Effects of microplastics pollution on the abundance and composition of interstitial meiofauna

Introduction: Pollution by microplastics is a global problem in marine environments, which impacts microorganisms and ecosystems at several spatial levels. Sandy beaches are depositional environments where microplastics tend to accumulate in large quantities. The co-occurrence of interstitial meiofauna and microplastics in sand grains raises the question on whether the accumulation of microplastics in the sediments affects the abundance and composition of the meiofaunal communities. Objective: To test the hypothesis that microplastics affect the meiofauna of urban sandy beaches. Methods: We studied the three main urban sandy beaches of Santa Marta, Colombia: El Rodadero, Santa Marta Bay, and Taganga. All are similar in morphology and external pressures, and differ from other beaches in the region. In April 2019 we collected 81 sand samples, equally distributed in the intertidal zone (upper, mid, and lower intertidal levels). We applied generalized linear models to abundance, and multivariate permutational tests to community composition. Results: We identified 17 taxonomic groups of meiofauna, and microplastic particles (mainly 45-500 micron fibres) evenly distributed across beaches and intertidal levels. There was more meiofauna at the mid intertidal level, and in fine and medium grain sediment. At the lower intertidal level, sites with more microplastics had less meiofauna. Abundance of microplastics explained 39 % of the variation in meiofaunal community composition at lower intertidal levels. Conclusions: The accumulation of microplastics might have a negative impact on these meiofaunal interstitial communities. This is not surprising: if microplastics occupy the same physical space as these animals, they might presumably modify the structure of sediments and the composition of interstitial water.

Introducción: La contaminación por microplásticos es un problema global en los ecosistemas marinos, con impacto sobre microorganismos y ecosistemas en varios niveles espaciales. Las playas arenosas son ambientes de deposición donde se tiende a acumular gran cantidad de microplásticos. La co-ocurrencia de meiofauna intersticial y microplásticos en granos de arena plantea la pregunta de que si la acumulación de microplásticos en sedimentos afecta la abundancia y composición de comunidades de meiofauna. Objetivo: Probar la hipótesis de que microplásticos afectan la meiofauna de playas arenosas urbanas. Métodos: Estudiamos las tres principales playas arenosas urbanas de Santa Marta, Colombia: El Rodadero, Bahía Santa Marta y Taganga. Estas son similares en morfología y presiones externas, y difieren de las otras playas de la región. En abril 2019 recolectamos 81 muestras de arena, distribuidas de manera equidistante en la zona intermareal (nivel intermareal superior, medio y bajo). Aplicamos modelos lineales generalizados de abundancia, y pruebas permutacionales multivariantes a la composición de comunidades. Resultados: Identificamos 17 grupos taxonómicos de meiofauna, y partículas de microplástico (principalmente fibras de 45-500 micras) distribuidos equitativamente a lo largo de las playas y niveles intermareales. Hubo más meiofauna en el nivel intermareal medio, y en sedimentos de grano mediano y fino. A niveles intermareales más bajos, sitios con más microplásticos tuvieron menos meiofauna. La abundancia de los microplásticos explicó el 39 % de la variación en comunidades de meiofauna a niveles intermareales bajos. Conclusión: La acumulación de microplásticos podría tener un impacto negativo sobre las comunidades de meiofauna intersticial. Esto no es de sorprender: si los microplásticos ocupan el mismo volumen físico que estos animales, estos podrían presuntamente modificar la estructura de sedimentos y la composición del agua intersticial.

Influencia de la vigilancia en una zona rocosa dentro de un área marina protegida, Pacífico Central de Costa Rica / Surveillance influence in a rocky shore within a marine protected area, Central Pacific of Costa Rica

