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Ecología de paralarvas planctónicas de cefalópodos en áreas de afloramiento costero

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Ecología de paralarvas planctónicas de cefalópodos en áreas de afloramiento costero

Roura Labiaga, Álvaro
 
DATE : 2013-04-05
UNIVERSAL IDENTIFIER : http://hdl.handle.net/11093/82
UNESCO SUBJECT : 2510.01 Oceanografía Biológica ; 2401.19 Zoología Marina ; 2401.91 Invertebrados no Insectos ; 2409 Genética
DOCUMENT TYPE : doctoralThesis

ABSTRACT :

[spa] Esta tesis es el fruto de tres años de muestreo nocturno de zooplancton en la Ría de Vigo (2008-2010) y dos campañas oceanográficas realizadas sobre la plataforma y el talud continental del noroeste de la Península Ibérica (CAIBEX-I) y del noroeste de África (CAIBEX-III). El objetivo principal de este trabajo era comprender aspectos fundamentales de la ecología de las paralarvas planctónicas del pulpo común, Octopus vulgaris, tales como su dieta en la naturaleza, su distribución en las áreas de afloramiento, su capacidad para realizar migraciones verticales, su interacción con el resto del zooplancton o su mortalidad. Como objetivos secundarios se plantearon el estudio de la ecología de las paralarvas de cefalópodos presentes en las muestras junto con las de O. vulgaris en la ría de Vigo, realizar un estudio comparativo de la composición de especies de zooplancton en dos áreas de afloramiento costero, uno estacional como el de Cabo Silleiro, y otro cuasi-permanente como el de Cabo Guir y, finalmente, la identificación de los potenciales depredadores de las paralarvas perte ... [+]
[spa] Esta tesis es el fruto de tres años de muestreo nocturno de zooplancton en la Ría de Vigo (2008-2010) y dos campañas oceanográficas realizadas sobre la plataforma y el talud continental del noroeste de la Península Ibérica (CAIBEX-I) y del noroeste de África (CAIBEX-III). El objetivo principal de este trabajo era comprender aspectos fundamentales de la ecología de las paralarvas planctónicas del pulpo común, Octopus vulgaris, tales como su dieta en la naturaleza, su distribución en las áreas de afloramiento, su capacidad para realizar migraciones verticales, su interacción con el resto del zooplancton o su mortalidad. Como objetivos secundarios se plantearon el estudio de la ecología de las paralarvas de cefalópodos presentes en las muestras junto con las de O. vulgaris en la ría de Vigo, realizar un estudio comparativo de la composición de especies de zooplancton en dos áreas de afloramiento costero, uno estacional como el de Cabo Silleiro, y otro cuasi-permanente como el de Cabo Guir y, finalmente, la identificación de los potenciales depredadores de las paralarvas pertenecientes al macrozooplancton en el medio pelágico. Investigadores y empresas llevan intentando completar el ciclo del pulpo en cautividad de manera rentable durante más de 50 años, pero hasta la fecha no se ha podido pasar de la fase experimental a la industrial debido, entre otras razones, al desconocimiento de la dieta durante su etapa planctónica. Esta dieta no había sido nunca desvelada por el modo de ingestión de las paralarvas, ya que inyectan un cóctel enzimático que digiere externamente a las presas, formando un licuado, el cual es posteriormente absorbido, dejando los exoesqueletos de sus presas vacíos. Para poder desvelar la dieta de las paralarvas de esta especie, primero se puso a punto una técnica de PCR para comprobar si era posible detectar Artemia en una sola paralarva de pulpo (Capítulo 1). Como la relación entre el ADN de la paralarva y el de la presa era tan baja, fue necesario realizar una PCR anidada para poder detectar Artemia con primers específicos. El siguiente paso consistió en identificar presas naturales en parlarvas de pulpo recolectadas en el zooplancton de la Ría de Vigo (Capítulo 2). Para ello, se diseñaron primers específicos que amplificaran un gran número de crustáceos y peces, pero que no amplificaran el ADN de los pulpos. De nuevo, fue necesaria una PCR anidada para poder amplificar el ADN de las presas, el cual fue clonado posteriormente para su identificación. En total se detectaron hasta 20 presas distintas: 16 especies de crustáceos decápodos pertenecientes a 12 familias, 1 especie de krill y tres especies de pez pertenecientes a dos familias. Se descubrió que las larvas de pulpo son depredadores muy especialistas durante sus primeros días de vida planctónica. El siguiente punto planteado fue comprender cómo los distintos componentes del ecosistema de la Ría de Vigo, la