Estructura trófica del Santuario de Fauna y Flora Malpelo a partir del análisis de isótopos estables de carbono y nitrógeno

Study Extent

El estudio fue llevado a cabo en la Isla de Malpelo es la cima de una cordillera submarina llamada "Malpelo Dorsal", que se formó hace aproximadamente 20 millones de años, pero se estabilizó durante y después del Mioceno (von Prahl, 1990). Esta montaña submarina se extiende en dirección NE-SO, con una longitud aproximada de 150 millas (241 km) y una anchura de 50 millas (80,5 km), ascendiendo desde unos 4000 m de profundidad (Lonsdale y Klitgord, 1978) y la sección que comprende la isla Malpelo alcanza una altura máxima de 300 m.s.n.m. La Isla Malpelo constituye el punto insular más occidental del territorio colombiano en el Océano Pacífico (Plan de Manejo, 2015) y es la reserva marina más grande del Pacífico colombiano, denominada SFF Malpelo. Se localiza a ~390 km de la costa de Buenaventura en el Pacífico colombiano (4º00'05.63" N; 81º36'36.41" O [Plan de Manejo, 2015]). El SFF Malpelo está compuesto por 11 islotes y un área protegida de ~2,7 millones de hectáreas (polígono amarillo; [Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2017]). Debido a su ubicación geográfica, está influenciada por varias corrientes marinas, lo que permite la agregación de especies debido a su alta productividad como resultado de un afloramiento anual que aporta nutrientes desde aguas más profundas (Plan de Manejo, 2015). Este sistema orográfico es el resultado de la interacción ocurrida hace más de 20 millones de años entre el "punto caliente" de Galápagos y el centro de acreción Coco-Nazca. Esta interacción que generó una alta actividad volcánica que dio origen a la isla Malpelo (De Mets et al., 1990; Detrick et al., 2002).

Sampling

Se recolectaron muestras de 16 especies terrestres y 38 especies/grupos funcionales marinos en 2013-2022 en la ECA Malpelo, Colombia. Todas las muestras terrestres se recolectaron en octubre de 2018. Las muestras de vertebrados terrestres consistieron en 1-2 cm de tejido recolectado de la porción posterior de la cola de A. agassizi y D. millepunctatus, y plumas del cuerpo de S. granti. En el caso de invertebrados como el cangrejo terrestre J. malpilensis, se recogió una de las extremidades posteriores, mientras que los invertebrados (es decir, milpiés, isópodos, arañas, gusanos, grillos y hormigas) se recogieron enteros. Las muestras marinas se obtuvieron a distintas profundidades (entre 10 y 30 m) buceando en distintos lugares de la isla de Malpelo. El tejido muscular de peces teleósteos y rayas se obtuvo con arpón y/o anzuelo hawaiano, y de peces que habían sido capturados ilegalmente e incautados por las autoridades. El tejido muscular de tiburón martillo festoneado (Sphyrna lewini) y tiburón sedoso (Carcharhinus falciformis) se obtuvo de Estupiñán-Montaño et al. (2017). Las muestras de plancton se recolectaron alrededor de la isla Malpelo con una red tipo "bongo" de 68, 90 y 294 micras de luz de malla; los arrastres superficiales se realizaron desde las lanchas neumáticas M/N Seawolf durante 10 min en cada sitio de muestreo alrededor de la isla. Las muestras de las demás especies/grupos marinos (por ejemplo, algas, crustáceos, gasterópodos y ostras) se recogieron a mano. Todas las muestras recogidas (terrestres y marinas) se colocaron en bolsas de plástico zip-lock previamente etiquetadas, excepto las muestras de plancton, que se almacenaron en botellas de plástico de 250 ml. Las muestras se mantuvieron congeladas a bordo del M/N Seawolf de la Pacific Diving Company para su posterior traslado al laboratorio. Los procedimientos de muestreo fueron avalados por Parques Nacionales de Colombia, mediante Memorando 20177730007973 del 30 de mayo de 2017, emitido por el Grupo de Planeación y Gestión.

