ABSTRACT
Introduction: The effects of seasonal upwelling on the conditions of the water column and mesozooplankton communities are poorly understood in the coastal zones of the Eastern Tropical Pacific (ETP), despite the important role of upwelling events in the modulation of productivity in these zones.Objective:To evaluate the influence of seasonal upwelling over the Panama Bight on the structure of the water column and mesozooplankton communities in a tropical cove of the ETP. Methods:Hydrographic data and mesozooplankton samples were collected during four field campaigns in Ensenada de Utría (December 2011, February 2012, October 2013, and February 2013), an estuary located in the Northern Pacific coast of Colombia. Non-parametric and multivariate analyses were used to evaluate seasonal differences in the environmental and biotic variables. Results:Surface waters were warm (> 25 °C) and presented low salinities ( 33), and presented low dissolved oxygen concentrations (< 2.0 ml l-1) during the dry season (January - March), whereas the water column was homogeneous during the rainy season (April - December). Despite the seasonal changes in the environmental conditions, the expected enhancement in the productivity of the system during the dry season (i.e., higher biomass and abundance of the mesozooplankton) only occurred in February 2012. Contrary to expectations, ichthyoplankton abundance was higher during the rainy season, when the assemblage was dominated by the larvae of anchovy (Cetengraulis mysticetus) and an unidentified Gobiidae.Conclusions: The entrance of upwelled waters into Ensenada de Utría is an important factor modulating the seasonal changes observed in the water column. However, there is high interannual variability in the response of mesozooplankton communities to the upwelling events. Because upwelled waters are oxygen-depleted and more acidic, the entrance of upwelled waters into Ensenada de Utría could be causing physiological stress to the benthic and pelagic organisms inhabiting the deepest zones of the cove. This condition may worsen in the future given the predicted increase of deoxygenation and ocean acidification due to climate change.
Introducción: Los efectos de surgencias estacionales sobre la estructura de la columna de agua y las comunidades del mesozooplancton son pobremente entendidos en zonas costeras del Pacífico Oriental Tropical (POT), a pesar de la importancia que tienen los eventos de surgencia en modular la productividad en estas zonas. Objetivo: Evaluar los efectos de la surgencia estacional que ocurre en la Ensenada de Panamá sobre la columna de agua y las comunidades del mesozooplancton en una ensenada tropical del POT. Métodos: Los datos hidrográficos y las muestras de mesozooplankton fueron recolectados durante cuatro campañas de muestreo en la Ensenada de Utría (diciembre 2011, febrero 2012, febrero 2013, octubre 2013), un estuario ubicado en la costa norte del Pacífico colombiano. Las diferencias estacionales en las variables ambientales y bióticas se evaluaron mediante análisis no paramétricos y multivariados. Resultados: Las aguas superficiales fueron cálidas (> 25 °C) y presentaron bajas salinidades ( 33) y presentaron menores concentraciones de oxígeno disuelto (< 2.0 ml l-1) durante la época seca (enero - marzo), mientras que la columna de agua fue homogénea durante la época de lluvias (abril - diciembre). A pesar de los cambios estacionales en las condiciones ambientales, el incremento esperado en la productividad del sistema durante la época seca (i.e., mayor biomasa y abundancia del mesozooplancton) sólo se observó durante febrero 2012. Contrario a lo esperado, la abundancia del ictioplancton fue mayor durante la época de lluvias, periodo en el que el ensamblaje estuvo dominado por un Gobiidae sin identificar y la carduma (Cetengraulis mysticetus). Conclusión: La entrada de aguas de surgencia a la Ensenada de Utría es un factor importante que modula los cambios estacionales observados en la columna de agua. Sin embargo, la respuesta de las comunidades del mesozooplancton ante los eventos de surgencia presentó alta variabilidad interanual. Considerando que las aguas de surgencia son reducidas en oxígeno y más acídicas, la entrada de aguas de surgencia a la Ensenada de Utría podría estar causando estrés fisiológico a los organismos bentónicos y pelágicos que habitan las zonas más profundas de la ensenada. Esta condición podría volverse más severa en el futuro considerando las predicciones que sugieren un incremento de la desoxigenación y acidificación del océano debido al cambio climático.
ABSTRACT
Abstract Zooplankton is an important component to understand oceanographic dynamics, they are considered good indicators of environmental variability, since most species are short-lived they can be tight coupling of climate and population dynamics, and some taxa are sensitive to variables such as temperature, quality and quantity of food, oxygenation and stratification. In the Colombian Caribbean two oceanographic cruises were carried out, in order to characterize and analyze the biodiversity of the continental margin, for the periods May-June 2008 and November-December 2009. The objective of this study was to determine which oceanographic variable was the most important in the distribution of zooplankton in the oceanic waters, and how the variables structure the community. In each cruise, zooplankton samples were obtained by vertical hauls with a 1 m2 diameter conical net (200 μm mesh size). The zooplankton community structure was studied by automated image analysis (ZooImage), which combined with abundance data, allowed to calculate the slope of size spectrum, and diversity indexes of taxa and sizes. The environmental variables included temperature, salinity, oxygen and chlorophyll a of the water column, and were used to calculate the stratification with the Brunt-Vaiisala frequency; this information was complemented by satellite images of temperature, surface chlorophyll, geostrophic currents and sea level, obtained from MODIS and AQUA products. The association between environmental variables and the zooplankton community structure was determined using Spearman's correlation ranges with the Bioenv routine and a stepwise regression model, and Principal component analysis (PCA). Our results showed spatial and temporal patterns in the oceanographic conditions of the study area, such as upwelling in the Northeast region, strong stratification in the Southwest, and mesoscale activity. The abundance of zooplankton exhibited differences between the two climatic seasons and zones. Temporal differences were also evident in the size and diversity of taxa (ANOVA 2-way p <0.05). These changes were related to the moderate upwelling and the activity of mesoscale eddies. Cyclonic and anticyclonic eddies of variable size can either transport or retain zooplankton over cross-shelf and oceanic areas, thus modifying the taxonomic structure of the community. According to the Bioenv analysis, the main variables that explained the abundance and composition of zooplankton were sea level and chlorophyll a (Spearman correlation = 0.49). The stepwise regression showed that stratification, oxygen and chlorophyll a were the most important predictors of zooplankton abundance and size. Rev. Biol. Trop. 66(2): 688-708. Epub 2018 June 01.