meteorología, la hidrografía y la comunidad de zooplancton en la que se encuentran las paralarvas, afectaban a su distribución vertical y horizontal. Con este fín, se identificaron y describieron las comunidades de zooplancton presentes en la Ría de Vigo en la época de afloramiento del 2008, y se estudió cómo el afectaba el ambiente a dichas comunidades (Capítulo 3). Se investigó la distribución de todas las paralarvas de cefalópodos en las comunidades de zooplancton descritas bajo las distintas condiciones oceanográficas presentes en los muestreos: relajación-hundimiento en verano y afloramiento en otoño (Capítulo 4). Esto permitió observar que la abundancia de paralarvas de sepiólidos y loligínidos estaba asociada positivamente con episodios de hundimiento, y que su distribución se ceñía a las comunidades costeras y de frente. Además, la variabilidad en los tamaños de los ejemplares encontrados sugería que estas larvas estaban llevando a cabo un ciclo de vida costero, seleccionado por su distribución vertical en la columna de agua. Contrariamente, se halló que la abundancia de las paralarvas de O. vulgaris estaba positivamente relacionada con el afloramiento y ocupaban los estratos más superficiales, lo que las lavaba de la comunidad costera acumulándolas en las comunidades de frente y de océano. Estas evidencias, unidas a la ausencia de larvas de más de tres ventosas en la Ría de Vigo, sugieren que el pulpo, pese a ser fundamentalmente costero en su etapa adulta, lleva a cabo un ciclo de vida océanico durante su etapa planctónica. Los resultados anteriormente citados pudieron contrastarse con muestreos lagrangianos durante las campañas de CAIBEX-I y III, en las que se siguieron masas de agua con boyas de deriva en zonas de afloramiento costero afectadas por filamentos, que exportan el agua costera hacia el océano (Capítulo 5). Los resultados de estas dos campañas no dejaron lugar a dudas: las únicas larvas de cefalópodos presentes en la costa, en el filamento y en el océano fueron las de pulpo, que, además, incrementaron de tamaño conforme se alejaban de la costa. Esto, además de confirmar el ciclo de vida oceánico de esta especie, permitió calcular la mortalidad natural de las larvas de pulpo durante su etapa planctónica. Al igual que ocurrió en la Ría de Vigo, todas las larvas de sepiólidos y loligínidos se encontraron próximas a la costa sobre la plataforma, evitando ser exportadas hacia el océano por los filamentos. La detección de un ¿banco¿ de paralarvas del loligínido Alloteuthis media en profundidad, beneficiándose de la corriente que fluía hacia la costa sobre la plataforma marroquí, fue un dato que corroboró dicho hallazgo. Mientras que en la campaña CAIBEX-I se encontraron 8 especies de cefalópodos pertenecientes a 4 familias, en CAIBEX-III se encontraron 20 especies que, además de las familias neríticas recolectadas en CAIBEX-I, incluían 12 especies pertenecientes a 8 familias de cefalópodos mesopelágicos, todas ellas localizadas en los muestreos efectuados en el filamento y en el océano. Estas especies realizaban migraciones verticales diarias, escapando de la capa superficial y apareciendo en profundidad durante el día, mientras que por la noche ascendían. Como la identificación visual de las paralarvas inferiores a 4 mm de tamaño de la mayoría de los cefalópodos fue totalmente ineficiente, se procedió a emplear métodos moleculares. Gracias a la genética se ha podido incrementar el límite meridional del área de distribución de dos especies de sepiólidos: Sepiola tridens y S. atlantica, mientras que S. ligulata se cita por primera vez en el Atlántico. Al igual que con los cefalópodos, la composición del macrozooplancton recogido en CAIBEX-III fue mucho más diversa que en CAIBEX-I. Atribuimos esta mayor biodiversidad a que el muestreo de CAIBEX III se localizó en una zona subtropical. La importancia del macrozooplancton se hizo más patente conforme nos alejamos de la costa, y fue especialmente importante en el filamento y en el océano adyacente. Además, la composición y abundancia del macrozooplancton se vio significativamente modificada por las noches, debido a las especies que llevan a cabo migraciones verticales (DVMs) desde la capa difusa profunda (DSL) situada en torno a 400-600m hasta la superficie. Una búsqueda bibliográfica entre las dietas de los componentes del macrozooplancton oceánico reveló que los principales depredadores de larvas de cafalópodos en el medio pelágico son gambas de las familias Oplophoridae y Penaeidae, así como algunas especies de peces mesopelágicos. [-]
 
