Estructura y dinámica del zooplancton en la zona de deslizamiento de la playa de Pehuen-Có (pcia. de Buenos Aires) : respuesta al pasaje de sistemas atmosféricos

Abstract

La zona de deslizamiento es un área en el cual se genera un importante intercambio de nutrientes entre la playa y el mar, funcionando como una zona de transición entre ambos ambientes. Esta característica la transforma en un ambiente con cualidades únicas en la trama trófica de los ecosistemas costeros marinos debido a su alta productividad. La presente tesis se divide en dos secciones. La primera sección consiste en el estudio de la estructura y dinámica del zooplancton en condiciones de buen tiempo y su relación con las variables ambientales (fisicoquímicas y meteorológicas). Luego de identificar la abundancia y características generales del zooplancton en diferentes condiciones de buen tiempo, la segunda sección de la tesis se focaliza en el estudio del efecto de las tormentas y fuertes vientos sobre el zooplancton de la zona de deslizamiento, analizando la variabilidad de la comunidad zooplanctónica luego del pasaje de distintos sistemas atmosféricos. La playa de Pehuen Co se localiza al sudoeste de la provincia de Buenos Aires y se caracteriza por ser una playa intermedia-disipativa- dominada por arena fina y numerosos afloramientos rocosos. Entre diciembre de 2016 y julio de 2019 se realizaron muestreos de zooplancton, mediciones in situ de variables fisicoquímicas (temperatura, salinidad, altura de ola, velocidad de la corriente litoral) y se tomaron muestras de agua para la posterior determinación de la concentración del material particulado en suspensión, materia orgánica y clorofila-a. Todos estos muestreos se realizaron mensualmente y en condiciones de buen tiempo. Además, se obtuvo información de variables meteorológicas (temperatura del aire, precipitación, velocidad y dirección del viento) de una estación localizada en la costa. Con los datos obtenidos se realizó el análisis del clima de la región y se analizó la estructura y dinámica temporal del zooplancton en la zona de deslizamiento de Pehuen Co y su relación con las principales variables ambientales. Del análisis de las variables ambientales (fisicoquímicas y meteorológicas) en condiciones de buen tiempo, se observó un aumento de la temperatura media anual junto con un incremento en las precipitaciones en comparación con estudios anteriores, evidenciando una notable variabilidad climática. El zooplancton de la zona de deslizamiento en condiciones de buen tiempo presentó una fuerte estacionalidad, principalmente explicada por cambios en la temperatura del agua, siendo los copépodos Acartia tosa y Paracalanus parvus los taxa dominantes durante el período de muestreo. Ambos copépodos estuvieron presentes todo el año, sin embargo, A. tonsa estuvo dominó ampliamente en el mes de marzo y P. parvus en julio-agosto. Se registraron también copépodos típicos de aguas de plataforma interior tales como Ctenocalanus vanus, Calanoides carinatus, Labidocera fluviatilis y Euterpina acutifrons especialmente en agosto de 2018. Se registraron también abundancias altas del sergéstido Peisos petrunkevitchi en el mes de septiembre de 2017 y del misidáceo Arthromysis magellanica en agosto y octubre de 2017. Se observó una relación directa entre la abundancia del zooplancton y las características hidrodinámicas de la zona de deslizamiento (velocidad de la corriente litoral y altura de la ola), observándose las abundancias más bajas durante los días de muestreo con mayores velocidades de corriente litoral y mayor altura de ola. Esto sugirió que las características hidrodinámicas del área juegan un rol fundamental que controla los cambios a escala local y a corto plazo de las abundancias de los organismos. Durante el mismo período de estudio (diciembre 2016 - julio 2019) se realizaron muestreos de zooplancton, variables fisicoquímicas y meteorológicas durante el pasaje de 17 sistemas atmosféricos dentro de los cuales se incluyeron eventos de tormenta y fuertes vientos. Los muestreos se realizaron antes y después de los eventos. En trece de estos eventos de tormenta se incluyeron además mediciones en alta frecuencia de altura de ola y nivel de agua suministrados por un sensor EMAC localizado en aguas de la zona de deslizamiento. Debido a que los vientos más fuertes en el área de estudio son los causados por el pasaje de centros ciclónicos con dirección de viento provenientes del sector S, SE, SW y W, particularmente estos episodios fueron los considerados para el estudio. Por lo tanto, se tuvieron en cuenta los eventos de tormentas y fuertes vientos a velocidades del viento superiores a 17 m s-1 provenientes del sector S, SE, SW y W. Los eventos de viento se agruparon en cuatro tipos de acuerdo a su dirección predominante del viento y su duración en horas: eventos de corta duración del SE-SW y W (≤ 6 h) y eventos de larga duración del SE-SW y W (> 6 h). Los resultados más relevantes se observaron sobre la abundancia del zooplancton. Sin embargo, también se evidenciaron cambios en la composición de la comunidad zooplanctónica luego del pasaje de los episodios de viento. Los eventos de corta duración se asociaron con un aumento en la abundancia del zooplancton, siendo A. tonsa y P. parvus las especies dominantes. Dentro de los eventos de corta duración, los de viento predominante del W se asociaron con la presencia de copépodos típicos de la plataforma continental interior (C. vanus, C. carinatus, E. acutifrons y L. fluviatilis), mientras que en los eventos de viento de corta duración del SE-SW se observó un mayor número de taxa pertenecientes al plancton adventicio en comparación con los casos de viento del W. En cuanto a los casos de larga duración, estos se asociaron con una disminución significativa en la abundancia, siendo A. tonsa y P. parvus los copépodos dominantes. Dentro de este grupo, los casos de viento del SE-SW se asociaron con un aumento de taxa correspondientes al plancton adventicio. En conclusión, se evidenció una fuerte la interacción físico-biológica en la zona de deslizamiento de la playa de Pehuen Co. Cambios en las variables atmosféricas producto del pasaje de eventos de tormenta y fuertes vientos provocan alteraciones en la circulación del agua, generando un aumento en las velocidades de las corrientes litorales, mayor atura de ola, influenciando significativamente en la dinámica de la comunidad zooplanctónica generando cambios en la composición y en la abundancia. Esto caracteriza al área de estudio como un ambiente sumamente dinámico e inestable en un corto plazo de tiempo