Resumen Los intermareales rocosos son sitios importantes para peces, aves, invertebrados y algas entre otros, que se utilizan para la extracción de recursos alimenticios para las comunidades costeras. Se presentan los resultados de la evaluación de una costa rocosa en el Pacífico Central de Costa Rica (Refugio Nacional de Vida Silvestre Playa Hermosa-Punta Mala), usando indicadores biológicos propuestos por el protocolo del Ministerio de Ambiente y Energía. Se analizó la influencia de la vigilancia en dos sitios dentro de un AMP sobre el intermareal rocoso. La recolección de datos se realizó durante la época seca y la época lluviosa de 2015. Los datos mostraron que Nerita scabricosta presentó muchas colonias formadas por pocos individuos. La cobertura de macroalgas y los invertebrados bajo las rocas mostraron una leve diferencia entre los niveles de vigilancia. La densidad de Tetraclita stalactifera no mostró variaciones. Se sugiere la hipótesis que el daño mecánico asociado al turismo, pesca y extracción, está influyendo sobre los organismos de la zona rocosa. Algunos de los bioindicadores utilizados mostraron ser influenciados por los niveles de vigilancia y aplicación de las medidas de manejo.

Abstract Rocky intertidal are important sites for fish, birds, invertebrates and algae, among others, which are used for the extraction of food resources for coastal communities. We present the results of conservation assessment of a rocky shore in the Central Pacific of Costa Rica (Playa Hermosa-Punta Mala National Wildlife Refuge) using the biological indicators proposed by the National Environmental Ministry. This study aims to analyze the influence of surveillance, between two sites, over the rocky shore habitat. The sampling was carried out during both the dry and rainy seasons in 2015. Our data shows that Nerita scabricosta -harvested in small-scale fisheries- presents a high number of colonies formed by few individuals. Moreover, the abundance varied between seasons, probably due to a storm surge. Macroalgae differed slightly among sites, where turf had higher percentage coverage in low surveillance areas, while brown algae had higher coverage in high surveillance areas. Mechanical damage (abrasion due to rocks overturning) associated with tourism and harvesting could be influencing the low surveillance area, explaining these differences. Macroalgae presented a seasonal change, probably related to the storm surge. The density of the Tetraclita stalactifera did not exhibit variations. The surveillance level and enforcement influenced some bioindicators of the rocky shore, and therefore could be used to assess the extractive pressure. Rev. Biol. Trop. 66(3): 984-995. Epub 2018 September 01.

Application of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT Model) on a small tropical island (Great River Watershed, Jamaica) as a tool in Integrated Watershed and Coastal Zone Management / Aplicación de la herramienta de evaluación de suelo y agua (modelo SWAT) en una isla tropical pequeña (Gran Cuenca del Río, Jamaica) como una herramienta en la gestión integral de cuencas y manejo de la zona costera

The Great River Watershed, located in north-west Jamaica, is critical for development, particularly for housing, tourism, agriculture, and mining. It is a source of sediment and nutrient loading to the coastal environment including the Montego Bay Marine Park. We produced a modeling framework using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and GIS. The calculated model performance statistics for high flow discharge yielded a Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) value of 0.68 and a R² value of 0.70 suggesting good measured and simulated (calibrated) discharge correlation. Calibration and validation results for streamflow were similar to the observed streamflows. For the dry season the simulated urban landuse scenario predicted an increase in surface runoff in excess of 150%. During the wet season it is predicted to range from 98 to 234% presenting a significant risk of flooding, erosion and other environmental issues. The model should be used for the remaining 25 watersheds in Jamaica and elsewhere in the Caribbean. The models suggests that projected landuse changes will have serious impacts on available water (streamflow), stream health, potable water treatment, flooding and sensitive coastal ecosystems.

