Return to search

Multiscale environmental-ichthyoplankton assemblages relationships in the Balearic Sea

Understanding the early life stages of fishes and the processes influencing their
survival has been at the heart of the fisheries oceanography since the beginning of the 20th
century. By focusing on spatial and temporal patterns in the ichthyoplankton (those early
stages whose horizontal location is largely determined by currents), it is possible to gain
some understanding of interrelationships among environmental conditions, fish spawning
phase and dispersal/survival dynamics of the planktonic stages of fish.
The different physical and/or biological processes controlling Larval Fish
Assemblages (LFAs) variability (abundances, composition and distribution) act at very
different space and time scales. Sampling the sea at the appropriate frequency and at
adequate time and space scales is required to evaluate those mechanisms. These studies
are insufficiently developed in the Balearic Archipelago, a hotspot for biodiversity located
in an extremely dynamic area of the Mediterranean. With this premise in mind, the main
objective of the thesis was to deepen in the knowledge of LFA dynamics in the Balearic
Sea (NW Mediterranean) at different spatio-temporal scales. Four different approaches
were addressed.
At a sub-seasonal temporal scale, the influence of coastal environmental conditions
during the shift from winter-spring to summer on fish larvae assemblages in a temperate
area was evaluated. Larval fish assemblages were sampled fortnightly at three stations
located in coastal waters off southern Mallorca from March to August 2007, covering
the main spawning period for the resident coastal fish in this region. The larval fish
assemblage showed clear seasonality with higher specific abundance but lower diversity
in the spring, probably linked to a spatial (at the vertical scale) shift in the energy flow,
which may trigger the summer spawning of many bottom-dwelling species.
At the submesoscale domain, the factors that may regulate the previously suggested
high levels of larval self-recruitment were explored in Cabrera National Park (CNP), an
insular Marine Protected Area (MPA) located off southern Mallorca. Our study attributes
the regulation of larval arrival to the MPA to a combination of retention by topographically
generated circulation patterns around the island and shelf break frontal dynamics.
Also at scales smaller than the mesoscale, we examined fish larval distribution
drivers in Palma Bay, a large (~20 Km) wind-driven microtidal bay in the southern coast of Mallorca. Distributions and abundances of fish larvae in the Bay were analyzed and
interpreted in the context of the observed circulation patterns, adult habitat distribution
and spawning traits. Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) observations showed
the presence of retentive flow patterns in the middle of the Bay enhancing local larval
accumulation and self-recruitment. A multivariate approach based on Redundancy
Analysis (RDA) revealed differences between the larval fish assemblages in the Bay,
constituted by small pelagic and benthopelagic families (Gobiidae, Chromis chromis and
Serranus hepatus) and offshore larvae, mostly from meso and large pelagic fish. These
larval fish assemblages were structured according to depth variations and zooplankton
abundance, and remained relatively unmixed because of the circulation patterns in the
mouth of the Bay that uncouple its dynamics from alongshelf circulation.
At mesoscale level, we investigated the effect of two hydrographic scenarios,
representing well-known contrasting examples of the early summer mesoscale dynamics
in the archipelago, on the summer larval fish assemblages during two cruises in 2004 and
2005. While depth was the most important variable in explaining the assemblage structure
and diversity observed under both scenarios, indicators of mesoscale activity (dynamic
height, geostrophic velocity) contributed significantly to understanding the dynamics of
the larval fish community. The larval assemblage dynamics are discussed in terms of
species-specific and extrinsic factors, including future consequences of potential changes
in these environmental scenarios.
The main results of this thesis are put together in context in a general discussion
section and shortcomings and future directions are explored. / Desde principios del siglo veinte, el estudio de los estadios tempranos de los
peces y de los procesos que influyen en su supervivencia forma parte de la oceanografía
pesquera. La investigación de los patrones temporales y espaciales del ictiopláncton hace
posible entender las relaciones entre las condiciones del ambiente, la fase reproductiva
de los adultos y la dinámica de supervivencia y retención de los estadios planctónicos de
los peces.
