Transcript Variabilidad espacio

Proyecto: Variabilidad espacio - temporal de la
biomasa, producción primaria y grupos funcionales
del fitoplancton frente a la costa peruana (20002008)
Blga. Avy Bernales Jiménez
Colaboradores:
Dr. Jorge Tam
MSc. Sonia Sánchez
Ing. J. Ledesma
Ing. L. Vásquez
Ing. L. Pizarro
Blga. N. Jacobo
Blgo. D. Espinoza-Morriberón
Fís. C. Romero
Introducción: justificación
Existen importantes centros de afloramiento frente a Perú: Paita (5° S), Punta Aguja (6°
S), Chimbote (9° S), Callao (12° S) y San Juan (15° S) (Zuta y Guillén, 1970; Rojas de
Mendiola, 1981).
Son escasos los estudios sobre variabilidad espacio-temporal de biovolúmenes del
fitoplancton de mayor cobertura que incluyen más centros de afloramiento de la
costa peruana.
La comunidad fitoplanctónica al fijar hasta 50 Gt de carbono por año, contribuye
cercanamente a la mitad de la producción primaria global (Falkowski et al.1998)
El estudio integrado de la biomasa, grupos funcionales y producción primaria del
fitoplancton en el sistema de afloramiento peruano, constituye una herramienta
básica de diagnosis del ecosistema, así como un valioso “input” en los modelos
ecológicos aplicados a sistemas de afloramiento.
Los grupos funcionales permitirán servir como indicadores del funcionamiento del
ecosistema, así como de la diversidad morfológica y funcional del fitoplancton.
Introducción: variación temporal
(Gutiérrez et al. 2009)
(Gutiérrez et al. 2011)
(Ochoa et al. 2010)
Introducción
Clorofila
mg.m-3
(Chavez et al. 2011)
(Chavez y Messie 2009)
Producción
Primaria
g C m-2 d-1
(Demarcq 2009)
Introducción
Factores que regulan la Producción Primaria
1.
2.
3.
4.
5.
Luz
Temperatura
Nutrientes
Ancho de plataforma continental
Procesos físicos: advección,
afloramiento, turbulencia
6. Latitud
7. Pastoreo selectivo
8. Ríos
Clasificación taxonómica del fitoplancton
Reino Protista
División Bacillariophyta (Diatomeas)
División Pyrrophyta (Dinoflagelados)
División Haptophyta (Cocolitofóridos, flagelados)
(nanofitoplancton<20 um)
Clasificación en estrategias de vida (r, K)
Adaptaciones a la sobrevivencia en un
ambiente inestable y turbulento (Margalef,
1978).
Mandala de Margalef
Estrategas r:
rápido
crecimiento y
pequeños 
colonización
Spp. de fases tempranas (r): Skeletonema
costatum, Chaetoceros spp., Detonula pumila
Spp. de fases intermedias: Eucampia
zoodiacus, Bacteriastrum sp., Dinophysis sp.,
Gymnodinium sp.
Spp. de fases tardías (K): Dinoflagelados
(Protoperidinium spp., Prorocentrum sp.)
Predice formas de vida seleccionadas
en la sucesión del ciclo anual del
fitoplancton.
Clasificación en grupos funcionales de Reynolds (CSR)
Los grupos funcionales son grupos de
especies con respuestas comunes a las
condiciones ambientales (Reynolds 1980).
Intensidad del estrés
Reynolds propuso tres grupos funcionales
en el fitoplancton:
Intensidad
disturbio
Baja
alta
C: invasivas oportunistas, tamaño pequeño,
alto S/V, competidoras, bajas tasas de
hundimiento, > capacidad de incorporar
nutrientes.
Baja
C
S
Alta
R
S: Tamaño grande, bajo S/V, más sensible a
limitación por temperatura, mixotróficos.
R: Tamaño intermedio, su morfología
preserva un alto S/V, explota óptimamente
los nutrientes, ‘aclimatantes’ o ‘adaptables’,
sobreviven a temperaturas reducidas y
notables dosis de luz, no mótiles.
Estrés: escasez de nutrientes.
Disturbio: turbulencia.
Grime (1979), Reynolds (1988)
OBJETIVO GENERAL
Determinar las variaciones espacio-temporales de la biomasa, producción
primaria y grupos funcionales del fitoplancton en el sistema de afloramiento
peruano durante el período 2000-2008.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar la variabilidad espacio temporal de la biomasa de fitoplancton
obtenidos mediante cálculos de biovolumen, clorofila satelital e in situ.
Analizar la variabilidad espacio temporal de la producción primaria satelital e
in situ.
Definir grupos funcionales del fitoplancton y su relación con factores
ambientales.
Hipótesis
El biovolumen de nanofitoplancton contribuye
proporción importante en el fitoplancton oceánico.
con
una
Cerca a la costa peruana predominan las especies tolerantes a
disturbio o turbulencia (grupo funcional R, sensu Reynolds) y lejos
de la costa predominan las especies tolerantes a estrés u
oligotrofía (grupo funcional S).
