Estudio biológico de la capa de dispersión acústica estival en el mar de Alborán y su implicación en la evaluación de pelágicos costeros

Author

Ventero Martín, Ana

Director

Iglesias Marroig, M. Magdalena

Tutor

Agawin Romualdo, Nona Sheila

Date of defense

2016-09-08

Pages

198 p.



Department/Institute

Universitat de les Illes Balears. Departament de Biologia

Abstract

Introducción Los datos acústicos obtenidos durante las campañas de evaluación de peces pelágicos tienen un gran potencial para el estudio del ecosistema pelágico, ya que en ellos subyace información sobre otra comunidad pelágica de gran interés ecológico, la comunidad planctónica. La interpretación integrada de los ecogramas, y no focalizada únicamente en la comunidad de peces, supone un avance en el estudio del ecosistema pelágico. En la época estival, los ecogramas recogidos en el Golfo de Vera y el Mar de Alborán registran una capa epipelágica de dispersión acústica que coexiste con la comunidad de peces. La identificación biológica de esta capa, permitirá analizar de qué comunidades planctónicas está compuesta, y determinar que organismos son detectados por la ecosonda científica. - Contenido de la investigación: En este estudio se ha llevado a cabo la caracterización acústica y la identificación biológica de la capa epipelágica presente en la plataforma continental del Golfo de Vera y del Mar de Alborán durante la época estival de los años 2013 y 2014. Para ello, la capa epipelágica fue detectada acústicamente empleando una ecosonda científica EK60 (Simrad) operando a diferentes frecuencias: 18, 38, 70, 120 y 200 kHz, y en base a sus características acústicas se procedió a la identificación biológica mediante redes de plancton. Para cubrir un amplio espectro de tallas (meso y macrozooplancton) y capturar la comunidad susceptible de generar la respuesta acústica observada, se emplearon dos muestreadores: una red Bongo 40 equipada con mallas de 250 y 333 micras y una red Bongo 90 equipada con mallas de 500 y 2000 micras. Las variables termohalinas y la concentración de clorofila-a de la columna de agua fueron registradas en las estaciones de muestreo mediante un CTD provisto de un sensor de fluorescencia. Los ecogramas fueron analizados para describir las principales características de la capa epipelágica de dispersión acústica, determinar la relación entre los cardúmenes de peces y la capa de plancton, inferir su distribución espacial a múltiples frecuencias y determinar su relación con las variables termohalinas. En las posiciones de muestreo se determinó el volumen acústico muestreado por las redes de plancton y se analizaron las relaciones entre la energía acústica registrada a múltiples frecuencias y la abundancia de los organismos. Finalmente, con el fin de comparar la energía acústica determinada in situ con la que se esperaría que reflejasen los organismos zooplanctónicos muestreados se aplicaron modelos de dispersión teóricos. - Conclusión La combinación de los datos acústicos y biológicos mostró que la frecuencia de mayor respuesta de la capa epipelágica varió a lo largo de la plataforma continental, en función de la comunidad zooplanctónica presente en la columna de agua, quedando la plataforma dividida en tres zonas: costera, intermedia y profunda. La capacidad de los organismos para dispersar sonido depende de su concentración en el medio, de su tamaño y de sus características corporales, por esto no todos los organismos presentes en la columna de agua fueron detectados por las frecuencias de trabajo. Las frecuencias más altas detectaron eficazmente los crustáceos, salvo en presencia de otros organismos con una mayor eficiencia para dispersar sonido como las larvas de peces. La interacción entre la comunidad zooplanctónica y la comunidad de peces pelágicos en la frecuencia de evaluación acústica (38 kHz), se maximizó a profundidades de entre 40 y 100 m de fondo, enmascarando entre el 33 y el 37 % los cardúmenes de peces, lo cual fue corregido aplicando un ecograma virtual basado en la combinación de las frecuencias que solventó el inconveniente de la coexistencia de comunidades, contribuyendo a mejorar el proceso de interpretación de ecogramas.


