UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I TESIS DOCTORAL Análisis del crecimiento larvario en anchoa (Engraulis encrasicolus) y sardina (Sardina pilchardus) del Mediterráneo occidental MEMORIA PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTOR PRESENTADA POR José María Quintanilla Hervás Director Alberto García García Madrid, 2016 © José María Quintanilla Hervás, 2016 UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Departamento de Zoología y Antropología Física TESIS DOCTORAL Análisis del crecimiento larvario en anchoa (Engraulis encrasicolus) y sardina (Sardina pilchardus) del Mediterráneo Occidental MEMORIA PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTOR PRESENTADA POR José Mª Quintanilla Hervás Director Dr. Alberto García García Madrid, 2016 Universidad Complutense de Madrid Facultad de Biología Departamento de Zoología y Antropología Física Análisis del crecimiento larvario en anchoa (Engraulis encrasicolus) y sardina (Sardina pilchardus) del Mediterráneo Occidental Memoria presentada por el licenciado José Mª Quintanilla para optar al grado de Doctor en Ciencias Biológicas. Dirigida por el Dr. Alberto García García del Instituto Español de Oceanografía (IEO). Madrid, noviembre de 2015 El doctorando VºBº del director J.M. Quintanilla Hervás Alberto García García ÍNDICE PAG. CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN 1 1.1.- ÁREA DE ESTUDIO 3 1.1.1- MEDITERRÁNEO NOROCCIDENTAL 4 1.1.2- MEDITERRÁNEO SUROCCIDENTAL 5 1.2.- ESPECIES DE ESTUDIO 7 1.2.1.- CARACTERÍSTICAS GENERALES 7 1.2.2.- ANCHOA (ENGRAULIS ENCRASICOLUS) 9 1.2.3.- SARDINA (SARDINA PILCHARDUS) 10 1.3.- FASES LARVARIAS 11 1.3.1.- CARACTERÍSTICAS GENERALES 12 1.3.4.- IMPORTANCIA DEL ESTADO LARVARIO 13 1.4.- CRECIMIENTO LARVARIO 14 1.4.1.- MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE EDAD 16 1.5.- ECOLOGÍA TRÓFICA 22 1.6.- OBJETIVOS 25 CAPÍTULO 2: COMPARACIÓN DEL CRECIMIENTO Y COMPOSICIÓN BIOQUÍMICA DE LARVAS DE SARDINA EN TRES ÁREAS DEL MEDITERRÁNEO OCCIDENTAL 29 2.1.- RESUMEN 31 2.2.- INTRODUCCIÓN 32 2.3.- MATERIAL Y MÉTODOS 33 2.4.- RESULTADOS 35 2.5.- DISCUSIÓN 40 2.6.- BIBLIOGRAFÍA 42 CAPÍTULO 3: ESTUDIO COMBINADO DE LA VARIABILIDAD DEL CRECIMIENTO LARVARIO Y LA HUELLA ISOTÓPICA DE NITRÓGENO Y CARBONO EN LARVAS DE SARDINA 45 3.1.- RESUMEN 47 3.2.- INTRODUCCIÓN 47 3.3.- MATERIAL Y MÉTODOS 49 3.4.- RESULTADOS 51 3.5.- DISCUSIÓN 56 3.6.- BIBLIOGRAFÍA 62 CAPÍTULO 4: INFLUENCIA DE LAS INTERACCIONES TRÓFICAS EN EL PATRÓN DE CRECIMIENTO DIARIO DE LARVAS DE ANCHOA DEL MEDITERRÁNEO OCCIDENTAL 67 4.1.- RESUMEN 69 4.2.- INTRODUCCIÓN 69 4.3.- MATERIAL Y MÉTODOS 71 4.4.- RESULTADOS 73 4.5.- DISCUSIÓN 75 4.6.- BIBLIOGRAFÍA 79 CAPÍTULO 5: MÉTODO SEMIAUTOMÁTICO DE ESTIMACIÓN DE EDAD EN POBLACIONES LARVARIAS BASADO EN MODELOS DE FUNCIONES DISCRIMINANTES 83 5.1.- RESUMEN 85 5.2.- INTRODUCCIÓN 85 5.3.- MATERIAL Y MÉTODOS 86 5.4.- RESULTADOS 86 5.5.- DISCUSIÓN 87 5.6.- BIBLIOGRAFÍA 90 CAPÍTULO 6: DISCUSIÓN 91 6.1.- CRECIMIENTO LARVARIO 95 6.2.- FACTORES AMBIENTALES 99 6.3.- BIOMETRÍA DE LOS OTOLITOS 102 6.4.- FACTORES DE CONDICIÓN 104 6.5.- ECOLOGÍA TRÓFICA 106 6.6.- MODELOS DE ESTIMACIÓN DE EDAD 113 CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES 119 CAPÍTULO 8: INVESTIGACIONES FUTURAS 123 CAPÍTULO 9: BIBLIOGRAFÍA 127 CAPÍTULO 10: RESUMEN 163 1 CAPÍTULO 1 Introducción 2 Capítulo 1 Introducción 3 1.1.- ÁREA DE ESTUDIO El Mediterráneo es un mar casi cerrado conectado con el Océano Atlántico por el Estrecho de Gibraltar, con el Mar Negro por el Estrecho del Bósforo y a través del Canal de Suez con el Mar Rojo. Su profundidad media es de 1500 m, con un máximo de 5121 m en la fosa helénica (Rodríguez 1982). Todo el Mediterráneo representa una cuenca de concentración lo que implica que la evaporación supera la suma de la precipitación y los aportes fluviales. Este déficit hídrico se compensa por la entrada de aguas superficiales Atlánticas a través del estrecho de Gibraltar. La cuenca Mediterránea se encuentra dividida en dos por el Canal de Sicilia: la sub-cuenca oriental y la sub-occidental (Menna & Poulain 2010). En términos generales, el Mediterráneo es considerado un mar oligotrófico (Margalef 1985, Estrada 1996). Sin embargo, existen