Patterns of activity in marine planktonic copepods: diel rhythms and driving factors

Abstract

Marine planktonic copepods play a key ecological role in pelagic food webs. The study of their patterns of activity is fundamental in order to better understand the processes involved in the transfer of energy from lower trophic levels to higher- level consumers in marine ecosystems. This thesis is an attempt to deepen the knowledge of the factors that affect the activity patterns of marine copepods. Some of these aspects had not been addressed previously and others still required further investigation. In particular, this thesis primarily focuses on the study of daily and diel patterns of feeding of marine planktonic copepods, and the influence of factors like ontogeny, gender, food availability, predation threat, light conditions, mutigenerational rearing in the laboratory, and temperature. The experimental work carried out in this thesis mostly consisted of laboratory incubations using wild and laboratory-reared specimens of the calanoid copepods Centropages typicus and Paracartia grani. Among the main findings in this thesis are the stage- and gender-specific differences in the feeding patterns of marine planktonic copepods. Moreover, we analyzed the role of predation risk and that of other factors in the modulation of feeding rhythms, and also evaluated the physiological costs related to temperature fluctuations involved in diel vertical migration. The new insights obtained in this thesis will certainly increase our capability to estimate the grazing impact of copepod populations in plankton communities, and will allow us to obtain better estimates of energy transfer in marine pelagic food webs.

Els copèpodes planctònics tenen un paper ecològic clau en les xarxes tròfiques pelàgiques marines. L'estudi dels seus patrons d'activitat és fonamental per a comprendre millor els processos involucrats en la transferència d'energia des dels nivells tròfics inferiors cap als consumidors superiors en els ecosistemes marins. Aquesta tesi és un intent d’aprofundir en el coneixement sobre els factors que modulen els patrons d'activitat dels copèpodes marins. Alguns d'aquests aspectes no s'havien estudiat prèviament i altres encara requerien més investigació. En particular, aquesta tesi se centra principalment en l'estudi dels patrons diaris d'alimentació dels copèpodes planctònics marins i la influència de factors com l'ontogènia, el gènere, la disponibilitat d'aliment, l'amenaça de depredació, les condicions de llum, la criança multigeneracional al laboratori i la temperatura. El treball experimental dut a terme en aquesta tesi ha consistit majoritàriament en incubacions de laboratori utilitzant espècimens salvatges i de laboratori dels copèpodes calanoids Centropages typicus i Paracartia grani. Entre les principals troballes en aquesta tesi destaquen les diferències en els patrons d'alimentació entre estadis de desenvolupament i entre sexes de copèpodes planctònics marins. També s'analitza el paper del risc de depredació i el d'altres factors en la modulació dels ritmes d'alimentació i s'avaluen els costos fisiològics relacionats amb les fluctuacions de temperatura implicades en la migració vertical diària. Els nous coneixements obtinguts en aquesta tesi augmentaran la nostra capacitat per estimar l'impacte de la depredació de les poblacions de copèpodes en les comunitats de plàncton i ens permetran obtenir millors estimes de la transferència energètica en les xarxes tròfiques pelàgiques marines.

Los copépodos planctónicos desempeñan un papel ecológico clave en las redes tróficas pelágicas marinas. El estudio de sus patrones de actividad es fundamental para comprender mejor los procesos involucrados en la transferencia de energía desde los niveles tróficos inferiores a los consumidores superiores en los ecosistemas marinos. Esta tesis es un intento de profundizar en el conocimiento sobre los factores que modulan los patrones de actividad de los copépodos marinos. Algunos de estos aspectos no se habían estudiado previamente y otros aún requerían más investigación. En particular, esta tesis se centra principalmente en el estudio de los patrones diarios de alimentación de los copépodos planctónicos marinos y la influencia de factores como la ontogenia, el género, la disponibilidad de alimento, la amenaza de depredación, las condiciones de luz, la crianza multigeneracional en el laboratorio y la temperatura. El trabajo experimental llevado a cabo en esta tesis ha consistido mayoritariamente en incubaciones de laboratorio utilizando especímenes salvajes y de laboratorio de los copépodos calanoideos Centropages typicus y Paracartia grani. Entre los principales hallazgos en esta tesis destacan las diferencias en los patrones de alimentación entre estadios de desarrollo y entre sexos de copépodos planctónicos marinos. También se analiza el papel del riesgo de depredación y el de otros factores en la modulación de los ritmos de alimentación y se evalúan los costes fisiológicos relacionados con las fluctuaciones de temperatura implicadas en la migración vertical diaria. Los nuevos conocimientos obtenidos en esta tesis aumentarán nuestra capacidad para estimar el impacto de la depredación de las poblaciones de copépodos en las comunidades de plancton y nos permitirán obtener mejores estimaciones de la transferencia energética en las redes tróficas pelágicas marinas.