Estabilidad y resiliencia en comunidades marinas

259 Pages·2011·4.76 MB·Spanish

by  Paul Gomez

UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y OCEANOGRÁFICAS
PROGRAMA DE DOCTORADO EN OCEANOGRAFÍA

Estabilidad y resiliencia en comunidades marinas:
un enfoque alométrico.

Profesor Guía: Renato A. Quiñones
Dpto. de Oceanografía
Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas
Universidad de Concepción

Tesis para ser presentada a la Dirección de Postgrado de la Universidad
de Concepción

Paúl Gómez-Canchong
CONCEPCIÓN-CHILE
2011
Universidad de Concepción
Dirección de Postgrado

La Tesis Doctoral en Oceanografía “Estabilidad y resiliencia en comunidades
marinas: un enfoque alométrico” del Sr. Paúl Gómez-Canchong, realizada en el
Departamento de Oceanografía, Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas,
Universidad de Concepción, ha sido aprobada por la siguiente Comisión de Evaluación:

Dr. Renato A. Quiñones
Profesor Guía
Universidad de Concepción ____________________________

Dr. Pablo Marquet
Miembro Comité de Tesis
Pontificia Universidad Católica ____________________________

Dr. Eduardo Hernández
Miembro Comité de Tesis
Universidad de Concepción ____________________________

Dr. Sergio Neira
Miembro Comité de Tesis
Universidad de Concepción ____________________________

Dr. Eduardo Quiroga
Evaluador Externo
Pontificia Universidad Católica ____________________________

Dr. Ruben Escribano
Director de Programa
Universidad de Concepción ___________________________

Noviembre día de 2011.
Dedicada a mis familias
la de sangre, tan amada y siempre en mi corazón y mente
y la del camino, tan queridos, y siempre en mis risas y aventuras.

A mi abuelita Lucilita,
a quien encuentro
en cada brizna de hierba
y en cada rayo de sol.
Tu amor sigue en mi corazón.

A mi abuelito Carlos Alfredo,
por enseñarme a jugar ajedrez,
y nunca dejarme ganar.

Y a mis abuelos Segundo y María,
a los que si bien recuerdo solamente por
viejas historias y desteñidas fotografías,
les debo mi bien más preciado, mi madre.

“La hoja escrita nunca recuerda
todo lo que se ha intentado,
sino lo poco que se ha conseguido”

Antonio Machado
“Sé el cambio que quieres ver en el mundo”

Mahatma Gandhi

"Me gusta andar pero no sigo el camino, pues lo seguro ya no tiene misterio".

Facundo Cabral

Pieter Bruegel the Elder – Big Fish Eat Little Fish (1557)

Es una de las primeras obras donde representa famosos proverbios, de la boca y el vientre de
un enorme pez varado, salen peces de tamaño mediano, y de las bocas de estos peces de
tamaño pequeño. En el primer plano un hombre le hace unos gestos a su hijo, los cuales se
traducen como “Mira hijo, siempre he sabido que el pez grande se come al pequeño"
Índice de contenidos

