bray-Curtis index, the most similar sites were lakes Verde and Chico with 45.5% of floristic similitude, Figure 2. Dendrogram according to Jaccard index for the Toro Lake has a floristic similitude of 41%, and four lakes studied. finally Tinquilco Lake with only 29% (Fig. 2). This difference between Tinquilco Lake and other lakes Figura 2. Dendrograma según el índice de Jaccard para los cuatro lagos estudiados. studied, it is probably due to its lower altitude and the increasing presence of the human population in its banks, which is expressed in an increase of non-native et al., 2002; Peña-Cortés et al., 2006). By his part, species and in a greater contribution of nutrients (N Ramírez & San Martín (2006) signal that the aquatic and P) in its waters; on the other hand, the Verde, flora is scarce in water bodies oligotrophic and that Chico and Toro lakes are pristine and surrounded by this tends to situate in slots well delimited in the native forests (Steinhart et al., 2002; De los Ríos et littoral zone, process known as zoning, which depends al., 2007). of habit of the species (submerged, floating, The results about littoral macrophytes are similar emergent). to the descriptions of mountain lakes; where the These results are the first observations for pristine macrophytes are present contributing a high oxygen mountain lakes of the north Patagonia, because this concentration (Nagasaka, 2004; Li et al., 2009). The condition generates a different regulator mechanism in high amount of species in Tinquilco Lake would be comparison to lakes of the north hemisphere (Soto, probably related to the transition from oligotrophy to 2002; Steinhart et al., 2002). mesotrophy observed in this lake (De los Ríos et al., 2007), these patterns are similar to other lakes of the same category, with changes in trophic status, where ACKNOWLEDGEMENTS ultraoligotrophic lakes have a low amount of species and abundance (Nagasaka, 2004; Li et al., 2009). The present paper was funding by the projects DGIP- Similar results of low amount of macrophytes UCT 2005-04-11 and 2009-3-6, and it was recognized species associated to diversity were observed for the logistic support of staff of Huerquehue National coastal wetlands in the Araucania region with different Park CONAF-Chile (Forestry National Corporation, trophic status due to human intervention (Hauenstein Chile). 598 Lat. Am. J. Aquat. Res.

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Received: 11 June 2010; Accepted: 17 August 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 600-606, 2011 Lat. Am. J. Aquat. Res. 600 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-20

Short Communication

Uso de la morfometría de las mandíbulas de cefalópodos en estudios de contenido estomacal

Marco Antonio Vega1 1Departamento Ciencias Básicas, Universidad Santo Tomás Héroes de la Concepción 2885, Iquique, Chile

RESUMEN. La sistemática y taxonomía de cefalópodos del mar de Chile, sigue siendo escasa e incompleta. Muchas especies, raramente son capturadas por métodos convencionales, y regularmente son colectadas de estómagos de depredadores. La identificación en los estómagos se realiza, con frecuencia, mediante sus mandíbulas o picos córneos. En nuestra costa estas estructuras, en general, son poco utilizadas con fines taxonómicos. Este estudio describe y analiza preliminarmente la morfometría de 111 mandíbulas inferiores de 28 especies, de Chile continental e insular. Cada mandíbula fue extraída, conservada y medida bajo ocular graduado, en siete caracteres taxonómicos, de los cuales se cálculo seis índices: ala-rostro (b/a), altura-línea base (c/d), línea base-proyección del ala (d/e), cresta-capuchón (f/g), línea base-cresta (d/f) y capuchón-rostro (g/a). Cada índice fue descrito gráfica y estadísticamente. Los índices b/a, g/a, d/e y f/g, muestran una mayor dispersión de datos y posibilidad de identificación entre las especies analizadas, que aquellos índices c/d y d/f. Palabras clave: morfometría, mandíbulas, cefalópodos, Chile, Pacífico suroriental.

Use of morphometry of cephalopod beaks in stomach content studies

ABSTRACT. The systematics and taxonomy of cephalopods from Chilean water sarescant and incomplete. Many species are rarely caught by conventional methods and are regularly collected from the stomachs of predators. Identification in stomachs is often done using mandibles or beaks. Along our coasts, these structures are generally used little for taxonomic purposes. This study is a preliminary description and analysis of the morphometry of 111lower beaks of 28 continental and island species from Chile. Each beak was extracted, preserved, and measured under a graduated eyepiece, using seven taxonomic characters, from which six indexes were calculated: wing-rostrum (b/a), beak height-base line (c/d), base line-wing projection (d/e), crest- hood (f/g), base line-crest (d/f), and hood-rostrum (g/a). Each index was described graphically and statistically. The indexes b/a, g/a, d/e, and f/g show a greater dispersion of data and the possibility of identification between the species analyzed than do the indexes c/d and d/f. Keywords: morphometry, beak, cephalopods, Chile, southeastern Pacific.

______Corresponding author: Marco Vega ([email protected])

Los cefalópodos son parte importante de las tramas de peces óseos y cartilaginosos (Movillo & tróficas. Su rol en el ecosistema parece ser el de Bahamonde, 1971; Rocha et al., 1991; Ibáñez et al., depredadores subdominantes (Roper et al., 1984), con 2004; Markaida & Hochberg, 2005; Castillo et al., un papel ecológico semejante al de los peces (Nixon, 2007). Muchas especies de cefalópodos son raramente 1987; Guerra, 1992). Son activos depredadores de capturadas por métodos convencionales de muestreo y crustáceos, moluscos, poliquetos, peces y otros regularmente son colectadas en grandes cantidades y cefalópodos (Guerra et al., 1991; Cortez et al., 1995; tamaños de los estómagos de depredadores oceánicos Clarke & Paliza, 2000; Villarroel et al., 2001; Ibáñez (Wolff, 1984). La identificación de cefalópodos en los & Chong, 2008; Ibáñez et al., 2008). Constituyen estómagos de predadores marinos se realiza, con presas importantes de mamíferos marinos y aves frecuencia, a través de las mandíbulas o picos córneos, marinas (Clarke et al., 1976; Arata & Xavier, 2003), y ya que son comunes a todos los cefalópodos, pueden forman parte importante de complejas redes tróficas ser observadas a ojo desnudo, resisten la digestión y 601 Morfometría de mandíbulas de cefalópodos chilenos

