Patrones de distribución espacial de la riqueza de peces de fondos blandos en la plataforma y talud continentales del Caribe Colombiano / Spatial richness patterns of soft-bottom fish in the colombian caribbean continental shelf and slope

ABSTRACT This study presents a spatial analysis of species richness of soft-bottom bony and cartilaginous fish species in the Colombian Caribbean. The dataset consisted of 625 species distributed among 15651 georeferenced occurrences. The global richness completeness analysis suggests that the list is close to completion but that probably more species await being registered at greater depths. In spatial terms, our knowledge of fish richness remains incomplete as none of the spatial units, in which the general area was divided reached 100 % completeness and few reached 70 % or higher completeness probably due to the incidence of numerous rare species. The Guajira, Palomino, Tayrona and Golfo de Salamanca zones, displayed the highest observed and predicted richness. The Galerazamba, Arco (coralline archipelago) and Arboletes zones were predicted to have high species richness. In view of the results, marine protected areas need to be expanded to include soft-bottom habitats. Future research efforts should focus on the high species richness areas observed and predicted and surveys should include more extensively depth locations.

RESUMEN Este estudio presenta un análisis espacial de la riqueza de especies de peces óseos y cartilaginosos de fondos blandos del Caribe Colombiano. El conjunto de datos consiste de 625 especies distribuidas en 15651 registros georeferenciados. El análisis de completitud global de riqueza sugiere que la lista está próxima a estar completa pero que probablemente mas especies están pendientes de ser registradas a mayores profundidades. En términos espaciales el conocimiento de la riqueza de especies se mantiene incompleto ya que ninguna de las unidades espaciales en que el área general fue dividida, alcanzo el 100 % de completitud y pocas alcanzaron el 70 % o mas, probablemente debido a la influencia de muchas especies raras. Las zonas Guajira, Palomino, Tayrona y el Golfo de Salamanca mostraron la mayor riqueza observada y esperada. Para las zonas Galerazamba, Arco (archipiélago coralino) y Arboletes se predice alta riqueza de especies. En vista de los resultados, las áreas marinas protegidas deben expandirse para incluir hábitats de fondos blandos. Esfuerzos futuros de investigación deben enfocarse en las áreas de alta riqueza de especies tanto observada como esperada e incluir más extensamente localidades profundas.

Variaciones adaptativas en la talla de la megafauna bentónica de fondos blandos tropicales en función de parámetros bióticos y abióticos / Adaptive variation in size of tropical soft bottom benthic megafauna related to biotic and abiotic factors