[eng] This work encompasses three years of nocturnal zooplankton samplings in the Ría de Vigo (2008-2009), as well as two oceanographic surveys over the shelf and continental slope off NW Iberian Peninsula (CAIBEX-I) and NW Africa (CAIBEX-III). Its aim was to understand basic aspects of the the planktonic paralarvae of Octopus vulgaris like their diet in the wild, their vertical and horizontal distributions in upwelling areas, its interactions with the zooplankton and their mortality. Secondary aims were: to study the ecology of other cephalopod species found together with O. vulgaris in the Ría de Vigo, as well as to compare the assemblage of cephalopod paralarvae and macrozooplankton found in two contrasting coastal areas, one with a seasonal upwelling like Cape Silleiro (CAIBEX-I) and the other with a quasi-permanent upwelling like Cape Guir (CAIBEX-III). Finally, we aimed to identify the potential predators of cephalopod paralarvae among the macrozooplankton of the pelagic realm. Octopus culture has been trialled for more than 50 years and is currently stopped at ... [+]
[eng] This work encompasses three years of nocturnal zooplankton samplings in the Ría de Vigo (2008-2009), as well as two oceanographic surveys over the shelf and continental slope off NW Iberian Peninsula (CAIBEX-I) and NW Africa (CAIBEX-III). Its aim was to understand basic aspects of the the planktonic paralarvae of Octopus vulgaris like their diet in the wild, their vertical and horizontal distributions in upwelling areas, its interactions with the zooplankton and their mortality. Secondary aims were: to study the ecology of other cephalopod species found together with O. vulgaris in the Ría de Vigo, as well as to compare the assemblage of cephalopod paralarvae and macrozooplankton found in two contrasting coastal areas, one with a seasonal upwelling like Cape Silleiro (CAIBEX-I) and the other with a quasi-permanent upwelling like Cape Guir (CAIBEX-III). Finally, we aimed to identify the potential predators of cephalopod paralarvae among the macrozooplankton of the pelagic realm. Octopus culture has been trialled for more than 50 years and is currently stopped at the experimental level due to the limitations rearing octopus paralarvae, given that the diet of this species during its planktonic stage is a mistery. The difficulty resides in the mode of ingestion of the paralarvae, because they first inject an enzymatic cocktail to predigest the prey and then absorb the internal contents leaving an empty exoskeleton. In order to tackle this problem a PCR method was developed to detect Artemia in a single octopus paralarva (Chapter 1). It was necessary to carry a nested-PCR with Artemia specific primers to detect it, due to the overwhelming abundance of predator DNA. The next step was to identify the natural prey of octopus paralarvae collected among the zooplankton of the Ría de Vigo (Chapter 2). Group specific primers were designed to amplify a wide range of crustaceans and fishes, but avoiding the amplification of octopus DNA. Again, a nested-PCR was needed to amplify prey DNA, that was posteriorly cloned. Overall, 20 different preys were detected: 16 decapod species belonging to 12 different families, 3 fish species and krill. We found that octopus paralarvae were extremely selective predators during their first days in the pelagic domain. After that, the aim was to determine to what extent the meteorology, hydrography and zooplankton community affect the vertical and horizontal distributions of cephalopod paralarvae in the Ría de Vigo. For this purpose, first of all, the mesozooplankton communities had to be described during the upwelling season of 2008 in the Ría de Vigo, as well as the influence of the ecosystem in the community structure (Chapter 3). Afterwards, the