frecuentemente son los únicos ítemes en los los trabajos de Clarke (1986), Iverson & Pinkas estómagos vacíos (Iverson & Pinkas, 1971). (1971), Wolff (1984), Roper et al. (1988), Lu & Las mandíbulas de cefalópodos, pueden indicar Ickeringill (2002), Kubodera (2005) y Xavier & relaciones filogenéticas (Clarke & Maddock, 1988). Cherel (2009). Posteriormente, según los términos y Además, de servir para estudios de crecimiento dimensiones en Clarke (1986), cada mandíbula (Perales-Ray, 2010; Hernández-López et al., 2001), inferior, fue medida separadamente, en siete carac- maduración (Mercer et al., 1980), alimentación teres, a partir de los cuales se calcularon seis índices. (Pérez-Gándaras, 1983; Pérez-Gándaras & Guerra, Todas las medidas se realizaron en milímetros, con un 1978a), distribución geográfica y batimétrica e microscopio binocular estereoscópico de ocular identificación de especies (Clarke, 1986; Roper et al., micrométrico, un pie de metro de 0,01 mm de 1988; Pineda et al., 1996), entre otros aspectos de su precisión y un compás regulable. biología y ecología (Clarke et al., 2002; Guerra et al., Los caracteres (Fig. 1), correspondieron a la 2010). En Chile, estas estructuras obtenidas de longitud del rostro (a), longitud del ala (b), altura a la estómagos o directamente de ejemplares, en general punta rostral (c), longitud de la línea base (d), son poco utilizadas con fines taxonómicos, ya que la proyección del ala (e), longitud de la cresta (f) y información sobre sistemática, taxonomía y biogeo- longitud del capuchón (g). Mientras que los índices, grafía de los cefalópodos del mar de Chile, sigue correspondieron al cociente entre el ala-rostro (b/a), siendo escasa (Ibáñez et al., 2009; Vega, 2009). altura-línea base (c/d), línea base-proyección del ala Este estudio, aporta nuevos datos acerca de las (d/e), cresta-capuchón (f/g), línea base-cresta (d/f) y mandíbulas de cefalópodos, que pueden ser utilizados capuchón-rostro (g/a). Cada índice fue descrito gráfica para examinar contenidos estomacales. Se describe y y estadísticamente, mediante su media, percentil 25, analiza la morfometría de un total de 111 mandíbulas percentil 75 y rango. inferiores, correspondiente a 28 especies de Los índices (Tabla 2), que relacionaron el rostro cefalópodos de aguas chilenas, distribuidos en cuatro con el ala (b/a) y el capuchón (g/a), la línea base con órdenes y doce familias (Boletzky, 1999), depositados la proyección del ala (d/e) y la cresta con el capuchón en el Museo Nacional de Historia Natural (Vega et al., (f/g), mostraron una mayor dispersión de las 2001), ejemplares presentes en la fauna acompañante mediciones, respecto de aquellos que relacionaron la de pesquerías de arrastre de crustáceos que operan en línea base con la altura de la mandíbula (c/d) y la el talud continental del norte y centro sur de Chile cresta (d/f). (Villarroel et al., 2001), ejemplares recolectados en expediciones científicas insulares al archipiélago de Juan Fernández (Vega et al., 2007) e isla de Pascua, y de estómagos de peces (Rocha et al., 1991) y mamíferos marinos de la zona austral de Chile (Tabla 1). En ejemplares frescos las mandíbulas se obtuvieron por descomposición y limpiado (Guerra, 1992), en ejemplares descongelados se retiraron con pinzas o por simple presión del bulbo bucal, y en ejemplares fijados, por tratamiento con soluciones ácidas o básicas (Pérez-Gándaras, 1983; García-Tello, 1965). Cada mandíbula fue almacenada en frascos etiquetados y conservada en alcohol 70% (Mercer et al., 1980) o alcohol isopropílico al 40% para evitar deshidratación (Clarke, 1986; Roper & Sweeney, 1983), hasta su análisis. La mandíbula inferior fue identificada, a partir de la determinación de los ejemplares del cual se extrajeron, considerando los trabajos de Roper et al. (1984), Guerra (1992) y Vega (2009), mediante descripciones y diagnosis basadas en caracteres morfológicos de valor taxonómico Figura 1. Medidas y términos de la mandíbula inferior específico (Roper & Voss, 1983), y a partir de en vista de perfil. descripciones y claves, basadas en caracteres Figure 1. Measures and terms of lower beak in. Vision taxonómicos específicos para la mandíbula inferior, en of profile. Lat. Am. J. Aquat. Res. 602

Tabla 1. Especies, número de mandíbulas (N), rango de la longitud del manto (Min, Max; mm) y localidad de Chile de las mandíbulas analizadas. Table 1. Species, number of beak (N), range of the length of mantle (Min, Max; mm) and location of Chile of the beak analyzed.

Orden Familia Especie N Min Max Localidad Sepiolida Sepiolidae Neorossia aff. caroli 1 61 --- Zona norte y centro sur Teuthida Loliginidae Doryteuthis gahi 20 93 110 Zona sur (Talcahuano) Lycoteuthidae Lycoteuthis lorigera 1 Zona sur Onychoteuthidae Onychoteuthis sp. 2 70 78 Zona central Onykia ingens 6 --- 220 Zona sur, estómago m. marino Kondakovia longimana 1 57 --- Zona sur Gonatidae Gonatus antarcticus 2 24 --- Zona norte, centro sur; estómago m. marino (Z. cavirostris) Histioteuthidae Histioteuthis heteropsis 1 65 --- Zona centro Brachioteuthidae Brachioteuthis picta 2 46 ~70 Zona sur Ommastrephidae Todarodes filippovae 3 240 Zona sur Ommastrephes bartramii 3 110 ~150 Zona centro Dosidicus gigas 5 80 ~800 Zona centro Eucleoteuthis luminosa 1 140 --- Zona centro Chiroteuthidae Chiroteuthis veranii 1 51 --- Zona sur Cranchiidae Cranchia scabra 1 ~40 --- Zona centro Leachia dislocata 1 83 --- Zona centro Helicocranchia pfefferi 1 45 --- Zona centro Vampyromorphida Vampyroteuthidae Vampyroteuthis infernalis 1 ~60 --- Zona norte Octopoda Octopodidae Octopus mimus 6 95 145 Zona norte Octopus sp. 1 24 76 117 Archipiélago de Juan Fernández Octopus sp. 2 4 41 71 Archipiélago de Juan Fernández Callistoctopus rapanui 3 88 119 Isla de Pascua Robsonella fontaniana 5 40 45 Zona central Enteroctopus megalocyathus 3 34 75 Zona sur Pareledone charcoti 1 ~35 --- Zona sur Graneledone antarctica 2 55 67 Aguas antárticas Muusoctopus sp.1 6 46 88 Zona norte y centro-sur Muusoctopus sp.2 4 22 35 Zona norte y centro-sur Sepiolida Sepiolidae Neorossia aff. caroli 1 61 --- Zona norte y centro sur Teuthida Loliginidae Doryteuthis gahi 20 93 110 Zona sur (Talcahuano) Lycoteuthidae Lycoteuthis lorigera 1 Zona sur Onychoteuthidae Onychoteuthis sp. 2 70 78 Zona central Onykia ingens 6 --- 220 Zona sur; estómago m. marino Kondakovia longimana 1 57 --- Zona sur Gonatidae Gonatus antarcticus 2 24 --- Zona norte, centro sur; estómago m. marino (Z. cavirostris) Histioteuthidae Histioteuthis heteropsis 1 65 --- Zona centro Brachioteuthidae Brachioteuthis picta 2 46 ~70 Zona sur Ommastrephidae Todarodes filippovae 3 240 Zona sur Ommastrephes bartramii 3 110 ~150 Zona centro Dosidicus gigas 5 80 ~800 Zona centro Eucleoteuthis luminosa 1 140 --- Zona centro Chiroteuthidae Chiroteuthis veranii 1 51 --- Zona sur Cranchiidae Cranchia scabra 1 ~40 --- Zona centro Leachia dislocata 1 83 --- Zona centro Helicocranchia pfefferi 1 45 --- Zona centro Vampyromorphida Vampyroteuthidae Vampyroteuthis infernalis 1 ~60 --- Zona norte Octopoda Octopodidae Octopus mimus 6 95 145 Zona norte Octopus sp. 1 24 76 117 Archipiélago de Juan Fernández Octopus sp. 2 4 41 71 Archipiélago de Juan Fernández Callistoctopus rapanui 3 88 119 Isla de Pascua Robsonella fontaniana 5 40 45 Zona central Enteroctopus megalocyathus 3 34 75 Zona sur Pareledone charcoti 1 ~35 --- Zona sur Graneledone antarctica 2 55 67 Aguas antárticas Muusoctopus sp.1 6 46 88 Zona norte y centro-sur Muusoctopus sp.2 4 22 35 Zona norte y centro-sur

603 Morfometría de mandíbulas de cefalópodos chilenos

Tabla 2. Estadística por familia. Media y desviación estándar en paréntesis de cada índice. Table 2. Statistics for family. Average and standard diviation in parenthesis of each index.

