Estructura y funciones ecológicas de las comunidades bentónicas en planicies de marea de la zona interna del estuario de Bahía Blanca

Abstract

Las planicies de marea son ambientes de escasa pendiente conformados por sedimentos finos no consolidados que se desarrollan sobre costas protegidas. En esta tesis se aborda el estudio de las comunidades bentónicas de las planicies de marea de la zona interna del Canal Principal del estuario de Bahía Blanca, desde el punto de vista de su funcionamiento ecológico. La comunidad y el ambiente bentónico son de gran importancia en la dinámica de los sistemas someros del interior del Canal Principal. Se describieron las características del ambiente físico en dos sectores definidos a priori en el intermareal: el poliquetal y el cangrejal. Se estudiaron los ensambles de la macrofauna bentónica y su variabilidad durante un año. Con esto se pretendió evaluar si los dos ambientes pueden considerarse diferentes de acuerdo a su funcionamiento ecológico. También se estudió el acople bentónico-pelágico en ambos ambientes, para explorar la relación entre el bentos y la columna de agua, considerando la floración invernal de fitoplancton como punto de referencia en el ambiente pelágico. En el marco de un experimento con un diseño factorial cruzado de dos factores (ambiente y condición de nutrientes) se evaluó si el exceso de nutrientes genera cambios en la comunidad bentónica y/o en los flujos de nutrientes entre el sedimento y la columna de agua, en cada uno de los ambientes de la planicie. Por último, se estudiaron las respuestas en el poliquetal y en el cangrejal ante los efectos del aumento de nutrientes y la exclusión de predadores, nuevamente en un experimento con un diseño factorial cruzado con dos factores (exclusión de predadores y agregado de nutrientes). A partir de los resultados obtenidos, se concluyó que las diferencias en la identidad y patrones de la abundancia de las comunidades macrobentónicas, en conjunto con las diferencias en las condiciones del ambiente físico y su elevación en la planicie sustentan la hipótesis de que el cangrejal y el poliquetal son dos ambientes con características propias y funcionamiento ecológico diferente. También se observó que el bentos contribuye a la remineralización de la materia orgánica y a la recuperación de los nutrientes en la columna de agua luego de la floración invernal de fitoplancton. Los patrones estacionales de actividad de cangrejos y poliquetos se acoplan con la floración invernal de fitoplancton en la columna de agua. La actividad de las comunidades bentónicas se relaciona con un ciclo anual en la estabilidad de los sedimentos y condiciona la ocurrencia de ventanas de baja turbidez, que permiten el inicio de las floraciones. Con respecto a los aportes externos de nutrientes, el sistema en la zona interna del Canal Principal mostró una gran tolerancia al agregado de V fertilizantes sin que se produzcan cambios significativos en la estructura de las comunidades bentónicas ni en los flujos de nutrientes. Se propone la existencia de mecanismos naturales de regulación que le confieren estabilidad al sistema y aumentan su capacidad para contrarrestar los efectos de la adición de nutrientes. Por último, los resultados mostraron que en el cangrejal las restricciones del ambiente físico serían determinantes de su dinámica. Los controles bottom-up mostraron cierta influencia en la estructuración de la cadena trófica, pero la heterogeneidad ambiental en la microescala genera una gran variabilidad entre sitios y no permite ver resultados significativos. En el poliquetal, los controles tróficos están dominados por los niveles superiores (controles top-down) y se pudo discriminar un rol clave de la meiofauna, en especial de los nematodos, en la transferencia de nutrientes a niveles tróficos superiores. A partir de las clausuras se observó un claro efecto de cascada en el que, al reducir la intensidad de predación sobre los nematodos se aumentó indirectamente la presión de herbivoría sobre las microalgas bentónicas. Este efecto queda en evidencia a partir de la reducción significativa en la concentración de Cl-a de los sedimentos, en forma concomitante al aumento en la abundancia de los nematodos en ausencia de predadores.

Tidal flats are low slope environments formed by fine grained unconsolidated sediments that develop on protected shores. In this thesis the study of benthic communities in the tidal flats of the inner zone of the Canal Principal in the Bahía Blanca estuary is approached from the point of view of their ecological functioning. Benthic community and the benthic environment are of great importance in the dynamics of shallow systems inside the Canal Principal. The characteristics of the physical environment of two sectors defined a priori in the mudflat were described: Laeonereis flats and crab beds. Assemblages of benthic macrofauna and their variability were studied throughout a year. This was intended to assess whether the two environments could be considered as different according to their ecological functioning. Benthic-pelagic coupling was studied in both environments, to explore the relationship between benthos and water column, considering the winter phytoplankton bloom as a benchmark in the pelagic environment. An experiment with a crossed factorial design with two factors (type of environment and nutrient condition) was performed to evaluate whether excess nutrients generates changes in the benthic community and / or nutrient fluxes between sediment and the water column in each of the environments of the mudflat. Finally, responses to the effects of increased nutrients and predator exclusion were studied in both, the Laeonereis flats and the crab beds, again in an experiment with a factorial design with two crossed factors (predators’ exclusion and nutrients condition). From the results, it was concluded that differences in identity and patterns of abundance of macrobenthic communities, together with differences in the characteristics of the physical environment and its elevation in the tidal flat support the hypothesis that the crab beds and the Laeonereis flats are two separate subsystems with their own characteristics and different ecological functioning. It was also noted that the benthos contributes to the remineralization of organic matter and water column’s nutrients recovery after the winter phytoplankton bloom. Seasonal activity patterns of crabs and polychaete engage the winter phytoplankton bloom in the water column. The activity of benthic communities relates to an annual cycle in sediment stability and determines the occurrence of low turbidity windows that allow onset of diatom blooms. With regard to external nutrient inputs, the system in the inner zone of the Canal Principal showed great tolerance to added fertilizer without showing significant changes in the structure of benthic communities or nutrient fluxes. The existence of natural regulatory mechanisms that grant stability to the system and enhance its ability to counteract the effects of nutrients addition is proposed. Finally, the results showed that the crab beds’ physical environment constraints would determine its dynamics. The bottom-up controls showed some influence over the structure of the trophic web, but environmental heterogeneity at the microscale generates a large variability between sites and does not allow to see significant results. In the Laeonereis flats, trophic controls are dominated by the upper levels (top-down controls) and a key role of meiofauna was noticed, particularly nematodes’, in the transfer of nutrients to higher trophic levels. From predator exclusion cages a clear cascading effect was observed, in which, the reduced predation intensity over nematodes indirectly increased herbivory pressure over benthic microalgae. This effect is evident from the significant reduction in the concentration of Cl-a in the sediment, and the concomitant increase in the abundance of nematodes in the absence of predators.