Variabilidad temporal de baja frecuencia en el ecosistema de la Corriente Humboldt frente a Perú

La variabilidad temporal de baja frecuencia en Ecosistema de la Corriente Humboldt (ECH) frente a Perú se caracteriza por cambios abruptos en la dominancia de anchoveta y sardinas, así como por drásticas disminuciones en los desembarques de anchoveta durante la fase calidad del ciclo El Niño Oscilación del Sur (ENOS) (e.g. 1972-73 y 1982 – 1983). Sumado a esta características, estudios recientes sugieren que existen señales de largo plazo en el ECH frente a Perú (e. G. Tendencia decreciente de la abundancia de aves guaneras y volúmenes de mesozooplancton). Sin embargo, respuestas biológicas a tales señales físicas de largo plazo son crípticas o poco conocidas. En este estudio se analiza por una parte la variabilidad internual en las variables físicas y biológicas asociadas con El Niño. Esta señal se expresó en el Índice de oscilación Peruano (IOP), basado en las temperaturas superficiales del mar (TSM), en la variabilidad del viento del área EL NIÑO 3,4 y en el Índice de Oscilación del Sur (IOS), basado en la presión superficial del mar.

Impacto de la circulación ecuatorial en la zona mínima de oxógeno presente en el norte del Ecosistema de la Corriente del Humboldt

El Norte del Ecosistema de la Corriente Humboldt (NECH) constituye una de las mayores zonas de afloramiento, localizada en el borde oriental del Pacifico Sur, la cual presenta características particulares, entre las que destacan una alta producción primaria y la presencia de una de las zonas mínimas de oxigeno (ZMO) más intensas en el océano abierto. La ZMO presente en esta zona es producto de la alta demanda de oxígeno durante la remineralización de la materia orgánica, el largo tiempo de residencia de sus aguas y su poca ventilación. En el presente estudio nos enfocamos en estudiar la influencia de cambios en la ventilación en la ZMO del NECH, tomando como las principales fuentes de aporte de oxígeno en esta zona a la Corriente Sub-superficial Ecuatorial (EUC) y las Contracorrientes Sub-superficiales del Sur (SSCCs) o también conocidas como los Jets de Tsuchiya. Utilizamos el modelo acoplado físico-biogeoquímico ROMS-PISCES, para observar la sensibilidad de la ZMO a diferentes condiciones de la circulación ecuatorial provenientes de dos modelos oceánicos de circulación general (SODA y MERCATOR). Los resultados muestran que el flujo de oxígeno a los 88ºW disminuye latitudinalmente de la EUC a los SSCCs; además, se observa que la ZMO desaparece de los 4ºN - 4ºS en la simulación que presenta una circulación más intensa (RPSoda) por lo que se puede concluir que una intensificación de la circulación ecuatorial afectaría principalmente a la zona ecuatorial y no frente a Perú, debido a que una mayor ventilación sería compensada con un mayor consumo de oxigeno durante la remineralización, producto de una alta productividad generada por un mayor flujo de nutrientes.

Caracterización de la Zona de Mínimo de Oxígeno (ZMO) frente a la costa peruana entre 3°N y 14°S, 1999 - 2009

Se analizaron datos de oxígeno disuelto, frente a las costas del Perú, para comprender las variaciones de la ZMO, caracterizadas por: a) el espesor de esa zona, limitada por las isolíneas de oxígeno de 0,5 mL.L-1; y b) la profundidad de su límite superior en la franja marino costera. Se muestran los resultados de las evaluaciones en la columna de agua, en la bahía de Callao en el periodo 1999 – 2009, y además en enero - febrero 2009 en un estudio de la ZMO, durante el Crucero Meteor 77-4 0901-02: Interacción en el Océano Tropical, Biogeoquímica y Clima. En la zona costera del Callao (12°S) se acentúa la hipoxia; la ZMO se ve restringida por la plataforma y su límite superior más superficial se ubicó a los 2,5 m de profundidad. A partir de la información obtenida en enero–febrero 2009 (Crucero 0901-02) se analizó la variabilidad espacial de la ZMO, en donde se halló un espesor de ~637,8 m, en la sección Punta Falsa (6°S). Se analizó la dinámica de la ZMO y su límite superior, debido al gran interés que ha tomado, por el posible incremento de su espesor, en el contexto de cambio climático, con grandes repercusiones sobre los recursos pesqueros.

