Acoustic study of macrozooplankton in the bay of biscayspatial distribution, interaction and impact of environmental forcing

Resumen

En el Golfo de Bizkaia, la pesca juega un importante papel económico, social y ambiental.Históricamente, todos los laboratorios de investigación marina en el área se han centradoprincipalmente en las poblaciones de peces comerciales y su gestión. En los últimos años, sinembargo, la incertidumbre asociada a los efectos de los cambios en las condicionesambientales de los ecosistemas marinos han llevado a los científicos a sugerir la adopción deun enfoque preventivo con un cambio de la política hacia una perspectiva basada en losecosistemas. Lamentablemente, hasta ahora, los datos disponibles se refieren en su mayoría aespecies comerciales (muy bien documentadas por series de tiempo), además de algunos datospuntuales de plancton y otros parámetros. Esto conduce a una falta de conocimiento sobre elfuncionamiento real del sistema y el papel de otros componentes clave, siendoparticularmente crítico en el caso del macrozooplancton. El zooplancton y, másespecíficamente el macrozooplancton, son fundamentales para el funcionamiento de las redesalimentarias del océano. La abundancia, la composición de especies, estructura de tallas y ladistribución espacial del zooplancton, tienen impacto en la distribución y abundancia de pecespelágicos. Aunque existen valiosas series de tiempo de zooplancton, estas son limitadas enextensión espacial y en su mayoría se refieren al mesozooplancton, con exclusión de otrosgrupos importantes, como el macrozooplancton, difíciles de capturar cuantitativamente conredes de plancton. En la mayoría de los casos, la abundancia de zooplancton y su distribuciónse miden mediante el muestreo con redes que proporcionan datos puntuales en el espacio ytiempo. Además, el zooplancton, en particular el macrozooplancton, se conoce por evitar lasredes (Fleminger & Clutter 1965, Brinton 1967, Debby et al. 2004, Lawson et al. 2008)debido a las perturbaciones mecánicas y visuales (Fleminger y Clutter, 1965), siendo mayor laevasión cuando se utilizan redes pequeñas. El resultado es una subestimación sistemática de labiomasa de macrozooplancton.Sin embargo, grandes cantidades de información sobre el zooplancton están presentes (aunquerara vez se tratan) en los datos acústicos recopilados rutinariamente por la mayoría de loslaboratorios de todo el mundo. Debido a su carácter no invasivo, la acústica permite muestrearorganismos que de otra manera no serían observados por muestreo de redes. De hecho, laacústica puede recopilar al mismo tiempo datos cualitativos y cuantitativos, continuos y dealta resolución espacio-temporal, en las diferentes comunidades del ecosistema, desdezooplancton hasta los grandes depredadores. Sin embargo, en la mayoría de los casos, lainformación acústica en el zooplancton es considerada como ruido y simplemente eliminada(Bertrand et al. 2003).El zooplancton, así como cualquier objeto acústico, se puede distinguir de otros organismos(por ejemplo, peces), utilizando sus propiedades acústicas y su teórica dependencia de lafrecuencia (Kloser et al. 2002, Logerwell & Wilson 2004, Mosteiro et al. 2004, Simmonds &MacLennan 2005). La capacidad para discriminar entre grupos de organismos mejora amedida que el número y el rango de frecuencias utilizado aumenta (Napp et al. 1993).Lamentablemente, los datos acústicos más actuales e históricos suelen ser grabados en tansólo dos frecuencias: 38 y 120 kHz, que normalmente se usan para evaluar las poblaciones depeces pelágicos. La diferencia del volumen medio de retrodispersión entre dos frecuencias(¿MVBS) se utiliza comúnmente para distinguir los tipos de organismos observados poracústica (véase Murase et al. 2009). Desafortunadamente, el poder de discriminar entre losecos es limitado si sólo se aplica ¿MVBS. Un método desarrollado recientemente(Lebourges-Dhaussy y Fernandes, enviado), basado en la suma del volumen medio deretrodispersión (+ MVBs) a partir de dos o más frecuencias aumenta el contraste entre lospeces y zooplancton, y por lo tanto mejora el poder de discriminación.En este trabajo, se combinaron los dos enfoques, ¿MVBS y + MVBs, para distinguir ladistribución espacial de los organismos epipelágicos y cuantificar la biomasa acústica delzooplancton crustáceo en la capa epipelágica. Así en esta tesis se adaptó un método acústicobi-frecuencia desarrollado en el sistema de la Corriente de Humboldt (Ballón et al. 2011), quenos permitió: (i) proporcionar la primera descripción acústica de alta resolución y a granescala de la distribución de biomasa acústica de macrozooplancton en el Golfo de Bizkaia, (ii)extraer información continua y simultánea de alta resolución sobre los patrones espaciotemporalesde distribución de las biomasas acústicas de macrozooplancton y peces pelágicos,(iii) describir los patrones de distribución horizontal de la biomasa acústica demacrozooplancton y peces, de acuerdo a las diferentes escalas espaciales y al periodocircadiano y determinar las relaciones escala-dependientes entre ellos, (iv) examinar cómo lascondiciones ambientales dan forma a la distribución vertical del macrozooplancton al iniciode la estratificación de la columna de agua en primavera, y finalmente, (v), utilizar los datosobtenidos por este método para estudiar el impacto de la física sobre la distribución demacrozooplancton a mesoescala y de este último en los peces,Por lo tanto, este estudio es fundamental para estudiar la comunidad de macrozooplancton yobtener una mejor comprensión de su papel en el ecosistema del Golfo de Bizkaia.