distribution of cephalopod paralarvae on these communities was studied under the prevailing oceanographic conditions lived during the samplings: a relaxation-downwelling period in summer and an upwelling in autumn (Chapter 4). This study revealed that the abundances of sepiolid and loliginid paralarvae were positively related with downwelling conditions and its distribution confined to the coastal and frontal communities. Besides, the wide range of paralaval sizes found, suggested a coastal life strategy determined by their distribution in the water column. On the other hand, O. vulgaris paralarval abundances were positively related with the upwelling and mainly distributed on the surface outgoing waters, which washed away the paralarvae from the coastal to the frontal and oceanic communities. This evidence, together with the absence of more than three-sucker paralarvae in the Ría de Vigo, suggests that O. vulgaris was following an oceanic life strategy during its planktonic stage, despite its coastal distribution as adults. The aforementioned results could be contrasted carrying lagrangian samplings during CAIBEX-I and III surveys, where drifting buoys were deployed to follow the fate of different water masses in upwelling areas affected by filaments that export coastal waters oceanwardly (Chapter 5). The results obtained in these drifting experiments bring some light to the contrasting life strategies followed by the different cepaholpod paralarvae. In fact, the only cephalopod paralarvae found in all areas sampled (coast, upwelling area, filament and adjacent ocean) were the O. vulgaris paralarvae, which were larger towards the ocean. These facts confirmed the oceanic life cycle of octopus and allowed to determine the natural mortality of this species during its planktonic stage. On the other hand, all the sepiolids and loliginids were found over the shelf close to the coast, despite the strong filament that could export them to the ocean, as found in the Ría de Vigo. In fact, we were lucky enough to sample a school of young Alloteuthis media that were congregated close to the bottom benefiting from the onshore currents that did occur along the Moroccan shelf. While in CAIBEX-I 8 cephalopod species belonging to 4 neritic families were found, in CAIBEX-III up to 20 species were discovered. These included, apart from the 4 neritic families found in CAIBEX-I, 12 species belonging to 8 families of mesopelagic cephalopods found in the samplings carried in the filament and adjacent ocean. These species displayed diel vertical migrations, avoiding superficial waters during the day and ascending at night. Cephalopod paralarvae were identified genetically, because visual identification was impossible in those paralarvae smaller than 4 mm. Indeed, barcoding of paralarvae allowed increasing the distribution range of three sepiolid species: Sepiola tridens and S. atlantica extended their distribution to the south, and S. ligulata was found in the Atlantic for the first time. The macrozooplankton assemblage found in CAIBEX-III was far more diverse than that found in CAIBEX-I, due to the subtropial location of the samplings. The importance of the macrozooplankton is greater towards the ocean and especially under the filament. The macrozooplankton composition and abundance was strongly modified at night by those species that displayed diel vertical migrations (DVMs), from the deep scattering layer (DSL), located around 400-600 m depth, to the surface. An extense bibliographic search through the diet of the macrozooplankton revealed that the main predators of cephalopod paralarvae in the pelagic domain, were shrimps of the families Oplophoridae and Penaeidae, as well as some families of mid water fishes [-]

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