Aplicación de la herramienta de evaluación de suelo y agua (modelo SWAT) en una isla tropical pequeña (Gran Cuenca del Río, Jamaica) como una herramienta en la gestión integral de cuencas y manejo de la zona costera. La gran cuenca del Río Grande, ubicada en el noroeste de Jamaica, crítico para el desarrollo, particularmente para vivienda, turismo, agricultura y minería. Es una fuente de sedimentos y nutrientes de recarga para el ambiente costero incluyendo el Parque Marino Bahía Montego. Proponemos un marco integrado de modelado utilizando la herramienta de evaluación de suelo y agua (SWAT) y SIG. Las estadísticas de rendimiento del modelo calculadas para la descarga de alto flujo rindió una eficacia de Nash-Sutcliffe (NSE) de 0.68 y un R² de 0.70 sugiriendo una buena medición y correlación de descarga simulada (calibrada). Los estados insulares con frecuencia toman decisiones basándose en los impactos de la cuenca. Esto requiere un profundo entendimiento y análisis de factores como los recursos hídricos, uso del suelo/cobertura, sedimentos y nutrientes de recarga entre otros factores a nivel de cuenca. Con financiamiento del Instituto Interamericano para la investigación del Cambio Global (IAI) se examinó la aplicación del modelo de acceso libre en una cuenca jamaiquina. Los resultados de la calibración y validación para caudales fueron similares a los observados en los caudales respectivos, según lo indicado por la eficacia de Nash-Sutcliffe y el coeficiente de determinación. La calibración y validación de los resultados para el caudal son similares a los observados en el caudal. Durante la estación seca el escenario simulado en el uso de suelo urbano predijo un aumento de la escorrentía superficial superior al 150%. Durante la estación lluviosa el aumento de la escorrentía superficial se prevé que alcance desde 98 a 234% lo que representa un riesgo significativo de inundaciones, erosión y otros problemas ambientales. El modelo sugiere que cambios en los usos proyectados de suelo tendrán serios impactos sobre la disponibilidad de agua (caudal), salud de la cuenca, tratamiento de agua potable, inundaciones y ecosistemas costeros sensibles.

Variaciones estacionales de la estructura comunitaria del fitoplancton en zonas de descarga de agua subterránea en la costa norte de la Península de Yucatán / Seasonal variations of community structures phytoplankton in groundwater discharge areas along the Northern Yucatán Peninsula coast

Seasonal variations of community structures phytoplankton in groundwater discharge areas along the Northern Yucatán Peninsula coast. The highly touristic Yucatán Peninsula is principally constituted with coastal marine environments. Like other coastal areas, this has been affected by the increase of waste water discharge, hydrological modifications and land use changes in the area. The phytoplankton community structure is one of the main components of coastal ecosystems and the most affected in hydrological processes. In order to follow the seasonal variations, the phytoplankton was characterized to follow the hydrological variability in two sites (Dzilam and Progreso) of the Northern Yucatán Peninsula. For this, cruises were carried out monthly during one year, from April 2004 to March 2005, with two samplings per season (dry, rainy and “nortes”).Hydrological variability was associated with seasonality and directly linked to groundwater discharges in the Dzilam area, and waste water discharges in the Progreso area. The highest nutrient concentrations occurred mainly during the rainy season. The phytoplankton community changes observed throughout the year suggested that the hydrological and chemical variability associated with seasonality and anthropogenic impacts have a strong influence. The substitution of diatoms by dinoflagellates as the dominant group in Progreso was the result of seasonal variability itself, but also could have been caused by eutrophic processes; while in Dzilam, the major presence of diatoms could have been favored by groundwater discharges. The results of this study can be used to understand the linkages between stressors from the anthropogenic activities and coastal water quality and changes.

La zona costera es el principal ambiente marino en la Península de Yucatán (SE, México). Sin embargo, se ha visto afectada con el incremento de las descargas de aguas residuales, modificaciones hidrológicas y cambios de uso del suelo. El fitoplancton es una de las comunidades más afectadas por la variabilidad hidrológica. Se caracterizó la estructura de la comunidad de fitoplancton en función de la variabilidad hidrológica en dos sitios (Dzilam y Progreso) a lo largo de la costa Norte de Yucatán. Se realizaron muestreos mensuales durante un año, de abril 2004 a marzo 2005, mediante dos muestreos por época (secas, lluvias y nortes). La variabilidad hidrológica se asocia al patrón climático y está ligado a los aportes de agua subterránea en Dzilam y a las aguas de desecho en Progreso. Estacionalmente, las mayores concentraciones de nutrientes se produjeron principalmente en época de lluvias. Los cambios observados en el fitoplancton a lo largo del año sugieren que la variabilidad hidrológica y química asociada a la estacionalidad y a los impactos antropogénicos tienen una fuerte influencia. La sustitución de diatomeas por dinoflagelados como grupo dominante en Progreso es el resultado de la variabilidad estacional en sí, pero también podría verse favorecido por procesos eutróficos. En Dzilam la mayor presencia de diatomeas es favorecida por las descargas de agua subterránea. Estos resultados pueden utilizarse para comprender los vínculos entre los factores de estrés de las actividades antropogénicas y la calidad del agua.