Identificación de estructuras y relaciones espaciales en los componentes del sistema de la corriente de Humboldt: una comparación de métodos estadísticos

Para lograr la sostenibilidad de los recursos marinos es necesario comprender las relaciones que existen entre los diferentes procesos que ocurren dentro de los ecosistemas (procesos físicos o procesos biológicos). La mayoría de los datos que provienen de la ecología tienen una fuerte autocorrelación, la cual hace imposible aplicar métodos estadísticos tradicionales que requieren el supuesto de independencia de las observaciones. En este trabajo hemos aplicado y comparado 4 metodologías que nos permiten trabajar con datos autocorrelacionados; estas metodologías son: la correlación con ajuste del tamaño de muestra, los m´todos geoestadísticos, los PCNM (análisis de coordenadas principales) y los métodos wavelets. Dichas metodologías fueron aplicadas para estudiar las estructuras presentes en la profundidad de la zona mínima de oxígeno (ZMO), el zooplancton y los peces del Sistema de la Corriente de Humboldt. Como resultado se pudo observar las ventajas que ofrecen los métodos PCNM para estudiar las estructuras para cada variable y las interacciones entre la ZMO y el zooplancton, el zooplancton y peces y entre la ZMO y peces. También se observó que los cuatro métodos dieron como resultado la presencia de tres estructuras presentes en cada una de las tres variables. Siendo estas estructuras desde los 500 m hasta los 30 km, desde los 30 km hasta los 60 o 70km y finalmente desde los 70 km hasta los 130 km. Estas estructuras corresponden a dos escalas espaciales que son: la sub-meso escala (100s m a kms) y la mesoescala (10s km a 100s km). Finalmente se observó que existe una relación positiva entre la ZMO y el zooplancton, también se observó relaciones positivas entre el zooplancton y peces.

Observaciones oceanográficas sobre la corriente de Humboldt

Muestra los métodos de investigación oceanográficas, donde la observación responde estratégicamente a registrar las temperaturas del litoral peruano.

El problema de la corriente de Humboldt (I)

Aborda el fenómeno de la corriente de Humboldt y los cambios climatológicos que se desarrollan durante las estaciones en el litoral peruano.

Distribución, concentración y biomasa de los principales recursos pelágicos peruanos a principios del otoño de 1997. Crucero BIC Humboldt 9704, Callao - Paita

Las condiciones oceanográficas observadas durante el crucero describen una intromisión de Aguas Ecuatoriales Superficiales (la extensión sur de la Corriente de Cromwell) que ha provocado el repliegue, sobre la zona litoral, del stock de anchoveta y la migración al sur de la sardina y la dispersión de los recursos jurel y caballa. Este fenómeno constituyó el inicio del evento cálido denominado El Niño. Esta condiciones se caracterizaron por presentar anomalías positivas de cerca de 2° C, en promedio en el área prospectada, así como grandes capturas de anchoveta por parte de la flota industrial debido al alto índice promedio de concentración de esta especie (408,15 t/mn2 ). Los estimados de biomasa para las principales especies pelágicas, utilizando el método hidroacústico son los siguientes: anchoveta 6,59 x 106 t ±18,49%; sardina 2,48 x 106 t ±22,16%; jurel 1,25 x 106 t ±29,73%; caballa 1,1 x 106 t ±13,64%. Sin embargo, para el caso de la anchoveta, la biomasa total estimada entre Tacna y Paita es de 9 a 10 x 106 t debido a la migración sur-norte de buena parte del stock que estuvo ubicado entre el Callao y Tacna entre los meses febrero-marzo de 1997, desplazamiento provocado por la intromisión, en casi toda la zona sur de aguas cálidas subtropicales, situación que fuera evaluada por el Crucero 9702-03 a bordo del BIC SNP-1; en esa ocasión una biomasa de 6,4 x 106 t para dicha zona. Esta cifra final ha sido calculada comparando los resultados del Análisis de Población Virtual (IMARPE-DIRP, 1997) con el método hidroacústico.