Resumen: Entender y predecir variaciones en el tamaño de los invertebrados megabentónicos sigue siendo un desafío importante en macroecología marina. Este estudio se realizó para identificar tendencias de cambio en la talla de la megafauna bentónica de fondos sedimentarios tropicales y conocer la influencia de variables que pueden determinar el tamaño de estos organismos, evaluando hipótesis y paradigmas ecológicos de mar profundo originados en zonas subtropicales y templadas. El área de estudio abarcó toda la plataforma continental del Caribe colombiano. Los ejemplares se recolectaron en 1998, 2001 y 2005 con red demersal semi-globo, entre 10 y 500 m de profundidad. Se seleccionaron las especies mejor representadas: Eudolium crosseanum, Cosmioconcha nitens, Nuculana acuta (moluscos), Astropecten alligator, Brissopsis atlantica, B. elongata (equinodermos), Anasimus latus, Chasmocarcinus cylindricus y Achelous spinicarpus (crustáceos). Para detectar tendencias significativas de cambio de tamaño, e inferir la influencia de variables bióticas y ambientales, se emplearon modelos aditivos generalizados, donde la talla fue la variable respuesta y las variables predictivas fueron: profundidad, temperatura, densidad intraespecífica e interespecífica, riqueza, latitud y longitud. Se midieron 7 000 ejemplares en total. Seis especies presentaron un incremento de la talla con el aumento de la profundidad y la disminución de la temperatura. Dichas especies abarcaron ámbitos batimétricos que superaron los 10 °C de diferencia entre zonas someras y profundas. Geográficamente se presentó una marcada disminución de tallas en el área de influencia de la desembocadura del río Magdalena, debida posiblemente a los fuertes cambios físicosquímicos que este río genera, principalmente porque es la zona con menos productividad primaria planctónica de toda el área de estudio. Hacia el norte de la desembocadura del río Magdalena se presentó un notorio aumento de tamaños entre los (74° - 71°W y 11° - 13°N), que puede deberse a la surgencia que se presenta en el norte del Caribe colombiano. La relación entre la densidad de individuos y la talla no fue clara. Sin embargo cinco especies mostraron una relación inversa con la densidad intraespecífica, y tres con la interespecífica. Temperatura y profundidad fueron las variables que mejor explicaron los cambios de talla detectados. La mayoría de especies presentaron un aumento de dimensiones corporales con la disminución de la temperatura en el perfil batimétrico. La tendencia al aumento de tallas con la profundidad es contraria a lo indicado por los modelos teóricos de talla óptima (pero acorde con algunos estudios más recientes), que predicen un decrecimiento del tamaño de los organismos con el incremento de la profundidad, debido a la disminución de nutrientes hacia zonas profundas del océano. Es posible que el aumento de tamaño sea una estrategia adaptativa para la maximización de la energía, como ocurre con muchos organismos en las porciones más frías de su ámbito de distribución. Futuros estudios en el Caribe deberían examinar variaciones en la talla de la megafauna bentónica en zonas más profundas (más de 500 m), donde la temperatura varía menos, razón por la cual otros factores pueden ser más importantes para determinar el tamaño de estos organismos.

Abstract: Understanding and predicting adaptations in body size of megabenthic invertebrates remains a major challenge in marine macroecology. This study was conducted in order to investigate size variations of benthic megafauna in the tropics and to identify the effect of biotic and abiotic factors that may produce changes to these organisms, testing unresolved hypothesis and paradigms of deep sea ecology from subtropical and temperate areas. The study area covered the continental shelf of the Colombian Caribbean. The samples were collected during 1998, 2001 and 2005, using semi-globe demersal net for a water depth of 10 to 500 m. The most common species were selected for further study: Eudolium crosseanum, Cosmioconcha nitens, Nuculana acuta (mollusks), Astropecten alligator, Brissopsis atlantica, B. elongata (equinoderms), Anasimus latus, Chasmocarcinus cylindricus and Achelous spinicarpus (crustaceans). Generalized Additive Models were used to detect significant changes in size and to infer the effects of biotic and environmental factors on organisms' size. The dependent variable was size and the predicting model variables were depth, temperature, intraspecific density, interspecific density, richness, latitude, and longitude. A total of 7 000 individuals were measured. Six species showed an increase in body size towards deeper and colder sites. These species inhabit shallow and deep environments that exceed a variation in temperature of 10 °C. There was a remarkable size reduction in areas affected by the Magdalena River, possibly due to major physicochemical changes caused by the river. This region has the lowest planktonic primary productivity within the study area. An increase in sizes was observed north of the Magdalena River (74° - 71°W & 11° - 13°N), which may be attributable to the coastal upwelling occurring in this part of Colombia. The relationship between the density of benthic organisms and size was not clear. However, five species showed an inverse relation with intraspecific density and three with interspecific density. Temperature and depth were the variables that best explained the variations in size. Most of the studied species showed an increase in body size when temperature dropped along the bathymetric range. The trend of increasing size in deeper zones is contrary to the prediction of the optimal size theoretical model (but consistent with recent studies), which indicates a reduction in organisms' size in the deep sea, due to food limitation with increasing depth. It is possible that this increase in size is an adaptation to maximize energy, which is frequently observed in the coldest habitats of several species. Future studies in Caribbean should examine variations in size of benthic megafauna towards deeper zones (more than 500 m), were temperature is less variable and then other factors can play a more important role determining the size of these organisms. Rev. Biol. Trop. 65 (3): 1002-1021. Epub 2017 September 01.