Method steps

1. Las muestras se lavaron con agua destilada, se liofilizaron en un horno a 60 ºC durante 24 h y se molieron hasta obtener un polvo fino con un mortero de ágata. Se obtuvieron aproximadamente de 0,23 a 0,97 mg de polvo por cada muestra terrestre y se envasaron en cápsulas de estaño de 3,2 × 4 mm.
2. Se estimó la relación C:N y se comparó con valores de referencia; un valor C:N ≤ 3,5 indica que no hay efecto del contenido lipídico (Post et al., 2007), mientras que valores > 3,5 sugieren un alto contenido lipídico. Los valores δ13C de las muestras terrestres y marinas con valores C:N > 3,5 se normalizaron matemáticamente según Kiljunen et al. (2006).
3. Los artrópodos (es decir, hormigas, isópodos y milpiés) se analizaron sin extraer lípidos porque estos organismos tienen un exoesqueleto caracterizado por altos contenidos de quitina (por ejemplo, Liu et al., 2019), que se reflejan en altos valores de C:N (>3,5). Por lo tanto, los valores de δ13C de los artrópodos con valores de C:N <7,0 no se normalizaron matemáticamente (Schimmelmann y DeNiro, 1986; Webb et al., 1997; Pringle y Fox-Dobbs, 2008). Por lo demás, los valores de δ13C se normalizaron según Post et al. (2007).
4. Las plumas de S. granti se limpiaron de lípidos superficiales y contaminantes utilizando una solución 2:1 de cloroformo:metanol, seguida de dos enjuagues sucesivos con metanol (Jaeger et al., 2009). Los valores δ13C de los huevos de S. granti se normalizaron matemáticamente porque la extracción de lípidos puede alterar δ15N al lavar los compuestos nitrogenados. En este caso, se utilizó la fórmula propuesta por Elliot et al. (2014).
5. La extracción de lípidos y urea de muestras musculares de elasmobranquios (es decir, tiburones y rayas) se realizó siguiendo el procedimiento descrito por Kim y Koch (2012). Los análisis de isótopos estables se llevaron a cabo en el Laboratorio de Isótopos Estables del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra en Granada. La composición isotópica (es decir, carbono y nitrógeno) de todas las muestras de los especímenes terrestres y marinos se determinó utilizando un analizador elemental en línea Carlo Erba NA 1500 NC acoplado en línea a través de la interfaz ConFlo III a un espectrómetro de masas Delta Plus XP (EA-IRMS; ThermoQuest). Los isótopos estables se expresaron como valores δ por mil (‰). Se utilizaron CO2 y N2 comerciales como patrón interno para los análisis isotópicos. Se utilizaron patrones internos de -30,63‰ y -11,65‰ (V-PDB) para el análisis de δ13C y patrones internos de -1,0‰ y +16,0‰ (AIR) para δ15N. Se calculó un factor de precisión tras una corrección por la deriva diaria del espectrómetro de masas a partir de estándares sistemáticamente intercalados en lotes analíticos; la variabilidad fue de ±0,1‰ para δ13C y δ15N. Los estándares utilizados para la medición de carbono y nitrógeno fueron V-PDB (Vienna-PDB) y nitrógeno atmosférico (AIR), respectivamente. Los gases de referencia y los patrones internos (con diferentes relaciones C:N y composición isotópica) se calibraron con materiales de referencia internacionales para el carbono (USGS-24 e IAEA-C6) y el nitrógeno (IAEA-N1, IAEA-N2 e IAEA-N3).

Todos los registros biológicos reportados fueron identificados mínimo a nivel de reino. En total, se listan cuatro especies asociadas a cuatro géneros, cuatro familias, dos órdenes y tres clases.

1. Acanthuriformes
   rank: order
2. Araneae
   rank: order
3. Arcida
   rank: order
4. Aulopiformes
   rank: order
5. Balanomorpha
   rank: order
6. Beloniformes
   rank: order
7. Carangiformes
   rank: order
8. Carcharhiniformes
   rank: order
9. Decapoda
   rank: order
10. Dictyotales
    rank: order
11. Eupercaria
    rank: order
12. Hymenoptera
    rank: order
13. Isopoda
    rank: order
14. Lophiiformes
    rank: order
15. Lumbriculida
    rank: order
16. Microcoryphia
    rank: order
17. Myliobatiformes
    rank: order
18. Oegopsida
    rank: order
19. Orthoptera
    rank: order
20. Ostreoida
    rank: order
21. Pelecaniformes
    rank: order
22. Perciformes
    rank: order
23. Scleractinia
    rank: order
24. Scombriformes
    rank: order
25. Stomatopoda
    rank: order
26. Tetraodontiformes
    rank: order

El estudio fue llevado a cabo en la Isla de Malpelo, la cual constituye el punto insular más occidental del territorio colombiano en el Océano Pacífico y es la reserva marina más grande del Pacífico colombiano, denominada Santuario de Fauna y Flora Malpelo. Se localiza a 390 km de la costa de Buenaventura en el Pacífico colombiano. El SFF Malpelo está compuesto por 11 islotes y un área protegida de ~2,7 millones de hectáreas. Debido a su ubicación geográfica, está influenciada por varias corrientes marinas, lo que permite la agregación de especies debido a su alta productividad como resultado de un afloramiento anual que aporta nutrientes desde aguas más profundas.