The role of pelagic-benthic coupling in structuring littoral benthic communities at Terra Nova Bay (Ross Sea) and in the Straits of Magellan

• Published in: Scientia Marina
• Main Authors: Cattaneo-Vietti, Riccardo, Chiantore, Mariachiara, Misic, Cristina, Povero, Paolo, Fabiano, Mauro
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: Consejo Superior de Investigaciones Científicas 1999
• Subjects: Antarctica; Straits of Magellan; pelagic-benthic coupling; Antártica; Estrecho de Magallanes; acoplamiento pelágico-bentónico; Antarctic; Ross Sea; Terra Nova Bay; Magallanes; Estrecho; Antarc*; Antártida; Mar de Ross
• Online Access: https://scientiamarina.revistas.csic.es/index.php/scientiamarina/article/view/894; https://doi.org/10.3989/scimar.1999.63s1113

In Antarctic and peri-Antarctic regions, benthic communities are persistent in time and show high biomass and large numbers of individuals, mainly consisting of suspension and deposit feeders. In fact, apart from recruitment, the major factor structuring these communities is the high flow of organic matter from the pelagic domain to the bottom, representing an important energy source for the benthic organisms. The aim of this paper is to review, compile and compare the data from earlier investigations in Terra Nova Bay (Ross Sea) and the Straits of Magellan, in order to come to a more general conclusion about the role of the pelagic-benthic coupling in structuring littoral benthic communities in southern coastal areas. Few measurements of flux rates and the biochemical composition of the sinking particles occurring in Antarctic and peri-Antarctic shallow waters are available, but a compilation of our own data and others allows a comparison of these two systems. The different environmental conditions between Antarctica and the Straits of Magellan lead to differences in the origin of the particulate organic matter and in its biochemical composition, and consequently in the coupling between pelagic and benthic domains. At Terra Nova Bay the summer particulate matter shows a high labile fraction of a good food value: its flux has been evaluated at about 0.67 g m-2d-1. Conversely, the Straits of Magellan show multi-structured ecosystems where the quality and quantity of the organic matter flux towards the bottom change according to the local geomorphology and current dynamics. Moreover, the three-dimensional assemblages of suspension-feeders, so common in Antarctic shallow waters, seem to be absent in the Magellan area. In particular sponges, gorgonarians and bryozoans play a secondary role inside the Straits of Magellan, where polychaetes (60%) and molluscs (9-10%) are dominant on soft bottoms, and where they reach high values in density and biomass. Bivalves seem to play an important role in both regions: for instance, at Terra Nova Bay, the scallop Adamussium colbecki processes about 14 % of the total carbon flux, with an assimilation efficiency of 36 %. This scallop seems to be able to adapt its reproductive period and its trophic behaviour to the changes in the quality and quantity of the pelagic events. The pulsing trend of the vertical flux, which in a few weeks can reach the total annual input, produces significant changes in the physiology (growth, reproduction, spawning) and trophic behaviour of many benthic species, such as sponges and polychaetes. The study of the pelagic-benthic coupling could be essential in the evaluation of the trophic capacity and the environmental response around sites of sea-farming, which are an ever-growing activity in the Magellan area. En las regiones Antártica y periantártica, las comunidades bentónicas son persistentes en el tiempo y muestran altos valores de biomasa y número de individuos. Estas comunidades están constituídas, principalmente, por organismos suspensívoros y detritívoros. Aparte del reclutamiento, el factor más importante en estructurar estas comunidades es el flujo de materia orgánica desde la zona pelágica al bentos, lo que representa una importante fuente de energía para los organismos del fondo. No obstante la gran importancia de la producción primaria como suministro de alimento para las comunidades béntonicas litorales, la información sobre la tasa de flujo y la composición bioquímica del material que sedimenta es reducida. Muestreos rea lizados con trampas de sedimento han mostrado altos valores de flujo de materia orgánica caracterizado por una elevada presencia de paquetes fecales, particularmente importantes en el transporte de materia orgánica desde la zona fótica a las aguas profundas. En Bahía Terra Nova (Mar de Ross) la materia orgánica estival presenta una fracción lábil importante, un alto valor alimentario y un flujo que se evaluó en aproximadamente 0.67 g m-2d-1. Las diferentes condiciones ambientales de la Antártida y el Estrecho de Magallanes ocasionan diferencias en el origen y en la composición bioquímica de la materia orgánica particulada y, consecuentemente, en el acoplamiento entre los dominios pelágico y bentónico. El Estrecho de Magallanes, contrariamente a las observaciones hechas en la Antártida, muestra un sistema de flujo de materia orgánica hacia el fondo , debido a su geomorfología peculiar y a la dinámica de las corrientes. Por otra parte, los agrupamientos tridimensionales de suspensívoros, comunes en las aguas someras antárticas, parecen estar ausentes en el área del Estrecho de Magallanes. Particularmente esponjas, gorgonias y briozoos desempeñan un papel secundario en el interior del Estrecho de Magallanes, donde poliquetos (60%) y moluscos (9-10%) dominan en los fondos blandos, alcanzando altos valores de densidad y biomasa. Los bivalvos desempeñan un papel importante en ambas regiones: en la Bahía de Terra Nova, el pectínido Adamussium colbecki procesa aproximadamente el 14% del flujo total de carbono, con una eficiencia de asimilación del 36%. Este pectínido sería capaz de adaptar su periodo reproductivo y su estrategia trófica a los cambios en la calidad y la cantidad de materia orgánica. Los pulsos del flujo vertical, que en pocas semanas puede alcanzar el suministro total anual, producen cambios significativos en la fisiología (crecimiento, reproducción, freza) y en el comportamiento trófico de algunas especies bentónicas, como esponjas y poliquetos. Finalmente, el estudio del acoplamiento bentos-pélagos puede ser esencial en la evaluación de la capacidad trófica y la respuesta ambiental para la ubicación de zonas de cultivos marinos, actividad en continuo crecimiento en el área de Magallanes.