Efectos de perturbaciones naturales en ecosistemas marinos: eventos oceánicos extremos en formaciones coralinas del Caribe colombiano

Abstract

Según la ecología de las perturbaciones, el impacto de los eventos extremos depende de la magnitud del agente perturbador y de la susceptibilidad del sistema. Debido a que la información varía para distintas regiones y tipos de eventos, es importante entender la respuesta de los ecosistemas ante las perturbaciones y detectar los cambios en su estado. Esta investigación buscó mejorar este entendimiento usando como modelo los eventos oceánicos extremos en los arrecifes coralinos. Para ello se evaluaron dos formaciones coralinas de las islas del Rosario (islas Tesoro y Pavitos) en el Caribe colombiano, de donde se tienen series históricas de datos de cobertura y salud coralina generados por el Sistema Nacional de Monitoreo de Arrecifes Coralinos en Colombia (SIMAC). El trabajo se desarrolló en dos escalas temporales, una a largo plazo (decadal, 1998-2013), con los datos existentes e información ambiental de bases de datos y modelos numéricos asociados a eventos oceánicos extremos (e.g., oleaje, temperatura, caudal, entre otros), y otra a corto plazo (un año) desde noviembre de 2013 hasta noviembre de 2014, con nuevas mediciones, cada tres meses, de la estructura y salud coralina en las estaciones SIMAC, a una profundidad somera (3-6 m) y media (9-12 m). Igual que para el largo plazo, para el corto plazo se emplearon mediciones directas de variables ambientales (temperatura, sedimentación y salinidad), bases de datos (precipitación) y modelos numéricos (oleaje). Los eventos oceánicos extremos se presentaron en general en la segunda época del año (época lluviosa), exceptuando los de oleaje proveniente del norte, que fueron en el primer semestre del año (época seca). En el largo plazo, los eventos extremos de temperatura superficial del mar, caudal del Canal del Dique y Kd490 (medida indirecta de la turbidez) fueron las principales variables asociadas a la reducción de la cobertura de coral. Se evidenció que la pérdida de cobertura coralina entre 2004 y 2010 estuvo posiblemente asociada al blanqueamiento masivo de 2005, y la combinación de eventos extremos de la temperatura del mar, Kd490 y el caudal. Asimismo, la mayor frecuencia, intensidad y duración de estas dos últimas variables se asociaron con eventos moderados del fenómeno de La Niña. En el corto plazo, durante el año de evaluación, a nivel general, no se registraron cambios significativos en las formaciones coralinas, aunque se evidenció que los signos de deterioro coralino crónico pueden tener un rol importante en la degradación del ecosistema. Se presentaron cinco signos, blanqueamiento, enfermedades, palidecimiento, invasión y volcamiento, siendo el primero el que registró los valores más altos. Sin embargo, en Tesoro somero las enfermedades fueron el signo de mayor afección con un aumento paulatino en su frecuencia a partir de febrero de 2014. No obstante, el estrés producido por las temperaturas extremas, la acumulación de estrés térmico y en menor medida por reducciones de salinidad (descargas de agua dulce), se vio reflejado en mayores porcentajes de blanqueamiento, particularmente en noviembre de 2014. En general, las mayores intensidades de las perturbaciones naturales fueron consecuencia del efecto en conjunto de variables ambientales extremas, siendo la temperatura del mar uno de los principales conductores que afectaron en gran medida al ecosistema arrecifal desde 1998.

According to the ecology of disturbances, the impact of extreme events depends on the magnitude of the disturbing agent and the susceptibility of the system. Because the information varies for different regions and types of events, it is important to understand the response of ecosystems to disturbances and detect changes in their status. This research sought to improve this understanding using as a model the effect of extreme ocean events on coral reefs. For this, two coral formations in Rosario Islands (Tesoro and Pavitos islands) in the Colombian Caribbean were evaluated, as they have historical data of coral cover and health gathered by the Colombian Coral Reefs Monitoring System ” (Spanish acronym: SIMAC). The work was developed in two time scales, one long-term (decadal, 1998-2013) with existing environmental data and information from databases and numerical models associated to extreme ocean events (e.g, waves, temperature, runoff, etc.), and other short-term (one year), from November 2013 to November 2014, with new measurements every three months for the coral community structure and health in SIMAC stations, at a shallow depth (3-6 m) and mid-depth (9 -12 m). As in the long term, direct measurement of environmental variables (temperature, salinity and sedimentation), databases (precipitation) and numerical models (waves) were used for the short term. Extreme ocean events occurred generally in the second semester, during the rainy season, while only extreme northerly wave events occurred in the first half of the year during the dry season. In the long term, extreme events of sea surface temperature, runoff from Canal del Dique and Kd490 (indirect measurement of turbidity) were the main variables associated with reductions in coral cover. It was evident that the loss of coral cover between 2004 and 2010 was possibly associated with the mass coral bleaching event of 2005, and to the combination of extreme events of temperature, Kd490 and runoff. Also, the greater frequency, intensity and duration of the latter two variables were associated with moderate events of La Niña. In the short term, in general, no significant changes were recorded in coral formations, although it was evident that the signs of chronic coral deterioration can play an important role in the degradation of the ecosystem. Five signs were present, bleaching, disease, paling, invasion and toppling. The first sign showed the highest values. However, in shallow Tesoro, diseases were the sign of greater occurrence with a gradual increase starting February 2014. However, the stress caused by extreme temperatures, the accumulation of heat stress and to a lesser extent by low salinity (freshwater outflow), was reflected in higher values of bleaching, particularly in November 2014. In general, the higher intensities of natural disturbances were a result of the combined effect of extreme environmental variables, were the sea temperature was one of the main drivers affecting the reef ecosystem since 1998.