Familia Nº sp. b/a c/d d/e f/g d/f g/a Sepiolidae 1 2,06 0,68 2,37 1,44 1,61 1,39 Loliginidae 1 3,06 0,69 4,25 2,53 1,04 2,01 Lycoteuthidae 1 1,38 0,98 2,04 0,62 1,46 0,97 Onychoteuthidae 3 1,92 (0,08) 0,97 (0,13) 3,52 (0,20) 1,94 (1,32) 1,22 (0,24) 0,88 (0,10) Gonatidae 1 1,46 0,98 2,28 2,98 1,28 0,88 Histioteuthidae 1 1,79 1,08 8,50 1,38 1,55 1,18 Brachioteuthidae 1 1,42 1,05 3,80 1,69 1,41 0,84 Ommastrephidae 4 1,45 (0,31) 1,09 (0,25) 5,68 (1,55) 1,46 (0,71) 1,24 (0,37) 1,06 (0,41) Chiroteuthidae 1 2,31 0,86 3,91 1,64 1,87 1,08 Cranchiidae 3 3,05 (0,76) 0,76 (0,08) 5,25 (3,70) 2,59 (1,22) 1,5 (0,37) 1,31 (0,47) Vampyroteuthidae 1 2,78 1,05 2,34 1,17 1,02 3,07 Octopodidae 10 4,17 (1,73) 0,71 (0,14) 4,62 (2,22) 2,26 (0,40) 1,25 (0,15) 2,25 (0,87) Total 28 2,81 (1,55) 0,85 (0,20) 4,45 (2,16) 1,98 (0,80) 1,32 (0,26) 1,59 (0,84)

Los índices que relacionaron el cociente entre la mayor pigmentación de las mandíbulas, fue otro longitud del ala y la longitud del rostro (b/a), aspecto a considerar, en los criterios de inclusión de mostraron los valores más altos en especies de la mandíbulas en la muestra de este estudio, dada su familia Octopodidae (Tabla 2) con la especie relación con la edad o crecimiento (Hernández-García Enteroctopus megalocyathus (Fig. 2), y los valores et al., 1998; Hernández-García, 2003). Con excepción más bajos en Dosidicus gigas (Fig. 2) perteneciente a de la familia Cranchiidae y las especies Chiroteuthis la familia Ommastrephidae (Tabla 2). Tendencia veranii y Kondakovia longimana, se trabajó con similar, mostró el cociente entre la longitud del ejemplares maduros de pigmentación más definida. capuchón y la longitud del rostro (índice g/a), donde Es posible que la variabilidad intraespecífica de los especies de la familia Octopodidae (Tabla 2) alcanzaron los mayores valores con Callistoctopus índices tenga una componente sexual ya que el rapanui (Fig. 2). Cuando se relacionó la longitud de la dimorfismo sexual, en las estructuras duras, entre cresta con la longitud del capuchón (índice f/g), la machos y hembras, ya había sido descrito familia Ommastrephidae se situó más abajo que la anteriormente (Bolstad, 2006; Vega, 2010; Crespi- familia Octopodidae (Tabla 2), mientras que Onykia Abril et al., 2010). En este estudio, la muestra ingens (Onychoteuthidae), alcanzó el menor valor analizada incluyó ejemplares tanto de sexo masculino, (Fig. 2). Esta situación se invirtió levemente, cuando como femenino, excepto en aquellos casos en los se consideró el cociente entre la línea base y la cuales se contó con un ejemplar, que con excepción de proyección del ala (Fig. 2d, 2e). Con respecto a los Neorossia aff. caroli, resultó ser masculino, o en los índices c/d y d/f, la situación es aún menos clara, casos de ejemplares inmaduros. pudiendo encontrarse especies de la familias Con respecto a los índices, aquel que relacionó la Ommastrephidae (Todarodes filippovae; Ommas- longitud del capuchón (g) con la longitud del rostro (a) trephes bartramii) y Onychoteuthidae (Onychoteuthis de la mandíbula inferior, separó bastante bien las sp.), entre especies de octópodos. Por otra parte, la distintas especies analizadas, y mostró tres tipos de familia Cranchiidae, tiende a ocupar una posición muy cocientes, desde mandíbulas de rostros largos a dispersa, entre las especies analizadas, mientras que la mandíbulas de rostros cortos: a > g, a = g y a < g. familia Gonatidae, con Gonatus antarcticus una Cocientes que concuerdan con las observaciones de posición media, en los últimos índices mencionados. Kubodera (2005). A su vez, el índice que relacionó la Dentro de todas las medidas realizadas, aquellas longitud del ala (b) con la longitud del rostro (a), que que hacen referencia a la línea base, aparecen como separó a mandíbulas inferiores de tamaños grandes y las menos indicadas, ya que involucran los bordes de regulares, respectivamente, en a << b, a < b y a = b, la pared lateral y del ala, que son los primeros que se también concordaron con las observaciones realizadas dañan en los contenidos estomacales, o en los por Clarke (1986). En cuanto a la cresta de la inadecuados y prolongados almacenamientos. La mandíbula inferior, que va de una forma tipo U hasta Lat. Am. J. Aquat. Res. 604

Figura 2. Índices de los caracteres de la mandíbula inferior de cada especie de cefalópodo. Figure 2. Indexes of the characters of the lower beak of each species of cephalopod. una forma tipo V, quedó muy bien representada en contenidos estomacales, según descripciones cuanti- longitud, en las diferentes especies, en su relación con tativas de relaciones morfométricas de la mandíbula el capuchón, a través del índice (f/g) en los siguiente inferior, que resulta escaso si no se acompaña del uso cocientes: f < g, f = g, f > g y f >> g. En cambio los de descripciones cualitativas y del uso de la mandíbula índices c/d y e/f, no resultaron muy apropiados para superior, igualmente útil. discriminar especies en función de las mandíbulas, ya que sus valores entre las diferentes familias y géneros AGRADECIMIENTOS no presentó mayor variabilidad o dispersión. Wolff (1982) para la identificación de Ommastrephes bartramii relacionó la longitud del rostro con la Se agradece al Fondo de Investigación de la Dirección longitud del ala (< 0,604) y con la longitud de la cresta y Postgrado de la Universidad Santo Tomás (Proyecto (> 2,89), valores que son concordantes con los Investigación. D.N.I.P. UST) y al Laboratorio de estimados en este estudio. Este estudio constituye una Malacología del Museo Nacional de Historia Natural, aproximación a la identificación de cefalópodos en Santiago, Chile. 605 Morfometría de mandíbulas de cefalópodos chilenos

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Received: 11 November 2010; Accepted: 3 October 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 607-612, 2011 Cultivo de juveniles silvestres de Graus nigra 607 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-21

Short Communication

Conducta alimenticia, supervivencia y crecimiento de juveniles silvestres de Graus nigra Philippi, 1887 en cautiverio (Perciformes: Kyphosidae)

Héctor Flores1 & Jovanka Rendíc1 1Departamento de Acuicultura, Facultad de Ciencias del Mar Universidad Católica del Norte, Coquimbo, Chile

RESUMEN. Se colectaron juveniles silvestres de Graus nigra, que fueron aclimatados durante 30 días en estanques con flujo de agua abierto y a temperatura ambiente, siendo alimentados con alimento formulado. Los peces fueron separados en seis grupos que se mantuvieron en experimentación por 196 días. La supervivencia promedio fue de 80%. El crecimiento en longitud total mostró un incremento promedio del 93,3% para los juveniles grandes (grupos 4, 5 y 6) y 125% para los pequeños (grupos 1, 2 y 3). El crecimiento en peso total mostró un incremento promedio de 434% para los peces grandes (grupos 4, 5 y 6) y de 707% para los pequeños (grupos 1, 2 y 3). Se concluyó que G. nigra toleró el cautiverio y el manejo, con una supervivencia relativamente alta, lo que hace de ella una especie atractiva para la acuicultura chilena. Palabras clave: Graus nigra, vieja mulata, peces, acuicultura, norte de Chile.