Índice de contenidos ............................................................................................................................................. v
Lista de Figuras .................................................................................................................................................. vii
Lista de Tablas..................................................................................................................................................... ix
Agradecimientos ................................................................................................................................................... x
Resumen ............................................................................................................................................................ xvi
Abstract ............................................................................................................................................................. xix
1.- INTRODUCCION......................................................................................................................................... 1
1.1.- Alometría, power law (Leyes de Potencia) y espectros de tamaño. ...................................................... 1
1.2.- Redes tróficas y redes virtuales ............................................................................................................. 7
1.3.- Estabilidad y resiliencia ......................................................................................................................... 8
1.4.- Comunidades analizadas ......................................................................................................................10
1.4.1.- Comunidad bentónica-demersal del Mar Caribe de Colombia .....................................................10
1.4.2.- Plataforma continental de Chile Centro-Sur .................................................................................13
2.- HIPÓTESIS Y OBJETIVOS...................................................................................................................... 17
3.- MATERIALES Y METODOS ................................................................................................................... 22
3.1.- Estructura de tamaños de una comunidad fuertemente impactada (MS1) ............................................22
3.1.1.- Área de estudio .............................................................................................................................22
3.1.2.- Fuentes de la información .............................................................................................................23
3.1.3.- Muestreo .......................................................................................................................................25
3.1.4.- Fase de laboratorio ........................................................................................................................27
3.1.5.- Construcción y análisis de los espectros de tamaño .....................................................................30
3.1.6.- Distribución acumulada de Pareto ................................................................................................33
3.1.7.- Comparación entre zonas norte y sur, entre regiones y entre meses. ............................................34
3.2.- Robustez de la estructura de tamaños a través de redes ecológicas de sistemas pelágicos (MS2). ......35
3.2.1.- El modelo bioenergético general ..................................................................................................36
3.2.2.- Determinación del número de EVDA ...........................................................................................42
3.2.3.- Simulaciones de las redes tróficas e indicadores calculados ........................................................44
3.2.4.- Análisis de series de tiempo .........................................................................................................48
3.2.5.- Variables analizadas .....................................................................................................................49
3.3.- Análisis de los principales stocks de Chile central empleando un enfoque de redes virtuales (MS3). .54
3.3.1.- Área de estudio .............................................................................................................................54
3.3.2.- Descripción del modelo empleado ................................................................................................55
3.3.3.- Diseño experimental .....................................................................................................................57
3.3.4.- Bioindicadores ecológicos empleados ..........................................................................................61
3.4.- Son realmente necesarios los dos parámetros del espectro de tamaño de biomasa? (MS4). ...............63
4.- RESULTADOS ............................................................................................................................................ 67
4.1.- Capítulo 1. Estructura de tamaños de una comunidad fuertemente impactada ....................................67
4.2.- Capítulo 2. Robustez de la estructura de tamaños a través de redes ecológicas de sistemas pelágicos 81
4.3.- Capítulo 3. Análisis de los principales stocks de Chile central empleando un enfoque de redes
virtuales ......................................................................................................................................................128
4.4.- Capítulo 4. Son realmente necesarios los dos parámetros del espectro de tamaño de biomasa? ........161
5.- DISCUSION GENERAL .......................................................................................................................... 200
5.1.- Estabilidad y resiliencia de la Estructura de Tamaños .......................................................................200
5.2.- Modelación ecológica .........................................................................................................................210
5.3.- Manejo pesquero ................................................................................................................................213
5.4.- Perspectiva futura ...............................................................................................................................215
6.- CONCLUSIONES ..................................................................................................................................... 217
7.- REFERENCIAS ........................................................................................................................................ 219
Lista de Figuras

Figura 1. Área de estudio del Mar Caribe de Colombia……………………………….…11

Figura 2. Área de estudio de la plataforma continental de Chile Centro-Sur…………….14

Figura 3. (a) Área de estudio. Mar Caribe de Colombia. (b) Distribución de los lances
analizados en las zonas norte y sur. (c) Localización de las Ecorregiones de la
Zona Sur: (1) Golfo de Urabá, (2) Sur de Morrosquillo, (3) Islas, (4) Golfo de
Morrosquillo, y (5) Norte de Morrosquillo. …………......................................25

Figura 4. Ejemplo de algunas medidas tomadas en laboratorio a individuos de distintos
grupos.………………………………………………………………..……..…29

Figura 5. Curva de Pseudo-Capturas para determinar el tamaño corporal a partir del cual
la cual la selectividad del arte no tienen ningún efecto……………………..…31

Figura 6. Comportamiento de la ―pendiente del Espectro de Tamaños de Biomasa
Normalizado (ETBN)‖ y del parámetro de forma de Pareto cuando se
incrementa el número de Entidades Virtuales Derivadas Alométricamente
(EVDA) en las redes virtuales……………………….…...……………..…..…44

Figura 7. Área de estudio, el ecosistema de surgencia de Chile Central………...…….…55