- Introducció Les dades acústiques obtingudes durant les campanyes d'avaluació de peixos pelàgics tenen un gran potencial per a l'estudi de l'ecosistema pelàgic, ja que en ells hi ha informació subjacent sobre una altra comunitat pelàgica de gran interès ecològic, la comunitat planctònica. La interpretació integrada dels ecogrames, i no focalitzada únicament en la comunitat de peixos, suposa un avanç en l'estudi de l'ecosistema pelàgic. En l'època estival, els ecogrames recollits en el Golf de Vera i el Mar de Alborán registren una capa epipelàgica de dispersió acústica que coexisteix amb la comunitat de peixos. La identificació biològica d'aquesta capa, permetrà analitzar de quines comunitats planctòniques està composta, i determinar que organismes són detectats per la ecosonda científica. - Contingut de la investigació En aquest estudi s’ha dut a terme la caracterització acústica i la identificació biològica de la capa epipelàgica present a la plataforma continental del Golfo de Vera i del mar d’Alboran durant l’època estival dels anys 2013 i 2014. Per aquest fi, la capa epipelàgica fou detectada acústicament mitjançant una ecosonda científica EK60 (Simrad) operant a diferents freqüències de treball: 18, 38 ,70 ,120 i 200 kHz, i en base a les seves característiques acústiques es va procedir a la identificació biològica mitjançant xarxes de plàncton. Per a cobrir un ample espectre de talles (meso i macrozooplàncton) i capturar la comunitat susceptible de generar la resposta acústica observada, es van emprar dos sistemes de mostreig: Una xarxa Bongo 40 equipada amb malles de 250 i 333 micres i una xarxa Bongo 90 equipada amb malles de 500 i 2000 micres. A més, les variables termohalines i la concentració de clorofila-a de la columna d’aigua foren registrades en les estacions de mostreig mitjançant un CTD equipat amb un sensor de fluorescència. Els ecogramas van ser analitzats per descriure les principals característiques de la capa epipelàgica de dispersió acústica, determinar la relació entre els moles de peixos i la capa de plàncton, inferir la seva distribució espacial a múltiples freqüències i determinar la seva relació amb les variables termohalines. En les posicions de mostreig es va determinar el volum acústic mostrejat per les xarxes de plàncton i es van analitzar les relacions entre l'energia acústica registrada a múltiples freqüències i l'abundància dels organismes. Finalment, amb la finalitat de comparar l'energia acústica determinada in situ amb la qual s'esperaria que reflectissin els organismes zooplanctònics mostrejats es van aplicar models de dispersió teòrics. - Conclusió La combinació de les dades acústiques i biològics va mostrar que la freqüència de major resposta de la capa epipelàgica va variar al llarg de la plataforma continental, en funció de la comunitat zooplanctònica present en la columna d'aigua, quedant la plataforma dividida en tres zones: costanera, intermèdia i profunda. La capacitat dels organismes per a dispersar so depèn de la seva concentració en el medi, de la seva mida i de les seves característiques corporals, per això no tots els organismes presents a la columna d’aigua foren detectats per les freqüències de treball. Les freqüències més altes van detectar eficaçment els crustacis, excepte en presència d'altres organismes amb una major eficiència per dispersar so com les larves de peixos. La interacció entre la comunitat zooplanctònica i la comunitat de peixos pelàgics en la freqüència d'avaluació acústica (38 kHz), es maximitza a profunditats compreses entre 40 i 100 m de fondària, emmascarant entre el 33 i el 37 % de les moles de peixos. El desenvolupament d’un ecograma virtual, que va separar eficaçment els registres dels peixos d’aquells corresponents al zooplàncton, contribuint a millorar el procés d’interpretació d’ecogrames.


- Introduction Acoustic data collected during the pelagic fish assessment surveys have a great potential for the study of the pelagic ecosystem, because they hidden information about other pelagic community of great ecological interest, the planktonic community. The integrated scrutiny of the echograms instead of focalize only in the fish community, represents an advance in the study of the pelagic ecosystem. Golf of Vera and Alboran Sea echograms show an epipelagic scattering layer which co-exist with the fish schools in summertime. Ground truthing is necessary to know the species composition and to determine who the dominant scatters are. -Research contents The present study has been performed in order to characterize acoustically and identify biologically the epipelagic scattering layer present in the Gulf of Vera and the Alboran Sea continental shelf during summer time in 2013 and 2014. To that end, the epipelagic layer was detected acoustically using a scientific echosounder EK60 (Simrad) operating at different working frequencies: 18, 38, 70, 120 and 200 kHz, and based on its acoustic characteristics, the biological identification was carried out by means of plankton nets. With the purpose of covering a wide size range (meso and macrozooplankton) and capturing the zooplankton community responsible of the observed acoustic response, two different sampling systems were employed: Bongo 40 plankton net equipped with 250 and 333 microns meshes and Bongo 90 net equipped with 500 and 2000 microns meshes. In addition, water column thermohalines variables and chlorophyll-a concentration were recorded at the sampling stations using a CTD equipped with a florescence sensor. Echograms were analyzed to describe the main features of the epipelagic scattering layer, determine the relationship between fish schools and the epipelagic plankton layer, infer its spatial distribution at multiple frequencies and explore its relationship with the thermohaline variables. Acoustic volume, sampled by the plankton net, was determined in the haul position and the acoustic and biological data were matched in order to relate the zooplancton abundance with the backscatter energy. Finally, scattering models were applied to determinate the expected scattering values, and the results were compare with the measured scattering values - Conclusion The combination of acoustic and biological data showed the scattering layer frequency response changed along the continental shelf, depending on the zooplankton community, appearing tree different communities in the study area: littoral, intermediary and off-shore. The ability of the zooplaktonic organisms to disperse sound depends on their concentration in the medium, their size and their body features, so not all the organisms present in the water column were detected by the working frequencies. Higher frequencies effectively detected crustaceans except in the presence of other stronger scatterers like fish larvae. The interaction between zooplankton community and pelagic fish community at the assessment frequency (38 kHz), increasing at depths between 40 and 100 m depth, preventing the properly detection of the fish schools. The development of a virtual echogram, based on an algorithm that combines the different frequencies, separated efficiently the pelagic communities, helping to improve the process of echograms scrutiny.

Keywords

Acústica submarina, Plancton, Zooplancton, Multifrecuencia, Peces pelágicos, Plataforma continental, Mediterráneo

Subjects

57 - Biological sciences in general; 574 - General ecology and biodiversity

Knowledge Area

Acústica planctónica

Documents

tesavm1de1.pdf

12.47Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. 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.

This item appears in the following Collection(s)