Feeding behavior, survival, and growth of wild Graus nigra Philippi, 1887 juveniles in captivity (Perciformes: Kyphosidae)

ABSTRACT. Wild juveniles of Graus nigra were collected and acclimated for 30 days in ponds with open- water flow and ambient temperature; the specimens were given a formulated feed. Fish individuals were separated into six groups that were studied for 196 days. The average survival was 80%. The total length increased an average of 93.3% for large individuals (groups 4, 5, 6) and 125% for small ones (groups 1, 2, 3). The total weight showed an average increase of 434% for large fishes (groups 4, 5, 6) and 707% for small ones (groups 1, 2, 3). Graus nigra was found to tolerate captivity and handling, with a relatively high survival rate, making it an attractive species for aquaculture in Chile. Keywords: Graus nigra, sea chubs, fishes, aquaculture, northern Chile. ______Corresponding author: Héctor Flores ([email protected])

El cultivo de una especie de pez generalmente Cortes et al., 2001; Bustos & Landaeta, 2005; BCG, comienza con la captura de juveniles (Botero & 2007). Ospina, 2002; Papandroulakis et al., 2004), tanto para Graus nigra (Fig. 1) es un recurso pesquero constituir un stock de reproductores como para artesanal, caracterizado por una musculatura de color estudiar aspectos relacionados con su compor- blanco, firme y consistente, que constituye una tamiento, manejo, aceptación de alimento, importante fuente de recursos para buzos supervivencia y crecimiento. En Chile el cultivo de mariscadores, que capturan estos peces con arpón peces marinos nativos es un tema incipiente, cuya (Godoy et al., 2010). Su extracción comenzó investigación ha comenzando con la captura de ejemplares silvestres, donde se destacan los trabajos alrededor de 1979 (Vargas & Pequeño, 2004); las efectuados en Merluccius australis (merluza del sur), estadísticas de captura muestran cambios en la Cilus gilberti (corvina), Eleginops maclovinus cantidad de peces extraídos, con 244 ton promedio (róbalo), Seriolella violacea (cojinoba), Seriola entre 1989 y 1991, decayendo las capturas a partir de lalandi (palometa), Paralichthys adpersus (lenguado 1992, con un máximo de 65 ton en 1995 y un mínimo chileno), Oplegnathus insignis (San Pedro) y de 1 ton en 2002, con un promedio de 26 ton entre Medialuna ancietae (pez acha) (Silva & Flores, 1989; 1992 y 2008 (SERNAPESCA, 1999, 2005, 2008). 608 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Stepien, 1990; Muñoz & Ojeda, 1998; Berríos & a Vargas, 2000). Los adultos habitan el submareal depredando principalmente equinodermos, crustáceos,

moluscos y peces (Moreno, 1972; Fuentes, 1982) y se reproduce durante la primavera (Flores & Smith, 2010). La demanda local por la calidad de su carne y la disminución de las capturas, hace de esta especie una interesante alternativa para desarrollar su acuicultura.

A nivel mundial no existe acuicultura asociada a peces de la familia Kyphosidae, pero hay una incipiente extracción de estos peces en América (Antigua y Barbados, Chile y USA) y Oceanía (Palaos), con 67,2 ton promedio entre 2003 y 2007 (FAO, 2010), donde Chile representa el 66,4% de esta captura. Son recursos que se extraen en escasa cantidad, consumidos preferentemente a nivel local y debido al sistema de extracción, son fuente importante de ingresos para pescadores artesanales y mariscadores. En este contexto, este estudio aporta antecedentes que podrían aplicarse a la acuicultura de G. nigra, especialmente en relación a la conducta de alimen- tación de juveniles salvajes en cautiverio, a su supervivencia, crecimiento y conversión de alimento. Entre julio y agosto 2005, se capturaron 113 juveniles entre 52 y 96 mm de longitud total (L ), en t las pozas intermareales de La Pampilla y Tongoy (Región de Coquimbo). Para la captura de los peces, durante marea baja, se extrajo la mayor cantidad de agua de las pozas con una bomba de inmersión y los peces fueron capturados con redes de mano y b transportados en cajas térmicas al laboratorio. Los peces fueron aclimatados durante 30 días en estanques Figura 1. Graus nigra (Kyphosidae) a) juveniles, con flujo de agua abierto, a una densidad promedio de b) adulto. un pez por 10 L, con una media de 0,6 ± 0,2 g L-1, a Figure 1. Graus nigra (Kyphosidae) a) juveniles, temperatura ambiente (14,1 ± 0,48°C) y con flujo de b) adult. aire. La alimentación de los peces, durante este periodo, fue mediante alimento nacional formulado Graus nigra se distribuye desde el sur del Perú para juveniles de Psetta maxima (turbot), fabricado (18°S) hasta Valdivia (40°S), Chile (Ojeda et al., por la empresa Biomar con 54% de proteína, 15% de 2000; Vargas & Pequeño, 2004), batimétricamente lípidos, 12% de carbohidratos y 12% de humedad, que desde el litoral hasta los 20-25 m de profundidad, cumple los rangos recomendados para el cultivo de siempre en fondos rocosos con grietas y grandes peces marinos. cuevas (Mann, 1954). Los juveniles entre 24 y 203 Transcurrido el tiempo de aclimatación, los peces mm de longitud total habitan en pozas intermareales, se distribuyeron en seis grupos de 10 ejemplares cada donde se segregan dependiendo de la ubicación de la uno y de tallas homogéneas, no se estableció réplicas poza en el litoral, así los juveniles pequeños, se para cada grupo y se mantuvieron en experimentación distribuyen en las pozas altas y los grandes en las por 196 días. La agresividad de los peces observada en bajas (Hernández et al., 2002), consumiendo el periodo de aclimatación, fue determinante para preferentemente jaibas, anfípodos, gastrópodos y discriminar los grupos experimentales y estructurarlos bivalvos (Muñoz & Ojeda, 1997, 1998), donde pasan a lo más homogéneamente posible, lo que permitió ser uno de los componentes más importantes en disminuir el riesgo de heridas y muerte durante la cuanto a función y densidad (Varas & Ojeda, 1990; experiencia de crecimiento. Cultivo de juveniles silvestres de Graus nigra 609

