Título del Proyecto

Efectos del afloramiento marino sobre la herbivoría y depredación en arrecifes coralinos del pacífico panameño

Nombre del mentor

Mark Torchin, científico del personal de STRI
torchinm@si.edu

Lugar de la pasantía

Nuestro trabajo de campo se lleva a cabo en el Archipiélago de Las Perlas y Coiba

Resumen y objetivos del proyecto

Los arrecifes de coral se encuentran entre los ecosistemas más diversos del planeta y brindan importantes servicios a millones de personas. A pesar de su importancia socioecológica, los arrecifes de coral están amenazados por múltiples procesos antropogénicos, que incluyen la sobrepesca, la contaminación por nutrientes y las invasiones biológicas. Comprender cómo los procesos ambientales y ecológicos determinan la estructura y persistencia de las comunidades de arrecifes de coral es un paso clave en el desarrollo de estrategias para mitigar los efectos de esas amenazas. Investigaciones anteriores han demostrado que los peces son determinantes importantes de la estructura de la comunidad y la función del ecosistema en los arrecifes de coral. Los herbívoros contribuyen a la resiliencia de los arrecifes al alimentarse de algas que, de otro modo, abrumarían el asentamiento y el crecimiento de los corales. Los peces de arrecife depredadores también limitan la abundancia y la propagación de especies marinas introducidas, y la fuerte depredación en los trópicos genera una resistencia biótica fuerte contra las invasiones. Si bien el consumo por peces controla la abundancia de algas e invertebrados a escala local, los procesos oceanográficos que actúan a escala regional pueden alterar la fuerza de la herbivoría y la depredación. Sin embargo, los efectos de las condiciones oceanográficas cercanas a la costa sobre el ensamblaje de comunidades y los procesos de invasión en los ecosistemas de arrecifes de coral siguen sin estudiarse.

En los sistemas marinos, los eventos de afloramiento impulsados por el viento llevan aguas profundas ricas en nutrientes a los ecosistemas costeros poco profundos, lo que provoca descensos regionales en la temperatura y aumentos en la productividad primaria. Los aumentos en la disponibilidad de nutrientes provocan un alto crecimiento de algas que supera las tasas de consumo de los herbívoros, lo que lleva a efectos herbívoros débiles. Las regiones de surgencia también están asociadas con una alta productividad planctónica y el reclutamiento de invertebrados sésiles que pueden debilitar los efectos de los depredadores sobre la abundancia de invertebrados filtradores. Los pocos estudios que han examinado los efectos del afloramiento sobre los procesos ecológicos de los ecosistemas costeros tropicales se han enfocado en arrecifes rocosos intermareales y submareales. A pesar de la importancia de los consumidores en la configuración de las comunidades de arrecifes de coral, se desconoce cómo los eventos de afloramiento afectan la depredación y la herbivoría en esos sistemas.

El objetivo de nuestra investigación es determinar si los eventos de surgencia debilitan los efectos de los herbívoros y depredadores sobre la abundancia de algas, invertebrados sésiles y especies introducidas en los arrecifes de coral a lo largo de la costa del Pacífico de Panamá. La variación regional y estacional en la actividad de afloramiento a lo largo de esta costa proporciona un entorno ideal para estudiar cómo los procesos oceanográficos dan forma a las interacciones entre especies, como la herbivoría y la depredación. Además, el tráfico pesado de barcos a través del Canal de Panamá es un vector importante para la introducción de especies no nativas. Como parte de nuestro estudio, implementamos experimentos de exclusión estacional de peces en el Golfo de Panamá, donde el afloramiento provoca variaciones estacionales en la temperatura y la productividad, y en el Golfo de Chiriquí, donde las aguas permanecen cálidas y oligotróficas durante todo el año. Estos experimentos nos permiten (1) examinar cómo el afloramiento altera la fuerza de la herbivoría y la depredación, (2) detectar especies introducidas que pueden estar extendiendo su distribución desde el Canal y los puertos asociados hacia los arrecifes de coral, y (3) examinar cómo la variación en las condiciones ambientales y los depredadores influyen en la abundancia y distribución de las especies introducidas.

Objetivos de la tutoría

Esperamos trabajar con jóvenes investigadores motivados que participarán en actividades de campo y de laboratorio. Nuestro trabajo de campo se lleva a cabo en el Archipiélago de Las Perlas y Coiba, proporcionando a los pasantes un acceso único a estos ricos entornos marinos. Los pasantes recibirán capacitación en diseño experimental, taxonomía de invertebrados y algas marinas tropicales, e identificación de especies introducidas adheridas a placas de asentamiento. Los pasantes tendrán la oportunidad de interactuar con un equipo de investigación diverso compuesto por científicos jóvenes de una variedad de antecedentes científicos, que incluyen fisiología, biología molecular y ecología marina.

Perfil deseado

Los pasantes participarán en actividades de campo y laboratorio. En el campo ayudarán con la instalación y recuperación de experimentos de exclusión de peces. En el laboratorio, los pasantes participarán en el análisis de placas de asentamiento utilizando estereoscopios. Los gastos de viaje a las ubicaciones de campo y la comida durante las expediciones que duran más de un día están cubiertos por el proyecto.

Lista de lecturas sugeridas

Freestone, A. L., Ruiz, G. M., & Torchin, M. E. (2013). Stronger biotic resistance in tropics relative to temperate zone: effects of predation on marine invasion dynamics. Ecology, 94(6), 1370-1377.

Sellers, A. J., Leung, B., & Torchin, M. E. (2020). Global meta‐analysis of how marine upwelling affects herbivory. Global ecology and biogeography, 29(2), 370-383.

Sellers, A. J., Leung, B., Altieri, A. H., Glanz, J., Turner, B. L., & Torchin, M. E. (2021). Seasonal upwelling reduces herbivore control of tropical rocky intertidal algal communities. Ecology, 102(6), e03335.

Torchin, M. E., Freestone, A. L., McCann, L., Larson, K., SchlÖder, C., Steves, B. P., ... & Ruiz, G. M. (2021). Asymmetry of marine invasions across tropical oceans. Ecology, 102(8), e03434.

Witman, J. D., Brandt, M., & Smith, F. (2010). Coupling between subtidal prey and consumers along a mesoscale upwelling gradient in the Galapagos Islands. Ecological Monographs, 80(1), 153-177.