El bentos antártico y su respuesta al cambio climático: Una aproximación usando modelos de distribución de especies como caso de estudio en caleta Potter
Abstract
En el actual contexto de cambio climático global con un aumento de temperaturas
atmosféricas asociado al incremento de emisiones antropogénicas de dióxido carbono
(CO2), la Península Antártica (PA) ha sido señalada como una de las áreas más
susceptibles y vulnerables del planeta. Indicando que la gran biodiversidad que alberga
podría verse afectada. Entre los cambios desencadenados en la criósfera se evidencian el
colapso de barreras y la disminución del hielo marino anual e interanual, tanto en
extensión como en duración, y los retrocesos de glaciares principalmente a lo largo de la
PA occidental, el cual tendría el mayor efecto en sistemas costeros, particularmente en
fiordos. En estos casos, la retracción muestra efectos contrapuestos al exponer nuevas
áreas libre de hielo posibles de ser colonizadas, pero cambiar las condiciones del entorno
que afectaría la idoneidad ambiental para determinadas especies. Nuevos hábitats
disponibles para ser colonizados permiten un incremento en la producción primaria y
secundaria como así también un aumento en la diversidad del sistema. Pero, por otro
lado, el proceso desencadena alteraciones en las condiciones oceanográficas y
ambientales que pueden promover el efecto contrario en los ensambles ya establecidos.
La retracción del glaciar Fourcade que rodea a caleta Potter (Isla 25 de Mayo/King
George) con diferentes tasas de retroceso según los períodos anuales analizados, moldea
el sustrato de fondo, libera nuevas áreas y genera diversos hábitats de condiciones
ambientales que responden a la transición desde el ecosistema terrestre al marino en la
dinámica de sedimentos arrastrados por escorrentía. Este material particulado en
suspensión (SPM) es uno de los factores principales asociado a los cambios observados en
estructura y distribución del ensamble bentónico. Es por ello que la presente tesis
doctoral aporta al conocimiento de ensambles bentónicos antárticos al estimar los
patrones de distribución de distintas especies presentes en caleta Potter y su proyección
en respuesta al cambio climático regional. En particular, a aquellas respuestas asociadas
al retroceso del glaciar.
El Capítulo I aborda desde el marco teórico, la problemática que plantea el cambio
climático en la PA con foco en caleta Potter, como también el uso de modelos numéricos
y estadísticos aplicados en ecología como herramienta para incrementar el conocimiento
de los ecosistemas costeros. El Capítulo II se focaliza en la aplicación de diferentes
metodologías para modelar el conjunto de variables ambientales que caracterizan,
integralmente, el área de estudio al presente (2010-2020). Desde una perspectiva
oceanográfica, glaciológica, sedimentológica y biogeoquímica, 41 variables ambientales y
5 líneas del frente glaciar Fourcade fueron modeladas espacialmente en formato ráster y
vectoriales, respectivamente, a partir de datos in situ del programa de monitoreo
constante desarrollado por más de 30 años en caleta Potter, y de imágenes del satélite
Landsat 8. Además, se desarrollaron 7 variables glaciológicas descriptoras de la situación
en 1956, fecha en la que la primera posición del frente glaciar fue georreferenciada. La
retracción del glaciar Fourcade expone áreas libres de hielo y arrastra por escorrentía
sedimentos hacia la caleta, cuya dinámica espacio-temporal para el verano austral fue
modelada a partir de la aplicación de un modelo numérico hidrodinámico de FESOM-C,
cuya variación en la extensión de la pluma de sedimento dada por la concentración del
SPM se visualizó mediante un video. La caracterización ambiental de Potter permite
clasificarla espacialmente en cuatro hábitats ubicados en tres secciones (interna, central y
externa) de la caleta asociados a la influencia glaciar (HMFH, LMFH, FH, MH). Luego, en el Capítulo III se define la distribución espacial de taxones del ensamble
bentónico en Potter a través del análisis de videos y foto-transectas, como también su
relación con el entorno analizando el rango de variabilidad ambiental en el que se
encuentran presentes. Se registró un total de 88 taxones a diferentes niveles
taxonómicos, donde 51 son a nivel de especie, 16 morfos no identificados en especies
correspondientes a esponjas, briozoos, poliquetos, crinoideos y gasterópodos, y 22
taxones de mayor orden. Se determinó un máximo potencial de 74 especies, con un
máximo de 17 en coexistencia en el área de mayor hidrodinámica ubicada en la caleta
central dentro del hábitat que representa la transición delsistema terrestre, la plumas de
sedimento en el área de mayor influencia glaciar y el sistema marino de aguas abiertas
con prácticamente nula influencia glaciar. Adquiere importancia en la distribución del
bentos la circulación del agua, la velocidad de la corriente y el transporte de partículas, no
sólo de alimento sino también de larvas pelágicas, que favorezcan la colonización de
nuevas áreas libres de hielo como también indiquen un posible letargo entre la apertura
de nuevo sustrato y la colonización de una especie.
A través de la construcción de Modelos de Distribución de Especies (MDEs) con sus
estrategias de calibración y desafíos expuestos en los Anexos, el Capítulo IV evalúa la
idoneidad ambiental de 16 taxones conspicuos del macrobentos antártico proyectada al
área de estudio. Un área total de 6,67 km2
resultó idónea como hábitat potencial para el
desarrollo de dos grupos representativos: las macroalgas con alta idoneidad ambiental en
las áreas de sustrato duro de la caleta y el zoobentos, predominante en las áreas de
sustrato blando. Se encontró una idoneidad ambiental taxón-específica, donde en
términos acumulativos, la distribución de ambos grupos responde a variables ambientales
ligadas al retroceso glaciar. Puntualmente, para las macroalgas resultó importante la
concentración mediana de SPM, la distancia al glaciar, la temperatura promedio en la
columna de agua en estado estratificado y la probabilidad de sustrato duro. Y para el
zoobentos analizado, la distancia al glaciar, el tamaño medio del grano, la concentración
mediana de SPM y la batimetría. Además, dicho Capítulo aborda para un escenario del
pasado (1956) la distribución de dos especies representativas de los cambios
estructurales del ensamble bentónico asociados a cambios ambientales observados, una
ascidia y una pluma de mar, que responden con cambios en su distribución con una
ganancia de hábitat al retirarse el glaciar. Contrario a lo esperado, la respuesta de la
ascidia, sugiere una tolerancia a valores altos de SPM, hipotetizando la posibilidad de
umbrales límites que provocarían cambios en la estructura del ensamble bentónico.
Como un paso extra, tomando como base los MDEs de los taxones implicados, en el
Capítulo V se estudia las asociaciones interespecíficas a partir de la generación de mapas
de riqueza y composición determinando un potencial solapamiento de hábitat y
coexistencia. La retracción glaciar desde el 1956 al presente 2020, abrió una extensión de
1,61 km2
libre de hielo que implicaría una potencial expansión de las macroalgas en 0,42
km2
y una estimación de 9,72 ± 6,32 toneladas de C orgánico capturado (entendido como
fijación y almacenado). Mientras que, para la fauna bentónica analizada, los 1,35 km2
hábitat idóneo resultaron en un valor mínimo estimado de 0,16 ± 0,08 toneladas de C
orgánico capturado durante 1956-2020. Finalmente, en el Capítulo VI se integran los
resultados y se interpreta de manera global el ecosistema costero de caleta Potter desde
una perspectiva biológica en respuesta al cambio climático.
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