Aspectos oceanográficos del mar peruano desde Callao a Paita. Crucero BIC Humboldt 9704

En la segunda etapa del crucero 9702-04 "Evaluación Hidroacústica de Recursos Pelágicos", del 4 al 23 de abril de 1997, se registraron temperaturas superficiales entre 19,8 °C a 25,2 °C, originando anomalías térmicas positivas de alrededor de 2 °C. Las aguas Ecuatoriales Superficiales (AES) mostraron una fuerte proyección hacia el sur por fuera de las 60 mn entre Punta Falsa y Pimentel, impactando en las costas de Chicama a Salaverry. Esta agua de salinidades menores de 34,8‰, también se presentaron fuera de las 40 mn frente a Chimbote, con un espesor de 30 m aproximadamente. El afloramiento costero se presentó con temperaturas de 20 °C a 21 °C y salinidades alrededor de 34,90‰ en áreas no mayores de 10 a 15 mn frente a Supe-Huarmey, Chimbote-Pimentel y Punta Falsa-Sechura. Esta surgencia se desarrolló sobre los 50 m de profundidad. La distribución vertical mostró a lo largo del área de estudio un intenso flujo hacia el sur, originado por la Extensión Sur de la Corriente de Cromwell, la misma que se visualiza por la profundización de las isotermas y su relativo alto contenido de oxígeno (2.,3 mL/L). Las características anómalas observadas en este crucero, muestran gran similitud a las de los años 1976, 1987 y 1992, los cuales fueron considerados por la comunidad científica como "Niños Moderados".

Abundancia relativa y distribución de aves marinas frente a la costa peruana y su relación con la anchoveta. Crucero BIC Humboldt 9803-05 de Tumbes a Tacna

Se analizan avistamientos de aves marinas llevados a cabo frente a la costa peruana a bordo del Crucero BIC Humboldt 9803-05. En 2.516 millas náuticas observadas se registró un total de 84.845 aves marinas clasificadas en 17 familias y 53 especies. El grupo más numeroso fue el de las pardelas con 54,11% del total de aves registradas, seguido por las aves guaneras (incluyendo camanay) con 17,98%. Como consecuencia del evento El Niño, se observa una disminución en el rango de distribución de especies propias de la Corriente Peruana y un incremento de los rangos de distribución de especies tropicales como camanay y albatros de Galápagos. Así mismo, se reporta por primera vez Sula leucogaster a los 6°S, constituyéndose éste en el registro más austral de esta especie de piquero pantropical. Las asociaciones entre presencia de anchoveta y presencia de guanay, piquero peruano y pardelas, sugieren que estas aves se congregan en áreas donde se presenta dicho recurso. Las correlaciones encontradas entre la abundancia de guanay y piquero peruano respecto a la abundancia de anchoveta, sugieren que estas aves serían potencialmente buenos indicadores de la abundancia relativa y distribución de este recurso; sin embargo, debe tomarse en cuenta que en la actualidad las poblaciones de estas aves son reducidas, siendo necesario repetir el presente trabajo durante años normales.

Abundancia relativa y distribución de aves marinas frente a la costa peruana y su relación con la abundancia de anchoveta. Crucero BIC Humboldt 9808-09, de Piura a Lima

Analizan avistamiento de aves marinas llevadas a cabo frente a la costa entre Piura y Lima, a bordo del Crucero BIC Humboldt 9808-09. En 1927 millas náuticas observadas se registraron 37.597 aves marinas clasificadas en 11 familias y 49 especies. El grupo más numeroso fue el de las aves guaneras con 47,8%, seguido por las pardelas con 31,16% del total de aves registradas. Se observa una ligera recuperación en los rangos de distribución de las aves guaneras y un retroceso en la distribución de las especies tropicales. Así mismo, a pesar de la menor biomasa de anchoveta, se observa un incremento en número de las especies propias de la Corriente Peruana. Las asociaciones significativas registradas entre la presencia de anchoveta y la presencia de guanay, piquero y pelícano, sugieren que estas especies se concentran en áreas donde se presenta esta presa. La mayor distancia a la costa alcanzada por el piquero, ave especialista y dependiente de la anchoveta, sugiere la presencia de cardúmenes pequeños de ejemplares adultos de anchoveta dispersos en el área. La correlación encontrada entre el piquero y la abundancia de anchoveta, caballa, sardina, falso volador y bagre, sugiere que la anchoveta se hallaría mezclada con los cardúmenes de estas especies. Sin embargo, no se puede descartar la posibilidad de que los piqueros estén consumiendo caballa y sardina, y que ante la poca disponibilidad de presas, el falso volador y el bagre hayan pasado a formar parte de la dieta de estas aves.

