Biomarkers of bentho-pelagic coupling in antarctica: a spatio-temporal comparison in the weddell sea

La Antartida es una masa de tierra y hielo rodeada por un mar con una plataforma continental profunda, caracterizado por temperaturas bajas y bastante constantes. La estacionalidad de luz y la capa de hielo son los responsables del aumento de la produccion primaria de fitoplancton en primavera-verano y del flujo vertical de materia organica particulada (MOP), compuesto por fitoplancton fresco, excrementos del zooplancton y detritus. Los suspensivoros, asi como otros organismos sesiles y vagiles, adaptaron sus estrategias de alimentacion a estos pulsos de MOP. Estos organismos componen una comunidad bentonica muy diversa, aun siendo su fuente de alimento similar. Las condiciones ambientales mas constantes y la alta productividad en las temporadas de primavera y verano provocan diferentes morfologias, tipos de alimentacion, almacenamiento de energia y estrategias reproductivas, expresadas en una gran diversidad presente en la comunidad macrobentonica. La relacion de estos organismos bentonicos y la dinamica de los alimentos son muy complejos y en gran parte desconocidos, teniendo multiples variantes. Junto a los ecosistemas de aguas profundas, los ecosistemas bentonicos polares de la Antartida y del Artico son dificiles de muestrear y observar. Sin embargo, el estudio del acoplamiento bento-pelagico es necesario para entender como los ecosistemas de la Antartida van a tolerar la transformacion en curso debido principalmente al rapido cambio climatico detectado en algunas zonas. Es de vital importancia entender las relaciones troficas, cuales son las fuentes de materia organica que contribuyen a la dieta y como los organismos bentonicos adquieren e invierten la energia en funcion de su nivel trofico. El principal objetivo de este trabajo ha sido estudiar las variaciones de la respuesta espacio-temporal del bentos, ocasionada debido a los cambios de la disponibilidad de la materia organica, examinando las caracteristicas ambientales y sus efectos sobre las comunidades bentonicas en el mar de Weddell (lado este del Mar de Weddell - Austassen-Kapp Norvegia y Peninsula Antartica - estrecho de Bransfield y Larsen A, B y C). Una combinacion de marcadores troficos (isotopos estables, acidos grasos, y el balance bioquimico (proteina-carbohidrato-lipido)) se utilizo a tal fin. Estos marcadores integran senales troficas, lo que permite una comparacion espacial y temporal de la acumulacion de materia organica y de almacenamiento de energia en suspensivoros bentonicos. La ecologia trofica de dieciseis representativas especies de invertebrados bentonicos fue estudiada y produjo una mejor interpretacion del acoplamiento bento-pelagico en este desconocido ambiente. Las siete especies de gorgonias (Primnoisis sp., Fannyella nodosa, Ainigmaptilon antarcticum, Notisis sp., Primnoella sp., Dasystenella sp. y Thouarella sp.) recolectadas en el otono de 2000 en Austasen, mostraron casi los mismos valores de isotopos estables del fitodetritus presente en las llamadas “green carpets (acumulaciones de fitoplancton provenientes de la parte superficial de la columna de agua) y del microzooplancton. La dieta esta por tanto basada en material sedimentado y re-suspendido, apoyando en parte la hipotesis de que algunos suspensivoros afrontan con exito el invierno antartico, gracias a esta fuente de alimentos de larga duracion. El balance bioquimico indico un almacenamiento de energia diferente dependiendo de la especie y, posiblemente, de su estrategia reproductora. Para entender el papel de la estacionalidad en las comunidades bentonicas, se estudio la ecologia trofica del alcionario Anthomastus bathyproctus a finales del otono de 2000 y finales del verano de 2011 en la Peninsula Antartica. La presa principal (el tunicado Salpa thompsoni) tambien se estudio en ambas epocas del ano para entender su papel en el balance de energia y la contribucion a la dieta del suspensivoro pasivo. Las principales presas del alcionario eran diferentes cuando se compararon ambas temporadas. Aunque no se detecto estacionalidad en los marcadores troficos de S. thompsoni, A. bathyproctus mostro una dieta predominantemente carnivora a finales de verano en comparacion con finales de otono, mas basada en el omnivorismo. Los valores de los lipidos en S. thompsoni fueron mas de tres veces mayores en otono respecto al verano, mientras que los de A. bathyproctus eran practicamente los mismos. Se sugiere que este cnidario tiene una estrategia trofica ligada a la llegada a pulsos (intermitente) de alimentos, detectandose un claro patron trofico estacional. La ultima pregunta propuesta en la presente Tesis es el efecto potencial del cambio climatico en la ecologia trofica de varios organismos bentonicos (detritivoros y alimentadores de suspension) en el area de Larsen, un sitio recien abierto al ciclo estacional de la productividad primaria en la Peninsula Antartica, debido al colapso de la barrera de hielo permanente. El estudio de nueve organismos bentonicos (Ophiura carinifera, Ophioperla koehleri, Ophionotus victoriae, Pyura bouvetensis, Cnemidocarpa verrucosa, Primnoisis sp., Protelpidia murrayi, Bathyplotes fuscivinculum y Molpadia musculus), mostro un gradiente en el origen de los alimentos potencialmente disponibles. Cuando comparamos la zona de Larsen (donde recientemente ocurrio la desintegracion de la capa de hielo) y la Peninsula Antartica (que nunca tuvo la plataforma de hielo) en verano de 2011, el material sedimentado tiene diferentes valores relacionados con la caida mas o menos reciente de la produccion primaria (y su abundancia). El material sedimentado es potencialmente parte de la dieta, pero no se encontro una relacion directa cuando se analizaron los isotopos estables o los acidos grasos del sedimento y de los organismos que se alimentan directa o indirectamente de el. Los organismos muestran una dieta omnivora y algunos de ellos incluso una tipica dieta carnivora, basada en material reciclado en las zonas Larsen estudiadas, lo que indica que el sistema esta en un claro proceso de sucesion y transformacion. Dependiendo de la estrategia alimentaria, hubo considerables diferencias en la capacidad de almacenar reservas en forma de lipidos, siendo las especies vagiles las que acumulan menos reservas (lipidos). Se deduce gracias al presente estudio que estas herramientas pueden ser muy utiles para entender como la sucesion de las diferentes etapas de una zona transformada por el cambio en la cubierta de hielo afectara a la ecologia trofica de los organismos epibentonicos. Todos los resultados han contribuido a una mejor comprension de la ecologia trofica de la comunidad bentonica, y sus estrategias para sobrevivir en un panorama de cambio climatico que modifica rapidamente las comunidades, especialmente en las zonas mas afectadas, como la Peninsula Antartica.