Evaluación de los efectos de la variación climática en tejidos duros de predadores de alto nivel trófico del ecosistema marino patagónico

Abstract

Las anomalías climáticas de El Niño-Oscilación del Sur (ENSO) y el Modo Anular del Sur (SAM) dominan la variabilidad climática del hemisferio sur, y afectan de manera indirecta el crecimiento de los tejidos duros de los predadores de alto nivel trófico, a través de cambios en la abundancia, disponibilidad y composición de sus presas. Esto se ve reflejado en el depósito anual de dentina y hueso, que determina la formación de un par de bandas oscuras y claras (i.e., bandas translucidas y opacas cuando se las visualiza con luz transmitida), denominadas bandas de crecimiento o growth layer groups (GLGs) en el caso de sus dientes, y anillos de crecimiento en el caso de sus vértebras. Por lo tanto, el objetivo principal de este trabajo fue estudiar los efectos del ENSO y el SAM, en tres predadores de alto nivel trófico del ecosistema marino patagónico: lobo marino común (Otaria flavescens), delfín oscuro (Lagenorhynchus obscurus) y raya hocicuda de cola corta (Zearaja brevicaudata), examinando la variabilidad en el ancho de las GLGs formadas en los dientes de ambos mamíferos, y en los anillos de crecimiento vertebrales de este pez. Para ello se analizaron los dientes de 97 lobos marinos comunes (60 hembras y 37 machos), 39 delfines oscuros y 115 vértebras de rayas hocicudas, correspondientes a diferentes individuos recolectados entre los 41°- 48°S. Mediante la adaptación de técnicas dendrocronológicas, se construyeron diferentes cronologías de crecimiento para cada especie, utilizando funciones de tipo spline cúbico de diferente rigidez. Las cronologías de cada especie con los mejores estadísticos fueron relacionadas mediante modelos aditivos generalizados (GAM) con las series anuales que describen de los índices del SAM y del MEI (Índice Multivariado del ENSO), considerando posibles retrasos de tiempo en la respuesta biológica. Estas cronologías no mostraron asociaciones significativas con las series temporales del MEI, indicando que no se evidencian efectos del ENSO en el crecimiento interanual de estos tres predadores. En el caso del lobo marino común, la cronología de los machos no se asoció significativamente con la serie temporal del SAM. Sin embargo, la cronología de las hembras mostró una asociación negativa y significativa con la serie del SAM retrasada un año, sugiriendo que el estado nutricional de las mismas podría verse condicionado por las anomalías generadas durante estos eventos. En el caso de los delfines oscuros, la cronología no mostró efectos significativos del SAM en su crecimiento, sugiriendo que la disponibilidad de alimento no se ve comprometida durante estos eventos. Por último, una de las cronologías de la raya hocicuda, mostró una asociación positiva y significativa con la con la serie del SAM retrasada un año, indicando que existe una interacción de efectos directos de la temperatura sobre su metabolismo. En un contexto de cambio climático creciente, los resultados de esta tesis amplían el conocimiento sobre efectos de las anomalías climáticas en el crecimiento de los predadores de alto nivel trófico del ecosistema marino patagónico, aportando conocimiento fundamental para su conservación

El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and the Southern Annular Mode (SAM) dominate the climate variability of the southern hemisphere. Both of these climate patterns indirectly affect the growth of hard tissues in high trophic level predators through changes in prey abundance, availability, and composition. This is in fact, reflected as annual variation in the dentin and bone deposition, which determines the formation of a pair of dark and light bands (i.e., translucent and opaque layers with transmitted light), called growth layer groups (GLGs) in teeth, and growth rings in vertebrae. Therefore, the aim of this work was to study potential effects of ENSO and SAM on three high trophic level predators of Patagonia: the South American sea lion (Otaria flavescens), the dusky dolphin (Lagenorhynchus obscurus), and the short tail yellownose skate (Zearaja brevicaudata), by examining interannual variability of GLGs and growth rings width. To this end, teeth and vertebrae of all predators were collected between 41°- 48°S, as follows: teeth of 97 South American sea lions (60 females and 37 males), teeth of 39 dusky dolphins, and 115 vertebrae of short tail yellownose skate. Samples were analysed, by adapting dendrochronological techniques, and different growth chronologies were built for each species using cubic splines functions with different rigidity. By using generalized additive models (GAM), the chronologies of each species with better statistics, were related to the annual series of SAM and MEI (Multivariate ENSO Index), considering possible time delays in the biological response. These chronologies did not show significant correlations with MEI time series, indicating that there is no evidence of ENSO effects on the interannual growth of these predators. In the case of the South American sea lion, the chronology of males was not significantly associated with the SAM time series. However, the chronology of females showed a negative and significant association with the SAM series lagged by one year, suggesting that their nutritional condition could be affected by SAM anomalies during these events. In the case of dusky dolphins, the chronology did not show significant effects of SAM on their growth, suggesting that food availability is not compromised during these events. Finally, the short tail yellownose skate’s chronology showed a positive and significant association with the SAM series lagged by one year, indicating that there is a direct interaction of temperature effects on its metabolism. In a scenario of increasing climate change, future studies of this type will broaden our knowledge, bringing new insights about how climate changes may affect marine higher trophic level predators, providing fundamental knowledge for its conservation.