Variability of the planktonic cnidarian community at different spatio-temporal scales along the Catalan coast (Northwestern Mediterranean)

Abstract

[EN] Planktonic cnidarians are those species or their stages in the phylum Cnidaria that spent their life in the water column and, therefore, are tightly linked to oceanographic dynamics and water mass structures, such as fronts, and environmental gradients. The objective of this thesis is to understand the variability of the planktonic cnidarian community inhabiting the Catalan coast (NW Mediterranean) at different spatio-temporal scales, and their relationships with the hydrography and environmental parameters that characterized the study area. At short time scales (10 days), in spring, important changes in the abundance and spatial distribution of the two most abundant species were closely related to the shifting positions of a density front. The front acted as a barrier limiting offshore displacement of the species. At an interannual scale, changes in the abundance, structure and latitudinal distribution of the community were observed when comparing extreme warm (July 2003) and standard summer conditions (July 2004). The exceptional warm conditions in July 2003 due to a heat wave, lead to a reduction of the total abundance of the community and the latitudinal community ordination was reinforced. At an interdecadal scale, changes in species abundance, community composition and spatial distribution patterns were found during the month of June. Total cnidaria abundance increased and the latitudinal community distribution patterns were reinforced when comparing three representative years (1983, 2004 and 2011) of the climatic and anthropogenic changes occurred during the last three decades in the NW Mediterranean. Temperature was the main environmental factor explaining these changes, representative of the climatic trend from the colder 1980s to the warmer 2010s. Nevertheless, it is likely that others anthropogenic factors, such as overfishing, may have contributed to the observed changes over time. All these results are based in the study of a large and heterogeneous mesoscale area, characterized by different environmental gradients in bathymetry, temperature, salinity and primary production, and by different hydrodynamic structures, as well as in the species level identification of the whole community. The planktonic cnidarian community along the Catalan coast presents a high variability both at temporal and spatial scales, and is tightly related to hydrographic and environmental factors of the area, and influenced by climatic and anthropogenic changes occurred in the last three decades. These results show that it is extremely important to study and monitor planktonic cnidarians (included within gelatinous zooplankton) in mesoscale spatial areas, to robustly assess changes at temporal scales, and at species level, since species spatial changes are sensitive indicators of climate change

[ES] Los cnidarios planctónicos son aquellas especies o estadios de vida pertenecientes al fílum Cnidaria que habitan en la columna de agua y, por tanto, están fuertemente vinculados a la dinámica oceanográfica y estructuras hidrodinámicas, como frentes y gradientes ambientales. El objetivo de esta tesis es entender la variabilidad de la comunidad de cnidarios planctónicos que habita la costa catalana (Mediterráneo noroccidental) a diferentes escalas espaciales y temporales y cómo ésta está asociada a la hidrografía y a los parámetros ambientales del área. A corta escala temporal (10 días), durante la primavera, importantes cambios en la abundancia y distribución espacial de las dos especies más abundantes estuvieron fuertemente asociados a la variabilidad en la posición del frente de densidad. El frente actuó como barrera en la distribución de las especies hacia mar abierto. A escala interanual, se observaron cambios en la abundancia, estructura y distribución latitudinal de la comunidad de verano al comparar condiciones extremas de temperatura (julio 2003) y estándares (julio 2004). Las excepcionales temperaturas registradas en Julio 2003, debido a una ola de calor, comportaron una menor abundancia total de la comunidad y un patrón de distribución latitudinal reforzado. A escala interdecadal, se encontraron cambios en la abundancia, composición específica y patrones de distribución de la comunidad, durante el mes junio. La abundancia global de la comunidad aumentó y los patrones de distribución latitudinal se reforzaron al comparar tres años (1983, 2004 and 2011) representativos de cambios climáticos y antropogénicos ocurridos en las últimas tres décadas en el Mediterráneo noroccidental. El principal factor que explicó estos cambios fue la temperatura, representativa de la evolución climática desde los años 80, más frescos, a los años 2010, más cálidos. No obstante, es probable que otros factores antropogénicos como la sobrepesca también hayan podido influir. Todos estos resultados están basados en el estudio de mesoescala de un amplia y heterogénea área caracterizada por diferentes gradientes ambientales en batimetría, temperatura, salinidad y productividad primaria, y distintas estructuras hidrodinámicas, así como en la identificación taxonómica a nivel de especie de la comunidad. La comunidad de cnidarios planctónicos en la costa catalana presenta una gran variabilidad, tanto a nivel temporal como espacial, fuertemente asociada a la hidrografía y a las características ambientales del área, e influenciada por los cambios climáticos y antropogénicos ocurridos en las últimas décadas. Los resultados de esta tesis muestran que es extremadamente importante el estudio y monitoreo de los cnidarios planctónicos (incluidos dentro del zooplancton gelatinoso) en áreas de mesoscala, para valorar de forma robusta cambios a escala temporal, y a nivel de identificación de especie, ya que cambios en la distribución espacial de las especies son sensibles indicadores del cambio climático