Ecological study of benthic communities in the continental shelf and upper slope in the Menorca Channel (North Western Mediterranean)
Authors:   , Grinyó Andreu Jordi 
Published: July 2023

Technological development and increased availability of remotely operated vehicles and manned submersibles have significantly increased accessibility to deep environments revealing the presence of rich and diverse macrobenthic assemblages dominated by suspension feeders.
These assemblages have been largely exposed to the impacts of fishing activities (especially bottom trawling) in the Mediterranean Sea. Consequently, it is currently urgent to increase knowledge on their distribution, as well as on the ecology and biology of the main species that constitute these macrobenthic assemblages in order to implement effective management and conservation measures. This thesis addressed the characterization of macrobenthic assemblages in the continental shelf and upper slope (40-360 m depth) of the Menorca Channel through a multidisciplinary approach at different ecological levels. Six macrobenthic assemblages mainly segregated by substrate and depth. Hard substrates hosted sponge grounds and coral gardens, whereas crinoid and brachiopod beds occurred on soft sediments. Highest diversity values were found in the shelf edge, probably as a consequence of the bottom heterogeneity and the constant hydrodynamic conditions. Gorgonians were one of the most important and diverse bioengineering organisms in the Menorca Channel, forming dense assemblages that extended over vast areas. Gorgonian assemblages on the continental shelf and upper slope were mostly monospecific, whereas shelf edge assemblages were highly multispecific. Small colonies were dominant throughout the studied bathymetric range, but in deeper environments intermediate and large colonies were more abundant. The good preservation state of most of the observed benthic assemblages and gorgonian populations is probably related to the low pressure of bottom trawling which is mostly concentrated in deeper areas of the continental slope. Paramuricea macrospina is the most abundant gorgonian species in the Menorca Channel. Throughout its distribution, three different chromatic forms were observed. Two forms occurred on the continental shelf, and a third occurred on the shelf edge. Colony shape, sclerite size and shape, and the genetic variability of mitochondrial markers were compared to elucidate if these chromatic forms represented different taxonomic units. Colony morphology barely changed among the three forms resulting as a high conservative character. Conversely, sclerite size and shape significantly differed amongst the three forms, possibly conditioned by genetic and environmental factors. However, no significant differences were observed in the studied mitochondrial markers. The reproductive cycle, energy storage and metabolic requirements of P. macrospina showed significant differences compared to Mediterranean coastal gorgonians. Its reproductive cycle was delayed 2¿3 months respect to shallow species, possibly following the late summer increase in seawater temperature occurring on the Mediterranean continental shelf. Moreover, internal brooding in P. macrospina contrasts with surface brooding in the congeneric Paramuricea clavata. Lipid content was lower and more constant in P.macrospina than in shallow species, and d13C and d15N composition showed almost no seasonal variation, suggesting that food availability in the continental shelf is lower but more constant than in shallower environments. The high oligotrophic conditions of the Balearic Sea apparently contrasts with the high abundance and diversity of active and passive suspension feeders observed in the Menorca Channel. Indeed, the downward particle fluxes quantified during two consecutive years in the Menorca Canyon were comparatively low within the Mediterranean context, reflecting the oligotrophic nature of the study area and the lack of continental inputs of particulate matter. Hydrodynamic settings and resuspenion appear to control TMF.

Les millores tecnològiques i la major disponibilitat de vehicles operats remotament i submains tripulats han incrementat l'accessibilitat a entorns profunds, revelant la presència associacions d'organismes bentòniques riques i diverses, dominades per suspensívors. Aquestes agregacions han estat altament impactades per la pesca al Mediterrani. És urgent incrementar el coneixement, sobre la distribució d'aquestes associacions i aspectes claus de la biologia i ecologia de les principals espècies que les constitueixen per tal d'establir mesures de conservació efectives. En aquesta tesi es caracteritzen les associacions bentòniques de la plataforma i talús continentals del Canal de Menorca a través d'una aproximació multidisciplinària a diferents nivells ecològics. S'han identificat sis associacions bentòniques diferents, que es diferencien principalment pel tipus de substrat i el rang batimètric. En els substrats durs s'hi ha trobat fons d'esponges i coralls, en els fons tous s'hi han trobat camps de crinoïdeus i braquiòpodes. Al marge continental s'hi concentren la diversitat més elevada, probablement resultant de l'heterogeneïtat ambiental i l'hidrodinamisme d'aquest entorn. Al Canal de Menorca les gorgònies són un dels organismes bioenginyers més importants i diversos, formant denses agregacions sobre amplies zones. Les agregacions de gorgònies a la plataforma i part superior del talús eren principalment monoespecífiques, mentre que les del marge continental eren multiespecífiques. Les colònies petites eren les més abundants al llarg de tot el rang batimètric. Tot i així, en entorns profunds les colònies mitjanes i grans incrementaven la seva abundància. El bon estat de les associacions bentòniques i les poblacions de gorgònies probablement resulta de la baixa pressió del ròssec, que es concentra a major fondària. Paramuricea macrospina és la gorgònia més abundant del Canal de Menorca. Al llarg de la seva distribució batimètrica es varen observar tres variants cromàtiques diferents. Dues es varen trobar a la plataforma i una tercera es trobà al marge continental. Per tal d'esbrinar si les diferents variants eren unitats taxonòmiques diferents s'han estudiat la forma colonial, la variabilitat de tamany i formes dels esclerits així com la variabilitat en marcadors mitocondrials. Es va detectar molt poca variabilitat en la morfologia colonial de les tres variants, suggerint que és un caràcter conservatiu. El tamany i la morfologia dels esclerits diferia significativament entre les tres variants, suggerint que estan influenciats per factors ambientals i genètics. No es varen trobar diferències entre els tres marcadors mitocondrials. S'ha avaluat el cicle reproductor, l'acúmul energètic i les necessitats metabòlics de P. macrospina. El cicle reproductiu d'aquesta espècia està retardat respecte les espècies de gorgònia mediterrànies somes. Aquesta situació podria sorgir de l'augment tardà de la temperatura de l'aigua a la plataforma continental mediterrània. El fet que P. macrospina sigui una internal brooder contrasta amb que Paramuricea clavata sigui una surface brooder. El contingut lipídic de P. macrospina és més baix però més constant que el d'espècies somes mediterrànies. D'altra banda la composició de la d13C i la d15N gairebé nos presentaven fluctuacions estacionals. Suggerint que la disponibilitat d'aliment a la plataforma és més baixa però més constant que en entorns somers. Al marge sud del Canal de Menorca hi trobem el Canyó de Menorca. Tot i l'elevada oligotròfia del mar Balear, les associacions d'organismes bentònics a la capçalera del canyó i proximitats són d'una elevada riquesa. S'ha avaluat el flux de partícules durant dos anys consecutius al canyó. Els fluxos recollits eren comparativament inferiors que els registrats en d'altres canyons mediterranis, reflectint la manca d'aportacions continentals. Els processos, de resuspensió i diferents paràmetres hidrodinàmics, semblen controlar el TMF.