Distribution patterns and abundance of Antarctic pristine benthic communities

Abstract

Knowledge of the abundance, distribution patterns, and population ecology of antarctic benthic biodiversity have increased considerably during the last decades. Antarctic marine benthic biodiversity has been sampled primarily in areas close to research stations and mainly at shallow depths since more than 100 years using a range of sampling methods, including benthic sleds or trawls and grabs each of which targets a particular community or habitat. Recent technological advances and increased availability of remotely operated vehicles (ROVs), manned submersibles, and video equipped towed gears have significantly increased accessibility to mid and outer continental shelves, continental slopes, submarine canyons and seamounts, thus allowing the direct observation and quantitative study of megabenthic assemblages wthout any impact on the benthic community. Due to the high cost and logistics of these benthic sampling, particularly in Antarctica, studies are often limited to only one biological sampling method. Results of biodiversity studies are used for a range of purposes, including taxonomy, trophic ecology, growth rates, reproductive ecology, environmental impact assessments, and predictive modelling, all of which underpin appropriate marine resource management. However, the generality of marine biodiversity patterns identified among different sampling methods is unknown. This is one of the resons why more comparative studies are necessary to better understand the ecosystem patterns and processes in antactic regions in a context of climate change scenario. Major regions of the Antarctic shelf appear to be undergoing rapid climate change, such as warming on the Antarctic Peninsula in the past few decades. Such climate change will affect benthic ecosystems through changes in benthic-pelagic coupling. For these porpouse this tesis pretend to generally understand the distribution and the eocological paper that benthic organisms have on the benthic ecosystem of the antarctic continental shelf. This thesis includes for chapters

In the first chapter we investigate ophiuroid assemblages in terms of the distribution and diversity patterns at three different environmental regimes and depths in the Antarctic Peninsula. In the second chapter we assessed the health status of Antarctic gorgonian assemblages in a pristine and remote area in the southernmost part of the Weddell Sea continental shelf. In the third chapter we compared the performance of two sampling gears by assessing quantitative data on the continental shelf of three oceanographically very distinct regions in Antarctic Peninsula. Finally in the fourth chapter we tried to understand the way in which a gorgonian population affects the diversity of the surrounding megafaunal species, by characterizing gorgonian assemblages dwelling on two very contrasting continental shelves.

El conocimiento de la abundancia, los patrones de distribución y la ecología de población de la biodiversidad bentónica antártica ha aumentado considerablemente durante las últimas décadas. La biodiversidad bentónica marina antártica se ha muestreado principalmente en áreas cercanas a las estaciones de investigación y principalmente a poca profundidad desde hace más de 100 años utilizando una variedad de métodos de muestreo, incluidos trineos o redes de arrastre bentónicos, cada uno de los cuales se dirige a una comunidad o hábitat en particular. Los recientes avances tecnológicos y una mayor disponibilidad de vehículos operados a distancia (ROV), sumergibles tripulados y aparatos de muestreo equipados con videocámara han aumentado significativamente la accesibilidad a las plataformas continentales, taludes continentales, cañones submarinos y montañas submarinas, lo que permite la observación directa y el estudio cuantitativo de comunidades megabentónicas sin ningún impacto en la comunidad misma. Debido al alto coste y la compleja logística de estos muestreos, particularmente en la Antártida, los estudios que se generan a menudo se limitan a un solo método de muestreo biológico. Los resultados de los estudios de biodiversidad se utilizan para una variedad de propósitos, que incluyen taxonomía, ecología trófica, tasas de crecimiento, ecología reproductiva, evaluaciones de impacto ambiental y modelos predictivos, todos los cuales sustentan la gestión adecuada de los recursos marinos. Sin embargo, se desconoce la generalidad de los patrones de biodiversidad marina que se pueden identificar entre los diferentes métodos de muestreo. Esta es una de las razones por las que se necesitan más estudios comparativos para comprender mejor los patrones y procesos de los ecosistemas en las regiones antárticas en un contexto de escenario de cambio climático. Las principales regiones de la plataforma antártica parecen estar experimentando un cambio climático rápido, como el calentamiento en la Península Antártica en las últimas décadas. Dicho cambio climático afectará a los ecosistemas bentónicos a través de cambios en el acoplamiento bento-pelágico. Para estos motivos esta tesis tiene como objetivo general comprender la distribución y el papel ecológico que tienen los organismos bentónicos sobre el ecosistema bentónico de la plataforma continental antártica. Esta tesis incluye cuatro capítulos En el primer capítulo se investigan las asociaciones de ofiuras en términos de patrones de distribución y diversidad en tres regímenes ambientales y profundidades diferentes en la Península Antártica. En el segundo capítulo se evalúa el estado de salud de las poplaciones de gorgonias antárticas en un área prístina y remota en la parte más meridional de la plataforma continental del mar de Weddell. En el tercer capítulo se compara el rendimiento de dos artes de muestreo mediante la evaluación de datos cuantitativos en la plataforma continental de tres regiones oceanográficamente muy distintas en la Península Antártica. Finalmente, en el cuarto capítulo se trata de entender la forma en que una población de gorgonias afecta la diversidad de las especies de megafauna asociadas, caracterizando conjuntamente dos poblaciones de gorgonias que habitan en dos plataformas continentales muy diferentes.