Los tres grupos con peces grandes se dispusieron La supervivencia promedio de los grupos en estanques de 180 L y los tres grupos con peces experimentales fue de 80% (Tabla 1). Entre los días pequeños en estanques de 80 L, manteniendo una 140 a 154 se produjeron algunos cortes de agua que densidad promedio de 0,608 ± 0,201 g L-1. los datos afectaron el experimento. En este periodo se produjo iniciales de longitud total (Lt) y peso total (Pt), la muerte del 20% de peces del grupo 1, 10% de los densidad e índice de condición se indican en la Tabla grupos 2, 3 y 6, y 40% del grupo 4. 1. En todas las unidades experimentales, los peces El incremento en Lt fue significativamente fueron alimentados en 3% de su peso corporal diario, diferente entre los grupos (ANCOVA; F(5,840): 291,95; distribuido en dos raciones, a las 9:30 y 19:30 h. Para P < 0,0001). Los peces grandes (grupos 4, 5 y 6) evitar ataques entre los peces, se instalaron en los tuvieron un incremento de 91%, mientras que en los estanques tubos de PVC como refugio, lo que permitió peces pequeños (grupos 1, 2 y 3) el incremento fue de disminuir las agresiones. 124%. Situación semejante ocurrió con el incremento en P , que mostró diferencias significativas entre los Diariamente se registró la temperatura, número de t grupos (ANCOVA; F 267,10; P < 0,0001), peces muertos y cantidad de alimento entregado, cada (5,840) destacando los grupos 1 y 2 con un incremento en 14 días se muestrearon todos los peces de cada tanque, peso que alcanzó a 993% y 698% respectivamente registrándose la Lt y Pt. Con la información recopilada (Tabla 1). se determinó los indicadores productivos de uso -1 tradicional en acuicultura, como son supervivencia, La densidad del cultivo varió entre 3,2 y 3,8 g L a 3 excepción del grupo 4, que producto de la mayor índice de condición (K=P /L ), tasa de crecimiento t t mortalidad, la densidad final fue de 1,4 g L-1. El índice específico (TCE, %/día) en L y P (TCE = [(lnL f- t t Lt t de condición (K), en todos los grupos mostró una lnL i)*100]/N°días; TCE = [(lnP f-lnP i)*100]/N° t Pt t t disminución respecto de su condición inicial entre 21 días), coeficiente de variación (CV = desviación y 39% (Tabla 1). estándar/promedio) y factor de conversión de alimento relativo (FCA = alimento entregado/incremento en La TCE en Lt difiere significativamente entre los R grupos de peces (ANCOVA; F : 17,35; P < biomasa). Para establecer diferencias en el crecimiento (5,77) 0,0001). En juveniles pequeños (grupos 1, 2 y 3) fue entre los grupos, de peces se utilizó el Análisis de de 0,41% diario mientras que en los grandes (grupos Covarianza (ANCOVA). 4, 5 y 6) fue de 0,33% diario. Estas diferencias Durante el mes de aclimatación, la temperatura significativas entre juveniles se mantienen cuando se varió entre 12,7 y 14,7°C, mientras que en los 196 días utiliza el Pt para estimarla (= TCE) (ANCOVA; F(5,77): que duró la experiencia de crecimiento, ésta varió 12,83; P < 0,0001), con 1,04% diario para los juve- entre 13,6 y 19,7°C. niles pequeños (grupos 1, 2 y 3) y un 0,85% diario A partir del tercer día de aclimatación, los para los grandes (grupos 4, 5 y 6). La conversión de juveniles más grandes, muestran una mayor alimento relativo en los grupos varió entre 2,7 y 4,0 movilidad, capturan el alimento en la superficie y lo con valores promedio de 3,3 para los peces pequeños consumen, mientras los peces pequeños, comienzan a (grupos 1, 2 y 3) y de 3,6 para los grandes (grupos 4, 5 consumir alimento a medida que este precipita en la y 6) (Tabla 1). columna de agua. Al cuarto día, todos los peces En el ambiente natural, los juveniles de G. nigra (grandes y pequeños), van en busca de las partículas muestran un tipo de interacción intraespecífica como de alimento. Se observó que el alimento que llega al es la territorialidad, que probablemente juega un papel fondo del estanque no es consumido, conducta que se importante en determinar la distribución de los mantuvo durante todo el experimento. diferentes tamaños de individuos, donde el comportamiento agresivo por parte de los peces de Al mes de aclimatación, los juveniles se mayor tamaño, sea para defender o acceder a una alimentaron sin mayor inconveniente con la dieta grieta, estaría forzando a los ejemplares pequeños a balanceada. Sin embargo, se observó conducta usar las pozas intermareales superiores (Hernández et agresiva y jerárquica de los peces de mayor tamaño, al., 2002). Esta conducta territorial también se expresa especialmente durante la alimentación, donde se en un ambiente de cultivo, tal como ha sido reportado produjeron ataques, que en ocasiones causan lesiones para Oncorynchus kisutch, Ictalurus punctatus y en las aletas dorsales y caudales de los ejemplares más Paralichthys adspersus (Bryant & Atema, 1987; pequeños. Durante la aclimatación no se registró Martel & Dill, 1993; Piaget, 2009). En todos los muerte de peces asociado a esta conducta. Al distribuir estanques experimentales, los peces de mayor tamaño los peces homogéneamente en cada uno de los grupos manifestaron esta conducta jerárquica observada en el experimentales, la conducta agresiva disminuyó. ambiente natural, la que se mantuvo hasta el término 610 Lat. Am. J. Aquat. Res.

Tabla 1. Supervivencia, parámetros de crecimiento, coeficiente de variación, índice de condición y consumo de alimento en juveniles salvajes de Graus nigra en cautiverio. Lt: Longitud total, Pt: Peso total, CV: Coeficiente de variación, TCE: Tasa de crecimiento específico, K: Índice de condición, FCAR: Factor de conversión de alimento relativo. Table 1. Survival, parameters of growth, coefficient of variation and condition index and food consumption in wild juve- nile of Graus nigra in captivity. Lt: Total length, Pt: total weight, CV: Variation coefficient, TCE: specific growth rate, K: condition index, FCAR: relative food conversion factor.

Grupos experimentales 1 2 3 4 5 6 Supervivencia (%) 80 80 90 60 100 80

Lt inicial (mm) 55,1 ± 1,7 57,0 ± 1,8 62,9 ± 0,9 71,3 ± 2,3 77,8 ± 1,5 90,5 ± 3,9

Lt final (mm) 134,3 ± 32,8 128,5 ± 9,0 128,0 ± 6,1 137,7 ± 11,4 151,5 ± 210,7 168,4 ± 14,0

Incremento Lt (mm) 79,2 71,5 65,1 66,4 73,7 77,9

Incremento Lt (%) 143,7 125,4 103,5 93,1 94,7 86,1

Incremento Lt (mm/mes) 12,1 11,0 10,0 10,2 11,3 12,0

Pt inicial (g) 3,1 ± 0,5 4,6 ± 0,8 6,6 ± 08 7,8 ± 1,0 9,9 ± 0,8 15,9 ± 3,6

Pt final (g) 33,9 ± 14,3 36,7 ± 9,0 33,5 ± 6,1 43,0 ± 11,4 57,7 ± 20,7 75,0 ± 14,0

Incremento Pt (g) 30,8 32,1 26,9 35,2 47,8 59,1

Incremento Pt (%) 993,5 697,8 407,6 451,3 482,8 371,7

Incremento Pt (g/mes) 4,7 4,9 4,1 5,4 7,4 9,1 Densidad inicial (g/L) 0,4 0,6 0,8 0,4 0,6 0,9 Densidad final (g/L) 3,4 3,7 3,8 1,4 3,2 3,3