Los diferentes procesos físicos y/o biológicos que controlan la variabilidad
(abundancia, composición y distribución) en las comunidades de larvas de peces (a partir
de aquí LFA, del inglés Larval Fish Assemblage) actúan a escalas espaciales y temporales
muy diferentes. Se hace necesario por tanto muestrear en el mar con la frecuencia
apropiada y a la escala espacio-temporal adecuada para evaluar esos mecanismos. Este
tipo de estudios son escasos en el archipiélago Balear, punto de interés de la biodiversidad
y situado en un área del Mediterráneo extremadamente dinámica. Teniendo todo lo
anterior en cuenta, el principal objetivo de la tesis fue profundizar en el conocimiento
de la dinámica de las LFA en el Mar Balear, a diferentes escalas espacio-temporales. Se
realizaron cuatro aproximaciones diferentes.
A escala temporal, se evaluó la influencia de las condiciones ambientales costeras
durante la transición primavera temprana-verano sobre las LFAs. Se realizaron muestreos
quincenales entre marzo y agosto (cubriendo el pico de puesta de la mayoría de las especies
de la zona) en tres estaciones de la zona costera del sur de Mallorca. Las LFAs reflejaron
claramente la estacionalidad de la zona con una alta abundancia de especies pero bajas
densidades de larvas en primavera, probablemente relacionada con la transición espacial
(en el plano vertical) del flujo de energía que seguramente desencadena la puesta estival
de muchas de las especies cercanas al fondo.
A una escala menor que mesoescala, se estudiaron los factores que regulan los altos
niveles de auto reclutamiento previamente sugeridos para el Parque Nacional de Cabrera.
Nuestro estudio atribuye la regulación de la llegada de larvas al área a una combinación
de retención por los patrones de circulación generados por la topografía alrededor de
Mallorca y la dinámica asociada a un frente de plataforma.
También a escala inferior a la mesoescala, examinamos los agentes responsables
de la distribución de LFAs en la bahía de Palma en la costa sur de Mallorca. Se analizaron e interpretaron la abundancia y distribución horizontal de las larvas de peces en la bahía
en el contexto de los patrones de circulación observados, el hábitat de los adultos y las
estrategias de puesta. Mediante observaciones de un perfilador de corrientes mediante
Doppler, se describió la presencia de patrones retentivos de circulación en el medio de
la bahía que favorecen la acumulación de larvas locales y el auto reclutamiento. Una
aproximación multivariante basada en el análisis de redundancia (RDA) reveló diferencias
entre la comunidad de la bahía formada por familias bentopelágicas y de pequeños
pelágicos y una LFA de especies más lejanas a la costa, principalmente mesopelágicos
y grandes pelágicos. Esas comunidades estaban estructuradas según variaciones en
profundidad de abundancia de zooplancton y permanecían relativamente separadas debido
a que los patrones de circulación a la entrada de la bahía separan su dinámica interna de
la circulación en la plataforma.
A nivel de mesoescala investigamos mediante dos campañas en años consecutivos
el efecto que ejercen dos escenarios hidrográficos (que representan ejemplos de escenarios
muy contrastados entre sí característicos de la dinámica de mesosescala en verano en el
archipiélago) sobre las LFAs estivales en la zona. Bajo ambos escenarios, la profundidad
resultó ser la variable que mejor explicaba la estructura de la comunidad y su diversidad.
Aun así, los indicadores de actividad mesoescalar (altura dinámica, velocidad geostrófica)
contribuyeron de manera significativa a entender la dinámica de las LFAs.
Los principales resultados de esta tesis se tratan como conjunto en una discusión
general final donde también se comentan las limitaciones y se exploran las posibilidades
de futuro. / Des de principis del segle vint, l’estudi dels estadis primerencs dels peixos i dels
processos que influeixen en la seva supervivència forma part de l’oceanografia pesquera.
La recerca dels patrons temporals i espacials del ictioplàncton fa possible entendre les
relacions entre les condicions de l’ambient, la fase reproductiva dels adults i la dinàmica
de supervivència i retenció dels estadis planctònics dels peixos.
Els diferents processos físics i biològics que controlen la variabilitat (abundància,
composició i distribució) en les comunitats de larves de peixos (d’aquí endavant LFA, de
l’anglès larval Fish Assemblage) actuen a escales espacials i temporals molt diferents.