Resumen El zooplancton es un componente importante para entender la dinámica oceanográfica, es considerado un buen indicador de la variabilidad ambiental, ya que la mayoría de las especies tienen ciclos de vida cortos, por lo que puede haber un estrecho acoplamiento entre el clima y la dinámica de la población, algunos grupos son sensibles a variables como la temperatura, calidad y cantidad de alimento, oxigenación y estratificación. En el Caribe colombiano dos cruceros oceanográficos durante Mayo-Junio 2008 y Noviembre-Diciembre 2009 fueron realizados con el fin de caracterizar y analizar la biodiversidad del margen continental del Caribe colombiano. El objetivo de este estudio fue determinar qué variable oceanográfica es la más importante en la distribución del zooplancton en las aguas oceánicas del Caribe colombiano y de qué forma estas variables estructuran la comunidad. En cada crucero se obtuvieron muestras de zooplancton mediante arrastres verticales con una red cónica de 1 m de diámetro de boca y 200 µm de ojo de malla. La estructura comunitaria del zooplancton se estudió mediante el análisis automatizado de imágenes (ZooImage) el que combinado con datos de abundancia permitió calcular la pendiente del espectro de tamaño de la comunidad e índices de diversidad de taxa y tamaños. Las variables ambientales (temperatura, salinidad, oxígeno y clorofila a de la columna de agua) se obtuvieron desde los mismos cruceros y se utilizaron para calcular la estratificación mediante la frecuencia Brunt-Vaisala. Esta información in situ se complementó con imágenes satelitales de temperatura, clorofila superficial, corrientes geostróficas y nivel del mar, obtenidas de los productos MODIS y AQUA. La asociación entre variables ambientales y la estructura comunitaria del zooplancton se determinó mediante rangos de correlación de Spearman con la rutina Bioenv y un modelo de regresión paso a paso. El análisis de componentes principales (PCA) permitió observar patrones espaciales y temporales en las condiciones oceanográficas del área de estudio, tales como surgencia en la región Nororiental, fuerte estratificación en la Suroccidental y actividad de remolinos de mesoescala. La abundancia del zooplancton mostró diferencias entre las dos estaciones climáticas y entre las zonas. Diferencias temporales también fueron evidentes en el tamaño y diversidad de taxa (ANOVA 2-vías P < 0.05). Estos cambios se relacionaron con la surgencia moderada y la actividad de los remolinos de mesoescala. Los remolinos ciclónicos y anticiclónicos de tamaño variable pueden transportar o retener el zooplancton sobre áreas cruzadas y oceánicas, modificando así la estructura taxonómica de la comunidad. Según el análisis Bioenv las principales variables que explicaron la abundancia y composición del zooplancton fueron el nivel del mar y la clorofila a (correlación de Spearman = 0.49). El modelo de regresión paso a paso mostró que la estratificación, el oxígeno y la clorofila a son los predictores mas importantes para la abundancia y el tamaño del zooplancton.
Subject(s)
Zooplankton , Colombia , Aquatic Environment , OceanographyABSTRACT
We studied the annual patterns of composition, abundance and spacial-temporal distribution of mesozooplankton in the upwelling zone of Culebra Bay, north Pacific coast of Costa Rica, during the 1999 La Niña event and in 2000. The Bay showed a high variability in physical-chemical conditions during the study period in which 26 mesozooplankton groups (both meroplanktonic and holoplanktonic forms) were found. The copepods (2 358.53 ± 2 290.90ind/m³), ostracods (1 084.46 ± 1 850.20ind/m³) and invertebrate eggs (844.26 ± 7069.27ind/ m³) were the most abundant groups in Bahía Culebra. All mesozooplankton (0.2-2 mm) data showed high spatial-temporal variability although differences were not significant. Higher abundances were found during 1999, with the exception of appendicularians and crustacean larvae. Higher zooplankton abundances were observed during the dry season of both years. Stations close to the mouth show an oceanic influx of holoplanktonic forms, while inside the bay, the meroplanktonic forms were important. Mesozooplankton abundance and distribution were influenced by coastal upwelling pulses.
Se estudian los patrones anuales de la composición, abundancia y distribución espacial-temporal de mesozooplancton en la zona de afloramiento de Bahía Culebra, en la costa norte del Pacífico de Costa Rica. Bahía Culebra presenta una alta variabilidad en las condiciones físico-químicas y se encontraron 26 grupos de mesozooplancton (meroplanctónicas y holoplanctónicos). Los copépodos (2 358.53 ± 2 290.90ind./m³), ostrácodos (1 084.46 ± 1 850.20ind./m³) y huevos de invertebrados (844.26 ±7069.27ind./m³) fueron los grupos dominantes. Hubo mayores abundancias en 1999 que en el 2000, con la excepción de apendicularias y larvas de crustáceos. El zooplancton fue más abundante en la época seca de ambos años. Las estaciones de la boca muestran un flujo oceánico de formas holoplanctónicos, mientras que el interior de la bahía meroplanctónicas fueron importantes las formas. La abundancia y distribución del mesozooplancton parecen reflejar los pulsos de surgencia costera.