CV Lt inicial (%) 3,14 3,09 1,39 3,24 1,90 4,33

CV Lt final (%) 24,40 8,94 5,28 10,93 13,05 8,18

CV Pt inicial (%) 15,04 15,54 12,43 12,87 8,49 22,92

CV Pt final (%) 42,20 24,67 18,32 26,59 35,85 18,60 K inicial (*10-5) 0,186 0,247 0,264 0,216 0,211 0,214 K final (*10-5) 0,140 0,173 0,160 0,165 0,166 0,157

TCE de Lt (%) 0,454 0,415 0,362 0,336 0,340 0,317 TCE de Pt (%) 1,219 1,062 0,831 0,870 0,897 0,793

FCAR 2,7 3,2 4,0 3,0 3,9 3,9 de la experiencia, siendo notoria en las horas de el rango de talla, lo que favorece el acceso uniforme a alimentación, donde primero se alimentan los peces la comida. grandes y luego los pequeños, esta conducta se ve G. nigra ha sido caracterizada como una especie de acentuada en los estanques 1, 2, 4 y 5, que presentan crecimiento lento (Vargas & Pequeño, 2004). Sin un mayor coeficiente de variación (CV) en peso, con embargo, las tasas de crecimiento y mortalidad se valores sobre el 20%. expresan de manera diferencial cuando los ejemplares Se ha descrito que los peces de cultivo tienden a están sometidos a eventos El Niño o La Niña, ser menos agresivos que los peces salvajes (Fleming aumentando el crecimiento y disminuyendo la & Gross, 1993), lo que se debería al tiempo en mortalidad en periodos fríos, situación que se cautiverio y a los procesos de selección que se han asociaría a una mayor productividad por parte del implementado. Asociado a esto, en Oncorhynchus ambiente (Hernández-Miranda & Ojeda, 2006). mykiss se ha estudiado que los niveles de agresividad En cultivo, la tasa de crecimiento fue entre 1,0 y -1 disminuyen cuando hay una adecuada administración 1,2 cm mes , que es superior a lo registrado para el -1 de triptófano en la dieta (Winberg et al., 2001). En el ambiente natural, que varía entre 0,2 y 0,9 cm mes cultivo de juveniles de salmones, a valores sobre 18% (Hernández-Miranda & Ojeda, 2006). de CV, se hace necesario efectuar una selección del En el caso de los juveniles salvajes (70 g), tamaño de los peces, estrategia que permite uniformar mantenidos en cautiverio alimentados con alimento

Cultivo de juveniles silvestres de Graus nigra 611

formulado, podrían alcanzar 700 a 800 g en un año, lo Bustos, C. & M. Landaeta. 2005. Desarrollo de huevos y que representa un crecimiento intermedio respecto a larvas tempranas de la merluza del sur, Merluccius otras especies marinas nativas. El crecimiento es alto australis, cultivados bajo condiciones de laboratorio. cuando se compara con Paralichthys adspersus (Silva Gayana, 69(2): 402-408. & Flores, 1989), con tasa de crecimiento de 0,79% Bryant, B.P. & J. Atema. 1987. Diet manipulation affects diario para ejemplares de 3 a 20 g, valor que social behavior of catfish. J. Chem. Ecol., 13(17): disminuye (0,46% diario) en ejemplares de 40 a 200 g; 1645-1661. pero es bajo comparado con Seriola lalandi, que en ejemplares de 0,5 kg mostraron una tasa de Food and Agriculture Organization (FAO). 2010. crecimiento de 1,18 a 1,23% diario a temperaturas de Fisheries and Aquaculture Information and Statistics 17 a 22°C (Moran et al., 2009), con incrementos de Service. Fishery Statistical Collections, Fisheries and 2,46; 3,56 y 8,45 g diario en peces de 50, 100 y 500 g Aquaculture Department. Food and Agriculture respectivamente (Booth et al., 2010). Organization of the United Nations. http: www.fao. org. Revisado: 28 enero 2010. Completar el ciclo de cultivo de esta especie, permitiría producir juveniles para efectuar pruebas de Flores, H. & A. Smith. 2010. Biología reproductiva de crecimiento a talla comercial. Sin embargo, otra Graus nigra (Perciformes, Kyphosidae) en las costas alternativa interesante es la implementación de un del norte de Chile. Rev. Biol. Mar. Oceanogr., 45(Suppl. 1): 659-670. proyecto de desarrollo social, para repoblar áreas deprimidas, permitiendo mantener y administrar un Fleming, I. & M. Gross. 1993. Breeding success of recurso que dé sustento a los pescadores artesanales, hatchery and wild coho salmon (Oncorynchus especialmente cuando se ha demostrado que hay kisutch) in Competition. Ecol. Appl., 3(2): 230-245 signos de agotamiento de este recurso, en términos de Fuentes, H. 1982. Feeding habits of Graus nigra abundancia y tamaño (Godoy et al., 2010). (Labridae) in coastal waters of Iquique, northern Chile. Jpn. J. Ichthyol., 29(1): 95-98. AGRADECIMIENTOS Godoy, N., S. Gelcich, J.A. Vásquez & J.C. Castilla. 2010. Spearfishing to depletion: evidence from Agradecemos al Sr. Helmo Pérez y al Dr. (c) Alonso temperate ref fishes in Chile. Ecol. Appl., 20(6): Vega, ambos de la Facultad de Ciencias del Mar de la 1504-1511. Universidad Católica del Norte, por su colaboración Hernández-Miranda, E. & F.P. Ojeda. 2006. Inter-annual en la captura de los ejemplares de G. nigra y análisis variability in somatic growth rates and mortality of estadísticos respectivamente. coastal fishes off central Chile: an ENSO driven process? Mar. Biol., 149: 925-936. REFERENCIAS Hernández, C.E., P.E. Neil, J.M. Pulgar, F.P. Ojeda & F. Bozinovic. 2002. Water temperature fluctuations and Berríos, V. & M. Vargas. 2000. Estructura del ensamble territoriality in the intertidal zone: two possible de peces intermareales de la costa rocosa del norte de explanations for the elevational distribution of body Chile. Rev. Biol. Mar. Oceanogr., 35(1): 73-81. size in Graus nigra. J. Fish Biol., 61: 472-488. Berríos, V. & M. Vargas. 2000. Estructura del ensamble Mann, G. 1954. Vida de los peces de aguas chilenas. de peces intermareales de la costa rocosa del norte de Universidad de Chile, Santiago, 342 pp. Chile. Rev. Biol. Mar. Oceanogr., 35(1): 73-81. Martel, G. & L. Dill. 1993. Feeding and aggressive Booth, M.A., G.L. Allan & I. Pirozzi. 2010. Estimation behaviours in juvenile coho salmon (Oncorhynchus of digestible protein and energy requirements of kisutch) under chemically-mediated risk of predation. yellowtail kingfish Seriola lalandi using a factorial Behav. Ecol. Sociobiol., 32(6): 365-370. approach. Aquaculture, 307: 247-259. Moran, D., S. Pether & P. Lee. 2009. Growth, feed Boston Consulting Group (BCG). 2007. Estudios de conversion and faecal discharge of yellowtail kingfish competitividad en clusters de la economía chilena. (Seriola lalandi) fed three commercial diets. N.Z. J. Documento de referencia acuicultura. Consejo de Mar. Freshw., 43: 917-927. Innovación, mayo 2007, 261 pp. Moreno, C.A. 1972. Nicho alimentario de la “vieja Botero, J. & J.F. Ospina. 2002. Crecimiento y negra” (Graus nigra Philippi) (Osteichthyes Labri- desempeño general de juveniles silvestres de mero dae). Not. Mens. Mus. Nac. Hist. Nat., 186: 5-6. guasa Epinephelus itajara (Lichtenstein) mantenidos Muñoz, A. & P. Ojeda. 1997. Feeding guild structure of a en jaulas flotantes bajo diferentes condiciones de rocky intertidal fish assemblage in central Chile. cultivo. Bol. Invest. Mar. Cost., 32: 25-36. Environ. Biol. Fish., 49: 471-479. 612 Lat. Am. J. Aquat. Res.