Figura 8. Diagrama conceptual de los cambios esperados en el espectro de tamaños de una
comunidad cuando enfrenta impactos de la pesca, liberación de las presas, y
bycatch. (a) Estado no explotado. (b) Conforme se incrementa la mortalidad por
pesca y la abundancia relativa de los individuos más grandes decrece, se espera
un ETBN más empinado. (c) Por el otro lado, la pesca puede indirectamente
incrementar la abundancia de las pequeñas presas al remover a sus
depredadores, haciendo más empinada la pendiente. (d-i) Pesca no selectiva por
tamaño (ej. arrastre camaronero). Diferentes procesos son analizados
incluyendo (c y e) liberación de la presa, especialmente de los pequeños
individuos, (d) el escape de individuos grandes del arte de pesca, (f) incremento
de los carroñeros debido al descarte, (g) el carbón liberado por el descarte,
puede alimentar las rutas microbianas y no solamente la ruta clásica hacia los
depredadores, potencialmente reduciendo la producción pesquera, y (h) la
continuación del forzante pesquero a lo largo del tiempo puede causar cruzar un
umbral de resiliencia luego del cual la estructura de tamaños de la comunidad
se pierde, incrementando la dispersión y los huecos en la estructura de tamaños.
Gráficos (a) a (c) están basados en Sweeting et al. (2009). Líneas entrecortadas
representan la pendiente del espectro de tamaños teórico de un sistema no
explotado. Las flechas indican la tendencia seguida por la biomasa en las
vii
diferentes clases de tamaño debido al forzamiento
analizado……………………...………………………………………………205

viii
Lista de Tablas

Tabla 1. Número de lances e individuos muestreados en cada crucero en el Mar Caribe de
Colombia…………………………….................................................................... 24

Tabla 2. Resumen de las variables usadas/calculadas por el modelo. Usuario: Parámetros
establecidos por el usuario antes de correr las simulaciones. Estructura del
Modelo: Estas variables se establecen automáticamente cuando las abundancias
iniciales de las especies se generan de acuerdo a la estructura del modelo.
Simulación: Estas variables están constantemente cambiando durante la
simulación……………………………………..………………..……………...…51

Tabla 3. Parámetros de ingreso para los grupos funcionales del modelo representando es
sistema de surgencia de Chile Central. j: juveniles; a: adultos. Tomado de Neira et
al. (2004)…………………………………………………….……..…………..…58

Tabla 4. Composición de la dieta de los depredadores incluidos en el modelo representando
el sistema de surgencia de Chile Central, año 1992. Tomado de Neira et al. (2004).
j = juveniles; a = adultos……………………………………….…………….…...60
ix
Agradecimientos

Dicen que hace falta todo un pueblo para educar a un niño. Para hacer una tesis hace
falta una pequeña metrópoli. Quiero agradecer a todos aquellos que de una u otra manera me
han apoyado con este proyecto de vida, claro, no me refiero solo a la tesis, sino al tiempo
vivido en Chile, espero sepan disculparme aquellos que fueron omitidos. La memoria es
frágil, pero el cariño sincero y eterno:

A mi familia, por el amor incondicional, que siempre demuestran que el amor de
padre y madre, no se cansa de entregar y que a pesar de la distancia ―Familia es familia y
cariño es cariño‖. Cabe destacar a Alejo y Ana Valeria, mis amados sobrinos, por robarse
eternamente un pedacito de mi corazón a fuerza de risas, gestos, y miles de preguntas que o
respondes o respondes; por alegrar y cambiar la vida de mi familia; por manipularme con
un simple ―poooorrfiiiiiss‖ o ―aaaaahhhhhhh‖.

A mi Sensei, Renato Quiñones, gran profesor, pero ante todo gran maestro, por
nuestras reuniones donde no simplemente nos juntamos a trabajar, departíamos tan
amigablemente que a veces pasaban las horas y prácticamente no avanzábamos en el
trabajo de la tesis, pero eso sí, se aprendía ―en la dura‖ de muchos temas, desde literatura
chilena, política sudamericana, vivencias junto a científicos famosos, diplomacia, música,
entre tantos otros temas. Por la confianza, y por las puertas abiertas para seguir trabajando
en el futuro.

A todos aquellos que de alguna manera aportaron ideas, revisiones o nuevos enfoques
al documento final o a cualquiera de los manuscritos generados durante esta tesis. Hugo
Arancibia, José María Blanco, Ulrich Brose, Eduardo Hernández, Luis Manjarrés, Sergio
Neira, Renato Quiñones y ―los mil y un‖ evaluadores anónimos por sus ―me gusta‖, por sus
―no me parece‖, sus ―es mejor sí‖, o sus ―siempre y cuando‖.

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