El ambiente marino durante el invierno 2002: Crucero demersal BIC Humboldt 0209

El Crucero BIC Humboldt 0209 se realizó del 8 al 27 de setiembre entre Huarmey y Puerto Pizarro. Las observaciones más importantes fueron: (1) recuperación de las condiciones frías al sur de 5°S, con ATSM por encima de lo normal, principalmente entre 4°-5°S (+3 °C), debido al desplazamiento hacia el sur del frente ecuatorial; (2) mayor presencia de las aguas costeras frías (ACF) asociadas al afloramiento, que dio lugar al retiro parcial de las aguas subtropicales superficiales (ASS), que estuvieron próximas a la costa en meses anteriores, y al repliegue de la Extensión Sur de la Corriente de Cromwell (ESCC); (3) ascenso de isoter-mas subsuperficiales, que en los cruceros 0205 y 0208 se hallaron profundizadas; (4) reactivación de zonas de afloramiento, aunque no muy marcadas, frente a Casma, Chicama, Punta Falsa y Paita.

Aspectos oceanográficos en el invierno 2008: Crucero pelágico BIC Humboldt 0806-07

El Crucero BIC Humboldt 0806-07 se desarrolló del 3 de junio al 17 de julio 2008 en todo el mar peruano, como una evaluación hidroacústica del jurel (Trachurus murphyi) y la caballa (Scomber japonicus). Se registraron condiciones atípicas y grandes áreas de mezcla para la época. Las observaciones más importantes fueron: (1) las temperaturas fluctuaron entre 15,9 y 24,8 °C originando anomalías térmicas superficiales hasta de 2,6 °C en la zona norte, y anomalías próximas a lo normal en la zona sur; (2) la salinidad entre los 5 y 10°S mostró rezagos de la proyección de aguas ecuatoriales y tropicales durante el verano; (3) en la zona central se observó una marcada advección hacia la costa de aguas subtropicales superficiales entre Huarmey y Cerro Azul, formando una barrera para las aguas frías procedentes del sur; (4) estas aguas, al no proyectarse hacia el norte, giraron hacia el oeste originando mezclas y desplazamiento longitudinal de isotermas; (5) el afloramiento en general se mostró débil y restringido a la zona costera, principalmente entre San Juan y Ocoña; (6) en el nivel subsuperficial se registró una proyección de la Extensión Sur de la Corriente de Cromwell hasta el Callao; (7) en el sur, frente a Ocoña, se observó la presencia de Aguas Templadas de la Subantártica entre 25-70 mn y en la sección La Concordia fuera de las 250 mn.

Trophic dynamics in the northern Humboldt Current system: insights from stable isotopes and stomach content analyses

The northern Humboldt Current system (NHCS) off Peru is one of the most productive world marine regions. It represents less than 0.1% of the world ocean surface but presently sustains about 10% of the world fish catch, with the Peruvian anchovy or anchoveta Engraulis ringens as emblematic fish resource. Compared with other eastern boundary upwelling systems, the higher fish productivity of the NHCS cannot be explained by a corresponding higher primary productivity. On another hand, the NHCS is the region where El Niño, and climate variability in general, is most notable. Also, surface oxygenated waters overlie an intense and extremely shallow Oxygen Minimum Zone (OMZ). In this context, the main objective of this study is to better understand the trophic flows in the NHCS using both stomach content and stable isotope analyses. The study focuses on a variety of organisms from low trophic levels such as zooplankton to top predators (seabirds and fur seals). The approach combines both long-term and specific studies on emblematic species such as anchoveta, and sardine Sardinops sagax and a more inclusive analysis considering the 'global' food web in the recent years (2008 – 2012) using stable isotope analysis. Revisiting anchovy and sardine we show that whereas phytoplankton largely dominated anchoveta and sardine diets in terms of numerical abundance, the carbon content of prey items indicated that zooplankton was by far the most important dietary component. Indeed for anchovy euphausiids contributed 67.5% of dietary carbon, followed by copepods (26.3%). Selecting the largest prey, the euphausiids, provide an energetic advantage for anchoveta in its ecosystem where oxygen depletion imposes strong metabolic constrain to pelagic fish. Sardine feed on smaller zooplankton than do anchoveta, with sardine diet consisting of smaller copepods and fewer euphausiids than anchoveta diet. Hence, trophic competition between sardine and anchovy in the northern Humboldt Current system is minimized by their partitioning of the zooplankton food resource based on prey size, as has been reported in other systems. These results suggest an ecological role for pelagic fish that challenges previous understanding of their position in the foodweb (zooplanktophagous instead of phytophagous), the functioning and the trophic models of the NHCS. Finally to obtain a more comprehensive vision of the relative trophic position of NHCS main components we used stable isotope analyses. For that purpose we analyzed the δ13C and δ15N stable isotope values of thirteen taxonomic categories collected off Peru from 2008 - 2011, i.e., zooplankton, fish, squids and air-breathing top predators. The δ15N isotope signature was strongly impacted by the species, the body length and the latitude. Along the Peruvian coast, the OMZ get more intense and shallow south of ~7.5ºS impacting the baseline nitrogen stable isotopes. Employing a linear mixed-effects modelling approach taking into account the latitudinal and body length effects, we provide a new vision of the relative trophic position of key ecosystem components. Also we confirm stomach content-based results on anchoveta Engraulis ringens and highlight the potential remarkable importance of an often neglected ecosystem component, the squat lobster Pleuroncodes monodon. Indeed, our results support the hypothesis according to which this species forage to some extent on fish eggs and larvae and can thus predate on the first life stages of exploited species. However, the δ13C values of these two species suggest that anchoveta and squat lobster do not exactly share the same habitat. This would potentially reduce some direct competition and/or predation.