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Received: 7 December 2010; Accepted: 8 October 2011

Lat. Am. J. Aquat. Res., 39(3): 613-616, 2011Spongicoloides sp. aff. S. galapagensis primer registro en Chile 613 DOI: 10.3856/vol39-issue3-fulltext-22

Short Communication

Spongicoloides sp. aff. a Spongicoloides galapagensis (Decapoda: Stenopodidea: Spongicolidae): una nueva especie para la carcinofauna chilena y primer registro de un estenopodido en aguas del margen continental de Chile

Guillermo L. Guzmán1 & Javier Sellanes2 1Museo del Mar, Universidad Arturo Prat, P.O. Box 121, Iquique, Chile 2Departamento de Biología Marina, Facultad de Ciencias del Mar Universidad Católica del Norte, P.O. Box 167, Coquimbo, Chile Centro de Investigación Oceanográfica en el Pacífico Sur Oriental (COPAS) Universidad de Concepción, Chile

RESUMEN. Se cita por primera vez para el margen continental de Chile una especie de camarón Stenopodidae, asociado a una esponja hexactinelida. Los especímenes fueron recolectados en dos sitios de Chile central (31º12’S, 71º52’W y 36º00’S, 73º38’W; 922 a 1000 m de profundidad). Las esponjas estaban adheridas al sustrato con probable origen en emanaciones de metano. Spongicoloides sp. aff. a S. gala- pagensis, es el primer registro de la familia en aguas del margen continental del Pacífico suroriental. Los ejemplares coinciden con los rangos de la variación morfológica de S. galapagensis, no obstante difieren en el número de branquias descrito. Palabras clave: Spongicoloides sp. aff. a S. galapagensis, primer registro, Stenopodidea, Crustacea, Pacífico suroriental, Chile.

Spongicoloides sp. aff. to Spongicoloides galapagensis (Decapoda: Stenopodidea: Spongicolidae): a new species for Chilean carcinofauna and the first record of a Stenopodid for the Chilean margin

ABSTRACT. This is the first record of a species of Stenopodid shrimp along the Chilean margin, associated with a hexactinellid sponge. The specimens were collected at two sites in central Chile (31º12’S, 71º52’W and 36º00’S, 73º38’W; 922 to 1000 m depth). The sponges were attached to the substrate with probable origins in methane seepage. Spongicoloides sp. aff. to S. galapagensis constitutes the first record of the family for the eastern south Pacific continental margin. The specimens coincide with the ranges of morphological variation of S. galapagensis, although they differ in the number of brachia described. Keywords: Spongicoloides sp. aff. to S. galapagensis, first record, Stenopodidea, Crustacea, southeastern Pacific, Chile. ______Corresponding author: Guillermo Guzmán ([email protected])

La familia Spongicolidae Schram, 1986 está Zarenkov, 1990 (Spongicolidae) y Stenopus hispidus compuesta de siete géneros a nivel mundial, que (Olivier, 1811) (Stenopodidae) citadas para los montes agrupan a 39 especies de camarones (De Grave et al., submarinos de la placa de Nazca e isla de Pascua, 2009), que en su mayoría son organismos de respectivamente (DiSalvo et al., 1988; Zarenkov, profundidad, asociados al atrio de esponjas vítreas 1990; Poupin, 2003), constituyen los únicos (Porifera, Hexanthinellida). El género Spongicoloides representantes de crustáceos Stenopodidea reportados Hansen, 1908, es uno de los más diversos con once para aguas del Pacífico suroriental. especies descritas, las que viven por lo general en la Durante un estudio reciente de la fauna asociada a zona batial, bajo 500 m de profundidad en todos los la pesquería del bacalao de profundidad, Dissostichus océanos (Saito & Takeda, 2003; Komai & Saito, eleginoides Smitt, 1898 (Sellanes et al., 2008), se 2006). Hasta la fecha, Spongicola parvispinus recolectaron dos especímenes de camarones pertene- 614 Lat. Am. J. Aquat. Res.

cientes al género Spongicoloides, asociados al atrio de esponjas vítreas de la familia Euplectellidae. Los caracteres morfológicos de esta especie coinciden con los descritos para Spongicoloides galapagensis Goy, 1980; no obstante, difieren de la descripción original, en la fórmula branquial. En este trabajo se cita a Spongicoloides sp. aff. a S. galapagensis, como el primer camarón Stenopodidae para aguas del margen continental de Chile, asociado a Figura 1. Vista lateral de Spongicoloides sp. aff. S. las comunidades de emanaciones de metano, galapagensis. Los pleópodos y setas marginales fueron indicando las principales características morfológicas omitidas. de los ejemplares colectados que lo hacen afín a esta Figure 1. Lateral view of Spongicoloides sp. aff. S. especie. galapagensis. The pleopods and marginal setae are omitted. El material fue depositado en la colección de referencia del Museo del Mar, Universidad Arturo Prat, Iquique (MUAP). Infraorden Stenopodidea Claus, 1872 Familia Spongicolidae Schram, 1986 Género Spongicoloides Hansen, 1908 Spongicoloides sp. aff. S. galapagensis Goy, 1980

Material Examinado: hembra (MUAP (CD)-0410), 11,0 mm de largo de caparazón postorbital (LC), 31,8 mm de longitud total (LT). SW de Coquimbo (31º12’S, 71º52’W’), Chile, alrededor de 1000 m de profundidad; col.: H. Poblete. Macho sin quelípedos, 12,7 mm LC, 35,5 mm largo total, Crucero VG-07 a bordo de RV Vidal Gormaz, Estación AGT 08, frente a Cobquecura (36º00’S, 73º38’W; 922 m de profundidad), Chile, 9 Septiembre 2007; col.: J. Sellanes. Ambos ejemplares estaban viviendo dentro de una especie no determinada de esponja vítrea de la familia Euplectellidae, asociada a emanaciones frías de metano. Diagnosis: camarones relativamente pequeños (31,8 a 35,5 mm LT y 11,0 a 12, 7 mm LC), forma corporal como lo descrito para camarones stenopoides (Fig. 1). Rostro con ocho espinas dorsales, tres ventrales y dos dientes laterales. Espina antenal y branquiostegal presentes, placa telsónica redondeada distalmente, con dos carinas romas submedianas, armada con espinas asimétricas, seis en el lado derecho y siete en el izquierdo; margen posterior con Figura 2. Spongicoloides sp. aff. S. galapagensis. siete espinas (Fig. 2). Exopodito de los urópodos con Micrografías electrónicas de barrido mostrando la arma- 23 espinas. Con diferencias en la fórmula branquial dura de diferentes regiones del caparazón. a) Región respecto a la descripción de Spongicoloides galapa- orbital, b) región antero-branquial, c) región frontal, gensis (Tabla 1). d) región hepática. Todas las imágenes tienen la misma Los ejemplares de Spongicoloides sp. aff. a S. escala. galapagensis analizados difieren de S. evolutus Figure 2. Spongicoloides sp. aff. S. galapagensis. (Bouvier, 1905), S. hawaiiensis Baba, 1983, S. Scanning electron micrographs showing the armature of koehleri (Caullery, 1896) y S. profundus Hansen, different carapace regions. a) Orbital region, b) antero- 1908, en la espina antenal bien desarrollada, que branchial region, c) frontal region, d) hepatic region. All presenta. Posee dos espinas branquiostegales, que no images are at the same magnification. Spongicoloides sp. aff. S. galapagensis primer registro en Chile 615

