Acoustic study of macrozooplankton in the bay of biscay: spatial distribution, interaction and impact of environmental forcing

Field: Environmental Science (Physical Sciences)

En el Golfo de Bizkaia, la pesca juega un importante papel economico, social y ambiental.Historicamente, todos los laboratorios de investigacion marina en el area se han centradoprincipalmente en las poblaciones de peces comerciales y su gestion. En los ultimos anos, sinembargo, la incertidumbre asociada a los efectos de los cambios en las condicionesambientales de los ecosistemas marinos han llevado a los cientificos a sugerir la adopcion deun enfoque preventivo con un cambio de la politica hacia una perspectiva basada en losecosistemas. Lamentablemente, hasta ahora, los datos disponibles se refieren en su mayoria aespecies comerciales (muy bien documentadas por series de tiempo), ademas de algunos datospuntuales de plancton y otros parametros. Esto conduce a una falta de conocimiento sobre elfuncionamiento real del sistema y el papel de otros componentes clave, siendoparticularmente critico en el caso del macrozooplancton. El zooplancton y, masespecificamente el macrozooplancton, son fundamentales para el funcionamiento de las redesalimentarias del oceano. La abundancia, la composicion de especies, estructura de tallas y ladistribucion espacial del zooplancton, tienen impacto en la distribucion y abundancia de pecespelagicos. Aunque existen valiosas series de tiempo de zooplancton, estas son limitadas enextension espacial y en su mayoria se refieren al mesozooplancton, con exclusion de otrosgrupos importantes, como el macrozooplancton, dificiles de capturar cuantitativamente conredes de plancton. En la mayoria de los casos, la abundancia de zooplancton y su distribucionse miden mediante el muestreo con redes que proporcionan datos puntuales en el espacio ytiempo. Ademas, 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 mecanicas y visuales (Fleminger y Clutter, 1965), siendo mayor laevasion cuando se utilizan redes pequenas. El resultado es una subestimacion sistematica de labiomasa de macrozooplancton.Sin embargo, grandes cantidades de informacion sobre el zooplancton estan presentes (aunquerara vez se tratan) en los datos acusticos recopilados rutinariamente por la mayoria de loslaboratorios de todo el mundo. Debido a su caracter no invasivo, la acustica permite muestrearorganismos que de otra manera no serian observados por muestreo de redes. De hecho, laacustica puede recopilar al mismo tiempo datos cualitativos y cuantitativos, continuos y dealta resolucion espacio-temporal, en las diferentes comunidades del ecosistema, desdezooplancton hasta los grandes depredadores. Sin embargo, en la mayoria de los casos, lainformacion acustica en el zooplancton es considerada como ruido y simplemente eliminada(Bertrand et al. 2003).El zooplancton, asi como cualquier objeto acustico, se puede distinguir de otros organismos(por ejemplo, peces), utilizando sus propiedades acusticas y su teorica 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 numero y el rango de frecuencias utilizado aumenta (Napp et al. 1993).Lamentablemente, los datos acusticos mas actuales e historicos suelen ser grabados en tansolo dos frecuencias: 38 y 120 kHz, que normalmente se usan para evaluar las poblaciones depeces pelagicos. La diferencia del volumen medio de retrodispersion entre dos frecuencias(?MVBS) se utiliza comunmente para distinguir los tipos de organismos observados poracustica (vease Murase et al. 2009). Desafortunadamente, el poder de discriminar entre losecos es limitado si solo se aplica ?MVBS. Un metodo desarrollado recientemente(Lebourges-Dhaussy y Fernandes, enviado), basado en la suma del volumen medio deretrodispersion (+ MVBs) a partir de dos o mas frecuencias aumenta el contraste entre lospeces y zooplancton, y por lo tanto mejora el poder de discriminacion.En este trabajo, se combinaron los dos enfoques, ?MVBS y + MVBs, para distinguir ladistribucion espacial de los organismos epipelagicos y cuantificar la biomasa acustica delzooplancton crustaceo en la capa epipelagica. Asi en esta tesis se adapto un metodo acusticobi-frecuencia desarrollado en el sistema de la Corriente de Humboldt (Ballon et al. 2011), quenos permitio: (i) proporcionar la primera descripcion acustica de alta resolucion y a granescala de la distribucion de biomasa acustica de macrozooplancton en el Golfo de Bizkaia, (ii)extraer informacion continua y simultanea de alta resolucion sobre los patrones espaciotemporalesde distribucion de las biomasas acusticas de macrozooplancton y peces pelagicos,(iii) describir los patrones de distribucion horizontal de la biomasa acustica demacrozooplancton y peces, de acuerdo a las diferentes escalas espaciales y al periodocircadiano y determinar las relaciones escala-dependientes entre ellos, (iv) examinar como lascondiciones ambientales dan forma a la distribucion vertical del macrozooplancton al iniciode la estratificacion de la columna de agua en primavera, y finalmente, (v), utilizar los datosobtenidos por este metodo para estudiar el impacto de la fisica sobre la distribucion demacrozooplancton a mesoescala y de este ultimo en los peces,Por lo tanto, este estudio es fundamental para estudiar la comunidad de macrozooplancton yobtener una mejor comprension de su papel en el ecosistema del Golfo de Bizkaia.