Trophic levels of fish species of commercial importance in the Colombian Caribbean

Ecological studies on commercial important fish species are of great value to support resource management issues. This study calculated trophic levels of those Colombian Caribbean fish species whose diet has been locally described. Usable diet data of 119 species resulted in 164 trophic level estimates. An ordinary regression model relating trophic level and fish size was formulated. The regression slope was positive and significantly different from zero (p<0.05) suggesting a scaling of trophic level with fish size. Both the list of trophic levels and the regression model should be of help in the formulation of trophic indicators and models of neotropical ecosystems. Rev. Biol. Trop. 59 (3): 1195-1203. Epub 2011 September 01.

Estudios ecológicos de especies de peces importantes comercialmente son de gran valor como insumos en temas de manejo. Aquí se presenta estimaciones del nivel trófico de aquellas especies de peces del Caribe colombiano cuya dieta ha sido descrita localmente. Información utilizable sobre 119 especies resulto en 164 estimaciones de nivel trófico. Se propone un modelo de regresión ordinaria entre el nivel trófico y el tamaño de los peces. La pendiente resultó positiva y significativamente diferente de cero (p<0.05) lo cual sugiere una relación moduladora entre el nivel trófico y el tamaño de los peces. Tanto la lista de niveles tróficos como el modelo de regresión, deben ser de ayuda en la formulación de indicadores tróficos y modelos de los ecosistemas neotropicales.

Impacto de dos arrecifes artificiales en la pesca artesanal diurna del Golfo de Morrosquillo, Caribe de Colombia

Impact of two artificial reefs on diurnal artisanal fishing at gulf of Morrosquillo, Colombian Caribbean. Fishing activity in two artificial reefs (ARs) was monitored between August 2001 and August 2002 in the gulf of Morrosquillo, to investigate their possible impact on the fishery dynamics. We determined catch per unit effort (CPUE) and catch composition, and found 19 species in Punta de Piedra and 36 in Tolú (16 species common to both). In Punta de Piedra, CPUE was 0.40 kg/hour/fisherman and estimated annual catch was 1 830 kg (Tolú values: 0.42 kg/hour/fisherman and 4 820 kg). No significant differences in CPUE were found between ARs and no seasonal pattern was evident. The differences in total composition and extracted biomass between ARs were mainly a consequence of greater effort exerted in Tolú, whereas the absence of trends and correlation with environmental factors of CPUE and species caught suggests that the ARs are near their carrying capacity. As expected, the ARs supported and improved CPUE and fishing success in comparison with reported values of natural habitats, traditional fishing grounds and some artificial habitats in the zone, owing to their greater volume, structural complexity and vertical profile. However, this increase could also be the result of biomass aggregation, not production. The potential negative impacts of ARs on the environment require experimental research. The deployment of non-extractive ARs and the controlled usage for fishery purposes could be a useful tool for resource enhancement and management in the area. Rev. Biol. Trop. 57 (4): 993-1007. Epub 2009 December 01.

Entre los meses de agosto de 2001 y agosto de 2002 se hizo el seguimiento de la actividad pesquera en dos arrecifes artificiales (AAs) instalados en el Golfo de Morrosquillo, con el fin de evaluar sus posibles impactos en la dinámica pesquera del área. Se determinó la captura por unidad de esfuerzo (CPUE) y su composición, registrando un total de 19 especies en Punta de Piedra y 36 en Tolú con 16 especies en común. La CPUE fue de 0.40kg/hora/ pescador en Punta de Piedra y de 0.42kg/hora/pescador en Tolú, y la biomasa extraída total estimada fue de 1 830kg y 4 820kg en Punta de Piedra y Tolú respectivamente, para pescadores que trabajaron con línea de mano en horas diurnas. No se encontraron diferencias significativas de CPUE entre los AAs y no fue evidente ningún patrón estacional. Las diferencias en composición y biomasa extraída total entre los AAs fueron principalmente consecuencia del mayor esfuerzo ejercido en Tolú, mientras que la ausencia de tendencias y correlaciones de los factores abióticos con la CPUE y las especies capturadas, sugiere que los AAs están cerca de su capacidad de carga. Como era de esperarse, los AAs mantuvieron y mejoraron la CPUE en comparación con valores reportados en hábitats naturales, caladeros tradicionales de pesca y algunos hábitats artificiales del sector, debido a su mayor volumen, complejidad estructural y perfil vertical. Sin embargo, este incremento puede ser el resultado de la agregación de biomasa más que la producción en los AAs, lo cual tiene impactos negativos potenciales sobre el ambiente que necesitan ser evaluados con el desarrollo de investigaciones experimentales. La disposición de AAs no-extractivos y el uso controlado para propuestas pesqueras, puede ser una herramienta útil para el enriquecimiento y manejo de los recursos en el área.