The surf zone represents a transition area between the beach and the open sea, playing an important role in transporting materials and exchanging nutrients with these adjacent environments. This characterizes it in a unique area in the trophic web of coastal marine ecosystems due to its high productivity. This thesis presents two sections. The first section focuses on the study of the structure and dynamics of a zooplankton community in good weather conditions and its relationship with environmental variables (physicochemical and meteorological) on the zooplankton composition and abundance. After identifying the abundance and general characteristics of zooplankton in different good weather conditions, the second section concentrates on the effect of storm and wind events in the surf zone zooplankton, focusing on the zooplankton variability after a passage of different atmospheric systems. Pehuen Co beach is located on the southwest coast of Buenos Aires Province. It is an intermediate-dissipative sandy beach, dominated by fine sand and the presence of rock outcrops. Monthly sampling was performed between December 2016 and July 2019. Qualitative and quantitative measurements were taken for the surf zone zooplankton, physicochemical variables (water temperature, salinity, wave height, the velocity of the littoral current), and water samples for determination of a suspended particulate matter, particulate organic matter, and Chlorophyll-a. All these samplings were carried out monthly and in good weather conditions. Furthermore, meteorological variables (air temperature, precipitations, wind velocity, and direction) were obtained from the EMAC station located on the coast. In the first place, a climate characterization was carried out for Pehuen Co. Then, the temporal dynamic of the zooplankton community and their environmental regulation was analyzed. Compared to than reported in previous studies, the environmental variables show an increase in annual air temperature as well as an increment in annual precipitation. This evidence an important climatic variability. The surf zone zooplankton showed a strong seasonality, mainly affected by changes in water temperature. Two species were dominant throughout the sampling period: Acartia tonsa and Paracalanus parvus. The copepod A. tonsa was present in all the samples, dominated in March, while P. parvus was observed in almost all the samples, dominated in July-August. Also, copepods of the inner shelf zones such as Ctenocalanus vanus, Calanoides carinatus, Labidocera fluviatilis, and Euterpina acutifrons were recorded in August-2018. Despite the dominance of Copepoda in surf waters, were observed a change in this typical structure from August to October-2017, when Peisos petrunkevitchi and Arthromysis magellanica, respectively, dominated the surf waters. Variation in significant wave height and velocity of littoral current affected zooplankton abundances in surf waters. Low zooplankton abundances were associated with sampling days with high speeds and waves, suggesting that the surf zone hydrodynamics may be a fundamental mechanism that controls the short-term local-scale changes in zooplankton abundances. During the same study period (December 2016 - July 2019) a total of 17 storm and wind events were sampled before and after the events. In all cases, zooplanktonic, physicochemical, and meteorological (high-frequency data of wind velocity and direction) samplings were carried out in the area. For 13 storm events only, high-frequency environmental data (wave height and water level) were obtained at the EMAC surf zone station. Considering that the strongest winds in the study area are those caused by the passage of atmospheric systems with wind direction coming from the S, SE, SW, and W sectors, particularly these episodes were used in the present study. The events were grouped into four types as regards wind direction and duration in hours: SE-SW/W short-duration events (≤ 6 h) and SE-SW/W long-duration events (> 6 h). The most relevant results were observed on the abundance of zooplankton. However, changes in the composition of the zooplankton community were also evidenced after the passage of strong winds episodes. Short-duration events were associated with an increase in zooplankton abundances, being A. tonsa and P. parvus the dominant species. Within short-duration events, W wind-events were associated with the presence of the inner continental shelf copepods (C. vanus, C. carinatus, E. acutifrons y L. fluviatilis), whereas in the samples of winds from the SE-SW sector, a greater number of adventitious taxa in comparison with the W events were recorded. Regarding long duration cases, they were associated with a significant decrease in zooplankton abundances, being A. tonsa and P. parvus the dominant taxa. Within this group, SE-SW wind-events were associated with the presence of adventitious fraction taxa. In conclusion, a strong physical biological interaction was evidenced in the surf zone of Pehuen Co beach. Changes in atmospheric variables as a result of the passage of storm events and strong winds cause alterations in the water circulation, generating an increase in the speed of the littoral current, wave height, influencing the zooplankton composition and abundance. The zooplankton community showed changes in response to physical variations such as wind, waves, currents, and turbulence, evidence that the surf zone is a highly dynamic and unstable environment on a short-term time scale