The role of zooplankton in the pelagic-benthic coupling of the Southern Ocean

• Published in: Scientia Marina
• Main Authors: Schnack-Schiel, Sigrid B., Isla, Enrique
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: Consejo Superior de Investigaciones Científicas 2005
• Subjects: particle flux; faecal pellets; vertical migration; meroplankton; pelagic-benthic coupling; flujos de partículas; paquetes fecales; migración vertical; meroplancton; acoplamiento pelago-béntico; Antarctic; Southern Ocean; Austral; Magallanes; Hielo; Estrecho; Corto; Allá; Antarc*; Antártida; Copepods
• Online Access: https://scientiamarina.revistas.csic.es/index.php/scientiamarina/article/view/310; https://doi.org/10.3989/scimar.2005.69s239

Zooplankton contributes in different ways to pelagic-benthic coupling: Their faecal material is a major route of energy flow and the vertical migrations of many species as well as the production of pelagic larvae by benthic organisms represent different paths to link the two subsystems. Antarctic particle fluxes have been shown to be highly variable in size and composition within a given region and even at the same site from year to year. There are also differences throughout the water column, where particle fluxes close to the sea floor beyond the continental shelf break do not normally show seasonal variation within shallow environments. Commonly, at depths shallower than 500 m, the most evident feature is that more than 90% of the annual fluxes occur during a short period of the spring-summer. This event is masked near the seabed at greater depths due to resupension and lateral advection of particles. Faecal material of various origins is one of the main constituents of the biogenic matter flux. It usually reaches its maximum in February once the early phytoplankton bloom has developed. However, the presence of faecal pellets is ubiquitous during the months of the year when there is enough light to support primary production. At this stage more research is needed to elucidate the particular role of distinct taxa—including among others salps, krill, copepods and protozoans—in the transport of organic matter to the benthos, and their contribution to the biogeochemical cycles of carbon, nitrogen, phosphorus and silicon. Aggregation of particles is another important process controlling the development and dynamics of pelagic-benthic coupling due to its influence on the sinking velocity of particles and the enhancement of organic matter utilisation by members of the microbial loop in the upper layers of the water column. Also in shallow waters, aggregation favours the transfer of high-quality organic matter to the benthic realm. At greater depths resuspended aggregates and single particles from shallow environments may constitute a considerable fraction of the “fresh” biogenic flux. Submarine canyons accelerate and cause more efficient transfer of energy to the deep-sea benthos. Both faecal pellets and aggregation increase the original sinking velocity of individual particles and reduce their residence time in the water column, thus creating rich organic mats over the seabed in shallow environments. In the Southern Ocean these rapid organic matter transfers are important since they allow the accumulation of highly nutritive material, which may fuel the benthos during the dark months due to constant resuspension by tidal currents. Several factors control the particle fluxes in the Southern Ocean, such as size and composition of phytoplankton blooms, currents, seasonality, depth, and ice coverage. Due to this complexity, despite many efforts there is still a long way to go before the pathway of this ecologically important link can be fully understood and described. Our knowledge of the pelagic-benthic coupling in the Magellan region is still extremely limited and offers many opportunities for future scientific research. The same holds true for the production of meroplanktonic larvae in the Southern Ocean. El zooplancton contribuye de diferentes maneras al acoplamiento pelago-béntico: El hundimiento de su material fecal representa un flujo de energía muy importante y las migraciones verticales de muchas especies así como la producción de larvas pelágicas por organismos bénticos son dos ejemplos de conexión entre ambos subsistemas. En la Antártida, se ha detectado que los flujos de partículas varían en magnitud y composición dentro de una región e incluso en el mismo sitio entre año y año. También hay diferencias a lo largo de la columna de agua siendo que, generalmente, los flujos cerca del fondo marino más allá de la plataforma continental no presentan la variación temporal medida en ambientes más someros. Comúnmente, a profundidades menores a 500 m, la característica más evidente es que más del 90% del total del flujo anual de par tículas ocurre durante un período corto de la temporada primavera-verano. Cerca del lecho marino este evento queda enmascarado debido a la resuspensión y el aporte lateral. El material fecal es uno de los constituyentes principales del flujo de material biogénico. Generalmente alcanza el valor máximo en Febrero, cuando el florecimiento temprano de fitoplancton se ha desarrollado. Sin embargo, los paquetes fecales son omnipresentes durante los meses del año en que hay luz suficiente para mantener la producción primaria. En este punto, se necesita intensificar la investigación para identificar la importancia de cada grupo taxonómico, por ejemplo, salpas, krill, copépodos y protozoarios, en el transporte de material orgánico al bentos y su participación en los ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno, fósforo y sílice. La adsorción de partículas es otro mecanismo importante en el control del desarrollo y la dinámica del acoplamiento pelago-béntico debido a la influencia que ejerce sobre la velocidad de hundimiento de las partículas y la utilización de la materia orgánica por los miembros de la comunidad microbiana en las capas superiores de la columna de agua. La adsorción de partículas en aguas someras también favorece la transferencia de material orgánico con buena calidad nutritiva al ambiente béntico. Paralelamente, los cañones submarinos aceleran y hacen más eficiente el transporte de energía al bentos del mar profundo. A mayor profundidad, la resuspensión de agregados y partículas individuales provenientes de ambientes someros puede constituir una fracción considerable del flujo de material biogénico “fresco”. Los paquetes fecales y la adsorción de partículas aumentan la velocidad original de hundimiento de partículas individuales y reducen su tiempo de residencia en la columna de agua, creando en ambientes someros alfombras ricas en material orgánico sobre el lecho marino. En el Océano Austral la transferencia rápida de material orgánico al fondo del mar es especialmente importante ya que permite la acumulación de material orgánico con alto contenido nutritivo que servirá para alimentar al bentos durante los meses de oscuridad gracias a la resuspensión constante por corrientes de marea. Varios factores controlan el flujo de partículas en el Océano Austral, por ejemplo, el tamaño y la composición de las proliferaciones de fitoplancton, las corrientes, la variación estacional y la profundidad y la extensión del área cubierta por hielo. Esta complejidad hace que, a pesar de muchos esfuerzos, aún quede mucho por estudiar para conocer completamente las rutas de este importante vínculo ecológico. Nuestro conocimiento del acoplamiento pelago-béntico en la región del Estrecho de Magallanes es aún extremadamente limitado por lo que este tema ofrece productivas oportunidades de investigación, lo mismo es válido para la producción de larvas meroplanctónicas en el Océano Austral.