Flujos de biomasa y estructura de un ecosistema de surgencia tropical en La Guajira, Caribe colombiano / Biomass flow and structure of a tropical upwelling ecosystem in La Guajira, Colombian Caribbean

La Guajira is an exploited tropical upwelling ecosystem in the Colombian Caribbean coast. A trophic model of 27 functional groups was constructed using the ECOPATH 5.0 Beta software to integrate the available information on the ecosystem. The model allowed a comparison with other trophic flow models of upwelling ecosystems. Total system biomass (68 t/km2/year), net system production (1,248.5 t/km2/year), and total system throughput (3,275 t/km2/year) make La Guajira moderate when compared with other systems. The largest amount of energy throughput is achieved from trophic level I to II (68.93 %), although an important proportion of the total flow originates from detritus (32 %). The production/respiration ratio exceeds 1, suggesting that La Guajira is an immature ecosystem and is in development, as determined by its low ascendency (33.7 %) and high development capacity (66.3 %), similar to other upwellings that have values of ascendency between 20 % and 35 %. Although the basic input data were good and covered 1995 to 2000, appropriate information is still not available on some trophic groups such as biomass (for phytoplankton, invertebrates, catfishes and pelagic predator fishes), secondary production data (invertebrates, pelagic predator fishes, and small pelagic fishes), and seabird and mammal populations, which are top trophic levels and an essential part of upwelling ecosystems.

La Guajira es un ecosistema de surgencia explotado en la costa del Caribe colombiano. Con el propósito de integrar la información disponible sobre el sistema se construyó un modelo trófico de 27 grupos funcionales usando el programa Ecopath 5.0 Beta. Se obtuvo una base cuantitativa para compararlo con otros sistemas de surgencia. La Guajira presenta una biomasa total de 68 t/km2/año, la producción primaria neta del sistema es de 1 248.51 t/km2/año y las transferencias totales del sistema son de 3 275 t/km2/año, lo que indica un ecosistema con una surgencia moderada comparada con otros sitios. Las mayores transferencias de energía se dan del nivel trófico I-II (68.93 %), aunque existe una importante proporción de flujos al detritus (32 %). Los resultados en los atributos de madurez del sistema sugieren que La Guajira es un ecosistema inmaduro debido a que la relación P/R excede a 1 y está en desarrollo debido a la baja ascendencia (33.7 %) y alta capacidad de desarrollo (66.3 %) como ocurre con otras surgencias donde se presentan valores de ascendencia entre 20 % y 35 %. Aunque los datos básicos de entrada en el modelo fueron buenos, gracias a las investigaciones que se han elaborado entre 1995 y 2000, existen algunos grupos donde no se encuentra aún información adecuada; especialmente en los valores de biomasa del fitoplancton, invertebrados, bagres, peces depredadores pelágicos, así como estimaciones de producción en invertebrados, pecesdepredadores pelágicos y peces pequeños pelágicos. No existe una cuantificación de las poblaciones de mamíferos y aves en el área de estudio, los cuales constituyen depredadores superiores y hacen parte esencial en sistemas de surgencia.