Trophic ecology of jumbo squid and predatory fishes in the Northern Humboldt Current System

This work provides a contribution to a better understanding of the trophic ecology of important predators in the Northern Humboldt Current System, the jack mackerel (Trachurus murphyi), the chub mackerel (Scomber japonicus) and the jumbo squid (Dosidicus gigas) by the characterization of the highly variable feeding patterns of these species at different spatiotemporal scales. We provided new knowledge on the comparative trophic behaviour of these species, defined as opportunistic in previous investigations. For that purpose we applied a variety of statistical methods to an extensive dataset of 27,188 non-empty stomachs. We defined the spatial organization of the forage fauna of these predators and documented changes in prey composition according to predators’ size and spatiotemporal features of environment. Our results highligh the key role played by the dissolved oxygen. We also deciphered an important paradox on the jumbo squid diet: why do they hardly forage on the huge anchovy (Engraulis ringens) biomass distributed of coastal Peru? We showed that the shallow oxygen minimum zone present off coastal Peru could hamper the co-occurrence of jumbo squids and anchovies. In addition, we proposed a conceptual model on jumbo squid trophic ecology including the ontogenetic cycle, oxygen and prey availability. Moreover we showed that the trophic behaviour of jack mackerel and chub mackerel is adapted to forage on more accessible species such as for example the squat lobster Pleurocondes monodon and Zoea larvae. Besides, both predators present a trophic overlap. But jack mackerel was not as oracious as chub mackerel, contradictorily to what was observed by others authors. Fish diet presented a high spatiotemporal variability, and the shelf break appeared as a strong biogeographical frontier. Diet composition of our fish predators was not necessarily a consistent indicator of changes in prey biomass. El Niño events had a weak effect on the stomach fullness and diet composition of chub mackerel and jack mackerel. Moreover, decadal changes in diet diversity challenged the classic paradigm of positive correlation between species richness and temperature. Finally, the global patterns that we described in this work, illustrated the opportunistic foraging behaviour, life strategies and the high degree of plasticity of these species. Such behaviour allows adaptation to changes in the environment.

Modelización tridimensional del Ecosistema de la Corriente de Canarias: un estudio de acoplamiento ROMS-PISCES

[ES]Las denominadas Corrientes de Frontera Este comprenden ecosistemas complejos debido a la presencia de procesos a mesoscala y submesoscala que aumentan la variabilidad del sistema. Los modelos de acoplamiento físico-biológico son herramientas bastante interesantes para ayudar a entender dicha variabilidad. Aunque se han desarrollado modelos para los sistemas de afloramiento de las Corrientes de California y de Humboldt, el Ecosistema de la Corriente de Canarias sigue sin ser ampliamente estudiado bajo este enfoque. En este trabajo mostramos los primeros resultados de un modelo acoplado ROMS (Sistema de Modelización de Oceanografía Regional)-PISCES (Esquema de Interacción Pelágica para Estudios de Carbono y de Ecosistemas) para el Ecosistema de la Corriente de Canarias. PISCES simula la productividad oceánica y la variabilidad espacio-temporal de los ciclos de carbono y de nutrientes (P, N, Si, Fe). Como un primer paso, hemos usado la distribución de clorofila como proxy para determinar el funcionamiento del modelo. Se ha observado que los patrones de la distribución de clorofila concuerdan bastante bien con las observaciones realizadas por imágenes de satélite, aunque también se observa que el modelo subestima los valores de las concentraciones. También se compara la distribución de clorofila en la columna de agua con datos reales observándose una buena relación con la clorofila modelada. Además, se incluyen directrices a seguir para mejorar el modelo.