METODOLOGÍA: Datos
Los datos provendrán de cruceros
realizados en verano, invierno y
primavera desde el 2000 al 2008,
totalizando 675 muestras.
Datos bióticos
Variable
Periodo
Densidad celular (cel . L-1) por
2000-2008
Indicador de abundancia.
2000-2008
Indicador semi cuantitativo AFPP - IMARPE
método
Uso
Fuente
AFPP - IMARPE
cuantitativo
(metodología Utermöhl)
Volúmenes centrifugados de
fitoplancton (mL.m-3)
de biomasa fitoplanctónica
2000-2008
Biovolúmenes (cm3. m-3)
Indicador cuantitativo (cel.L-1)
de biomasa fitoplanctónica.
Grupos
funcionales
(sensu
2000-2008
Reynolds)
Indicadores
de
diversidad
funcional del fitoplancton
Producción Primaria satelital e
2000-2008
Estimación
de
in situ (Clorofila in situ y
Primaria
satelital,
modelo VGPM (Behrenfeld y
Superficial
Fotoperíodo)
Temperatura
del
Mar,
PAR,
en
Producción
Falkowski, 1997)
función
al
Datos abióticos
Variable
Periodo
Clorofila in situ y
2000-2008
satelital
Uso
Indicador
Fuente
de
UIOQ-IMARPE
biomasa
fitoplanctónica
Oxígeno, nutrientes
provenientes de
cruceros
2000-2008
Correlaciones con
grupos
funcionales
del
fitoplancton
UIOQ-IMARPE
Temperatura,
Salinidad
2000-2008
Correlaciones con
grupos
funcionales
del
fitoplancton
UIOF-IMARPE
Vientos -Satélite
QuikSCAT
2000-2008
Cálculo de Indice
de afloramiento
(Mendo et al.
1987)
CIMOBP-IMARPE
METODOLOGÍA: biovolúmenes
Hillebrand et al. (1999) proporciona ecuaciones matemáticas para
estimaciones precisas del volumen y la superficie celular.
Sun & Liu (2003) proponen una mejora a los modelos geométricos
proponiendo 31 formas geométricas, adicionando 11 formas nuevas,
trabajo que estuvo centrado sobre las especies del fitoplancton en el
Mar de China.
Formas geométricas asignadas para las especies del
fitoplancton según Sun & Liu (2003)
ESPECIE
FORMA GEOMETRICA
FORMULA
Chaetoceros
Prisma con base elipsoidal
V = (π/4)(a)(b)(c.)
Cosinodiscus perforatus
cilindro
V=(π/4)(a2)(c.)
Ceratium dens
Elipsoide + 2conos + cilindro
V = ((π/4)(a2) (b2 )+(π/12) (a3.a4) (b2 )+(π/6) (a1.b1.b2)
Ceratium furca
Elipsoide + 2conos + cilindro
V = ((π/4)(a2) (b22)+(π/12) (a3.a4) (b22)+(π/6) (a1.b1.b2)
Gonyualax polygramma
Doble cono
V = (π/12) (a.b2)
Prorocentrum gracile
Cono + media esfera
V = (π/4) (a) (b2)
Protoperidinium depressum
Doble cono
V = (π/12) (a.b2)
Protoperidinium sp.
Cono + media esfera
V = (π/6) (a3)
Scrippsiella trochoidea
Esfera
V = (π/4) (a) (b2)
2
2
Biovolumen celular (μm3) de algunas especies del fitoplancton
Ch. socialis
Ch. compressus
Ch. affinis
Ch. debilis
Ch. sp.
Ch. peruvianus
P. gracile
Ch. constrictus
P. minutus
Ch. curvisetus
Ch. lauderi
S. trochoidea
Ch. lorenzianus
C. furca
G. polygramma
C. dens
P. depressum
C. perforatus
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
Biovolumen celular (um3)
(Delgado y Jacobo en prep.)
METODOLOGÍA: producción primaria
Se usará el modelo VGPM (Vertically Generalized Production
Model) (Behrenfeld y Falkowski, 1997) para una profundidad
de 10 m.
Donde:
PBopt :Dependiente de la TSM. Parámetro fotoadaptativo, influenciado por la
tasa de fijación de carbono.
Eo: PAR diario en superficie del mar
Zeu: Profundidad de capa eufótica
Copt: Concentración de clorofila en PBopt
Dirr : Fotoperíodo
METODOLOGÍA: grupos funcionales de Reynolds
Las especies se clasifican en grupos funcionales en el espacio S/V y MLD
a escala logarítmica.
Análisis de datos y relación con factores ambientales
Comparación espacial: norte-sur, costa-océano (composición específica en
biovolumenes, grupos funcionales)
Comparación temporal: estacional, interanual (pruebas de hipótesis de
diferencia de medias, análisis de variancia).
Relación con factores ambientales:
Correlaciones entre factores ambientales con las variables biológicas.
Análisis de correspondencias múltiple (ACM) y análisis de
correspondencias canónico (ACC) (grupos funcionales).
! GRACIAS !