Es fa necessari per tant mostrejar la mar amb la freqüència adient i a la escala espaitemporal
adequada per avaluar aquests mecanismes. Aquest tipus d’estudi son escassos a
les Illes Balears, punt d’interès de la biodiversitat i situades a un àrea de la Mediterrània
extremadament dinàmica. Amb tot lo anterior en ment, l’objectiu principal d’aquesta tesi
va ser augmentar el coneixement de la dinàmica de les LFA a la Mar Balear, a diferents
escales espai-temporals. Es varen realitzar quatre aproximacions diferents.
A l’escala temporal, es va avaluar la influencia de les condicions ambientals
costaneres durant la transició primavera-estiu sobre les LFAs. Es varen realitzar mostreigs
quinzenals de març a agost (pic de posta de la majoria de les especies de la zona) a
tres estacions costaneres del sud de Mallorca. Les LFAs varen reflectir clarament la
estacionalitat de la zona amb una alta abundància d’espècies però amb baixes densitats de
larves a la primavera amb molta probabilitat relacionada amb la transició espacial (dins
del pla vertical) del flux d’energia que segurament desencadena la posta estival de moltes
especies properes al fons.
A una escala menor que la mesoescala, es varen estudiar els factors que regulen
els alts nivells de auto reclutament prèviament suggerits per el Parc Nacional de Cabrera.
El nostre estudi atribueix la regulació de l’arribada de larves al àrea a una combinació de
retenció pels patrons de circulació generats per la topografia al voltant de Mallorca i la
dinàmica associada a un front de plataforma.
També a escala inferior a mesoescala, vàrem examinar els agents responsables de
la distribució del LFA a la badia de Palma a la costa sud de Mallorca. Es varen analitzar
i interpretar la abundància i distribució horitzontal de les larves de peixos a la badia en
el context dels patrons de circulació observats, l’habitat dels adults i les estratègies de posta. Mitjançant observacions amb un perfilador de corrents Doppler es va descriure
la presencia de patrons retentius de circulació al mig de la badia que afavoreixen la
acumulació de larves locals i el auto reclutament. Una aproximació multivariant basada
en l’anàlisi de redundàncies (RDA) va revelar diferencies entre la comunitat de la badia
formada per famílies bentopelàgiques i de petits pelàgics i una LFA d’espècies mes
allunyades de costa, principalment mesopelàgics i grans pelàgics. Aquestes comunitats
estaven estructurades segons variacions en profunditat de abundància de zooplàncton i
romanien relativament separades degut a que els patrons de circulació a l’entrada de la
badia separen la seva dinàmica interna de la circulació a la plataforma.
A nivell de mesoescala vàrem investigar mitjançant dues campanyes a anys
consecutius l’efecte que exerceixen dos escenaris hidrogràfics (que representen exemples
d’escenaris molt contrastats l’un de l’altre característics de la dinàmica de mesoscale
a l’estiu a l’arxipèlag) sobre les LFAs estiuenques a la zona. Sota ambdós escenaris, la
fondària va resultar ésser la variable que millor explicava l’estructura de la comunitat
i la seva diversitat. Tot i això, els indicadors d’activitat mesoscalar (alçada dinàmica i
velocitat geostrofica) varen contribuir se manera significativa a entendre la dinàmica de
les LFAs.
Els principals resultat d’aquesta tesi es tracten com a conjunt a una discussió
general final on també es comenten les limitacions i s’exploren les possibilitats de futur.

Identiferoai:union.ndltd.org:TDX_UIB/oai:www.tdx.cat:10803/378037
Date18 June 2015
CreatorsÁlvarez Ellacuría, Itziar
ContributorsCatalán Alemany, Ignacio A., Alemany Llodrà, Francisco, Moyà Niell, Gabriel, Universitat de les Illes Balears. Departament de Biologia
PublisherUniversitat de les Illes Balears
Source SetsUniversitat de les Illes Balears
LanguageEnglish
Detected LanguageSpanish
Typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion
Format246 p., application/pdf
SourceTDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
RightsADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs., info:eu-repo/semantics/openAccess

Page generated in 0.0043 seconds