Tabla 1. Fórmula branquial de Spongicoloides sp. aff. S. cuarto. Los ejemplares analizados poseen dos galapagensis. 0 indica ausencia, números 1 y 2 indican artrobranquias en los pereionitos III (tercer par de presencia de una o dos branquias. maxilípedos) a VII (cuarto par de pereiópodos). Table 1. Branchial formula of Spongicoloides sp. aff. S. Aunque este carácter pudiera parecer suficiente para galapagensis. 0 denotes absence and 1 and 2 presence of erigir una nueva especie con estos ejemplares, esto no one or two gills. es suficiente, debido a que se ha descubierto que en este género existe una variación en el número de Maxilípedos Pereiópodos estructuras, tales como los epipoditos y branquias, que podría estar asociado a variaciones ontogénicas y al I II III I II III IV V sexo (Saint Laurent & Cléva, 1981; García, 1996). Pleurobranquias 0 0 1 1 1 1 1 0 S. galapagensis fue registrada originalmente en la Arthrobranquias 1 1 2 2 2 2 2 0 estación 2818, del crucero Albatross, en abril de 1888 Podobranquias 0 1 0 0 0 0 0 0 en las islas Galápagos (00°29’S, 89°54’W) a una Epipoditos 1 1 1 0 0 0 0 0 profundidad de 717 m (Goy, 1980). Estos dos nuevos Exópoditos 1 0 0 0 0 0 0 0 registros frente a Coquimbo y Cobquecura, amplían notablemente el rango de distribución biogeográfica se presentan en S. inermis (Bouvier, 1905). S. de esta especie. novaezelandiae Baba 1979, carece de espinas en el margen ventral del rostro y S. iheyaensis Saito, Tsuchida & Yamamoto (2006), carece de espinas en el REFERENCIAS sexto pleonito. S. tabachnicki Burukovsky, 2009 difiere de los ejemplares analizados de Songicoloides Baba, K. 1979. A new stenopodidean shrimp (Decapoda, sp. aff. a S. galapagensis, en que posee solo una Natantia) from the Chatham Rise, New Zealand. Pac. artrobranquia en los pereiópodos primero al cuarto, en Sci., 33: 311-314. cambio éstos presentan dos en cada uno, respecti- Baba, K. 1983. Spongicoloides hawaiiensis a new vamente (Burukovsky, 2009). Además, en estos species of shrimp from the Hawaiian Island. J. Crust. ejemplares la armadura de la escama antenal es Biol., 3: 477-481. espinosa en todo el margen externo, mientras que en S. Burukovsky, R.N. 2009. A description of the shrimp tabachnicki la espinación es más bien escasa. Estas Spongicoloides tabachnicki (Decapoda, Spongi- características, además de la distribución, diferencian colidae) from the glass sponge (Euplectella jovis). los ejemplares analizados de las especies indicadas. Zool. Zh., 88(4): 498-503. Aún cuando las diferencias son menores, los De Grave, S., N.D. Pentcheff, S.T. Ahyong, T. Chan, ejemplares analizados difieren morfológicamente con K.A. Crandall, P.C. Dworschak, D.L. Felder, R.M. S. galapagensis Goy, 1980 y se ubican ligeramente Feldmann, C.H.J.M. Fransen, L.Y.D. Goulding, R. por fuera del rango de los caracteres descritos para Lemaitre, M.E.Y. Low, J.W. Martin, P.K.L. Ng, C.E. esta especie. En la fórmula de espinación del rostro se Schweitzer, S.H. Tan, D. Tshudy & R. Wetzer. 2009. observan ocho espinas dorsales, una ventral y dos A classification of living and fossil genera of decapod laterales. S. galapagensis Goy, 1980 en cambio, se crustaceans. Raffles Bull. Zool. Suppl., 21: 12-109. indican siete espinas dorsales, cuatro ventrales y tres DiSalvo, L.H., J.E. Randall & A. Cea. 1988. Ecological laterales. reconnaissance of the Eastern Island sublittoral La armadura del telson de estos ejemplares marine environment. Natl. Geogr. Res., 4(4): 451- presenta seis y siete espinas en las carinas 473. longitudinales derecha e izquierda respectivamente, García, R. 1996. Crustacea Decapoda (Excl. Sergestidae) más siete espinas marginales, mientras que S. from Ibero-Moroccan waters. Results of Balgim-84 galapagensis posee siete a ocho en las carinas Expedition. Bull. Mar. Sci., 58(3): 730-752. longitudinales y seis a siete en el margen del telson. Estas leves diferencias de los ejemplares registrados Goy, J.W. 1980. Spongicoloides galapagensis, a new no permiten apoyar la tesis de que se está en presencia shrimp representing the first records of the genus de una nueva especie, dado que puede deberse solo a from the Pacific Ocean (Crustacea: Decapoda: diferencias dadas por la variación morfológica natural Stenopodidae). Proc. Biol. Soc. Wash., 93: 760-770. en los crustáceos en general. No obstante, S. Komai, T. & T. Saito. 2006. A new genus and two new galapagensis se caracteriza por ser, a la fecha, la única species of Spongicolidae (Crustacea, Decapoda, especie que posee un solo par de artrobranquias en el Stenopodidea) from the South-West Pacific. In: B. tercer maxilípedo y desde los pereiópodos primero al Richer de Forges & J.L. Justine. (eds.). Tropical 616 Lat. Am. J. Aquat. Res.

deep-sea benthos. Mém. Mus. Natl. Hist. Nat., Saito, T. & M. Takeda. 2003. Phylogeny of the family (24)193: 265-284. Spongicolidae (Crustacea: Stenopodidea): evolu- Poupin, J. 2003. Crustacea Decapoda and Stomatopoda tionary trend from shallow-water free-living to deep- of Easter Island and surrounding areas. A water sponge associated habitat. J. Mar. Biol. Assoc. documented checklist with historical overview and U.K., 83: 119-131. biogeographic comments. Atoll Res. Bull., 500: 50 Sellanes, J., E. Quiroga, V.A. Gallardo & C. Neira. 2008. pp. Megafaunal community structure and trophic rela- Saint Laurent, M. de & R. Cléva. 1981. Crustacés tionships at the recently discovered Concepción décapodes: Stenopodidea. In: Résultats des Cam- methane seep area (Chile, ~36ºS). ICES J. Mar. Sci., pagnes Musorstom. I. Philippines (18-28 Mars 1976). 65: 1102-1111. Mémoires de l´ORSTOM, Paris, 91: 151-188. Zarenkov, N.A. 1990. Decapods (Stenopodidea, Bra- chyura, Anomura) of the Nazca and Sala y Gomez underwater ridges. Trans. P.P. Shirshov Inst. Received: 21 December 2010; Accepted: 8 October 2011 Oceanol., Moscow, 124: 218-244.