Patrones de sucesión durante las primeras etapas de desarrollo de un sistema de bosques de macroalgas (Lessonia trabeculata) y un fondo blanqueado en el submareal del norte de Chile

Abstract

Los hábitats rocosos submareales someros e intermareales en zonas costeras temperadas alrededor del mundo están dominados por extensos bosques de macroalgas pardas del orden Laminariales y pequeños parches de áreas sin estas algas denominadas “fondos blanqueados”. Antecedentes muestran que la pérdida de diversidad de los bosques por perturbaciones (bióticas y abióticas) resulta en la formación de fondos blanqueados sin alterar las condiciones del sistema, donde el bosque se recupera en ausencia de perturbaciones. Desde otra perspectiva de análisis, estudios previos a través de descriptores sistémicos muestran que los bosques son mejor estructurados que los fondos blanqueados, pero con mayor vulnerabilidad a perturbaciones. La interrogante que surge es conocer cómo se desarrollan estos sistemas integrando mayor cantidad de componentes (i.e., micro/macro-organismos). El presente estudio planteó la hipótesis sobre la autonomía de cada sistema, es decir, tanto los bosques de macroalgas como los fondos blanqueados presentarían procesos ecológicos independientes. El objetivo fue determinar los procesos de colonización temprana y desarrollo de la comunidad de un bosque de L. trabeculata y un sistema adyacente dominado por algas costrosas y erizos negros (fondo blanqueado) sobre sustrato artificial en Caleta Bolsico, Antofagasta, norte de Chile. Para esto se realizó un experimento donde se utilizaron placas de cerámica como sustrato primario las cuales fueron dispuestas en cada sistema a una profundidad de entre 10-12 metros. El experimento fue llevado a cabo en dos etapas, la primera consistió en el estudio de la formación y sucesión de las biopelículas. Las placas fueron muestreadas simultáneamente en ambos sistemas durante los días 1, 2, 4, 6, 8 y 14 después de ser instaladas al fondo de ambos sistemas. Las bacterias totales y viables, diatomeas, protozoos y micro-eucariotes fueron identificados y cuantificados. La segunda parte del experimento consistió en el estudio de la sucesión de macroorganismos, los que fueron colectados mensualmente también colonizando placas de cerámica durante 14 meses. Los resultados mostraron diferencias significativas de la densidad de organismos móviles, riqueza taxonómica, cobertura de organismos sésiles y estructura de la comunidad entre sistemas durante la colonización de microperifiton y macro-organismos. El desarrollo de la comunidad en cada sistema siguió un patrón determinista a través de tempranos, medios y avanzados estadios de la sucesión. La mayoría de placas en el bosque fueron colonizadas por esporofitos de L. trabeculata, y el total de placas expuestas en el fondo blanqueado quedaron cubiertas con algas costrosas. En general los resultados de estos experimentos indican que desde el asentamiento de los procariotas, ambos sistemas tienden a ser específicos en la formación de sus comunidades hasta la llegada de los macro y mega-organismos. La tasa de sedimentación, intensidad de luz, temperatura fueron significativamente distintos entre sistemas. El contenido de materia orgánica y la intensidad de corrientes no varió significativamente entre ambos, a pesar de presentar mayores valores en el bosque. Como conclusión general se puede decir que la sucesión ecológica entre ambos sistemas opera de manera diferente e independiente con trayectorias paralelas desde el asentamiento de las bacterias hasta el arribo de macro colonizadores mostrando propensión a la auto-organización en cada sistema.

ABSTRACT: Kelp beds (large macroalgae belonging to the order Laminariales) and barren grounds are dominant habitats in intertidal and shallow sublittoral areas throughout temperate locations around the world. Biotic and abiotic disturbance reduce the kelp forest and its associated biodiversity resulting in the formation of barren grounds without altering the system condition where the kelp bed may recovery in absence of disturbance. From another perspective of analysis, previous studies using systemic indicators suggest that the kelp forest is better structured than barren ground, but more vulnerable to disturbance. The question that rises is to know how these systems develop bringing together all its components (i.e., micro and macro-organisms). This study tested the hypothesis about the autonomy of each system, that is, both kelp forest and barren grounds would show independent ecological processes. The objective was to determinate the early colonization processes and the development of the community in a Lessonia trabeculata kelp forest and an adjacent barren ground dominated by encrusting algae and sea urchin using artificial substratum at Bolsico, Antofagasta, northern Chile. A colonization experiment was conducted using ceramic plates installed at 10-12 meters depth. The experiment was divided in two stages; the first consisted in studying of the formation and succession of biofilm. For this, plates were exposed for colonization and sampled after 1, 2, 4, 6, 8 and 14 days at both systems. Total and viable bacteria, diatoms, protozoa, and micro-eukaryote were identified and quantified. The second stage of the experiment consisted in studying the succession of macro-organisms, which were sampled monthly also colonizing ceramic plates during 14 months. The results showed significant differences on densities, taxonomic richness, cover of sessile organisms and community structure during the colonization of microperiphyton and macro-organisms. The community development on each system followed a deterministic pattern throughout early, middle and late succession stages. The plates at the kelp forest were colonized by Lessonia trabeculata sporophytes and all the plates at the barren ground were covered by encrusting algae. Overall, the results of these experiments suggest that since the settlement of prokaryotes, both systems form specific communities until the arrival of macro and mega-organisms. Sedimentation rates, light intensity and temperature were significant different between systems. The organic matter content and current speed did were not significantly different between both systems, although higher values were detected at the kelp forest. In conclusion, succession in both systems is different and unique on each one. The successional trajectory is independent from the bacterial settlement until the arrival of macro colonizers which means that each system is able to self-organize.