zonas en las que los procesos de enriquecimiento originan un gran aumento en la producción primaria durante determinadas épocas del año (Estrada 1985, Morel & Andre 1991). Estas áreas tienen una importante relevancia pesquera ya que son seleccionadas como zonas de puesta (Coombs et al. 1997, 2003, Agostini 2000, Sabatés et al. 2001) y se caracterizan por la presencia de procesos físicos de enriquecimiento, retención y concentración que los convierten en hábitats esenciales para la reproducción de numerosas especies (Bakun 1996). Dentro del mar Mediterráneo, el Mar Catalán y el Mar de Alborán constituyen dos ejemplos de estos hábitats esenciales para las especies de pequeños pelágicos (Agostini & Bakun 2002). Capítulo 1 Introducción 4 1.1.1.- Mediterráneo Noroccidental La región del Mar Catalán es una de las zonas más importantes en cuanto de desove de pequeños pelágicos (Palomera 1992, García & Palomera 1996, Olivar et al. 2001) caracterizada por una extensa plataforma compuesta principalmente por sedimentos finos y aguas ricas en nutrientes provenientes del Delta del río Ebro que favorecen la producción primaria y, en consecuencia, la disponibilidad de alimento para el desarrollo de las larvas de numerosas especies (Palomera et al. 2007). Asimismo, sus características batimétricas como la extensión en profundidad de la plataforma, originan fenómenos de afloramiento (Font et al. 1990) por los que se produce el ascenso de aguas frías y ricas en nutrientes desde el fondo marino a la superficie. El patrón de circulación hidrográfico en esta zona está dominado por la corriente que circula a lo largo de la costa en dirección suroeste (Fig. 1; Castellón et al. 1990) condicionada por dos frentes: el frente de Catalán situado sobre el talud peninsular (separa aguas menos salinas influenciadas por el agua Atlántica y los aportes fluviales de las aguas de mar abierto) y el frente Balear localizado sobre el talúd insular. Junto con los aportes fluviales y los procesos de meso-escala, otro fenómeno de fertilización de las capas superficiales en esta zona es debido a los de vientos de componentes noroeste que originan afloramientos costeros en la desembocadura del Ebro (Millot 1990, Estrada 1996, Salat et al. 2002, Lloret et al. 2004). Capítulo 1 Introducción 5 La inestabilidad del flujo de la corriente dominante condiciona la formación de estructuras de meso-escala (Rubio et al. 2005), lo que asociado a la variabilidad tanto de los aportes fluviales como de los vientos (Salat 1996) provoca importantes diferencias estacionales e interanuales en los procesos de enriquecimiento y, en consecuencia, en disponibilidad de alimento en esta área. 1.1.2.- Mediterráneo Suroccidental En el Mar de Alborán se produce el intercambio de masas de agua entre en Océano Atlántico y el Mar Mediterráneo a través del Estrecho de Gibraltar (Lacombe & Richez 1982, Bryden et al. 1994) que condiciona el patón de circulación de la zona. La corriente Atlántica entra hacia el este en las capas superficiales mientras las aguas mediterráneas salen hacia el Atlántico en profundidad (Fig. 2). En términos generales, las aguas atlánticas se caracterizan por ser más templadas, menos salinas y con un menor contenido Fig 1.- Mapa de las principales corrientes en el Mar Mediterráneo (Menna & Poulain 2010) Capítulo 1 Introducción 6 en nutrientes en comparación con las mediterráneas (Coste et al. 1988, Minas et al. 1991, Gómez et al. 2000). La corriente superficial Atlántica provoca la formación de estructuras de mesoescala (Chenney & Doblar 1982, Parrilla & Kinder 1987, Tintoré et al. 1991) que ejercen una importante influencia sobre la plataforma de las costas del Mar de Alborán. El flujo de agua entrante produce un sistema de dos giros anticiclónicos que ocupan casi la totalidad de la cuenca y provoca la formación de un frente geostrófico en el sector noroccidental (Fig. 3, Minas et al. 1991, Sarhan et al. 2000) que origina un afloramiento de aguas saladas y ricas en nutrientes que aumenta la presencia del fitoplancton y el zooplancton (Mercado et al. 2007). Este patrón de circulación es variable según el flujo entrante (Cheney & Doblar 1982) que tiene una componente estacional (Vargas-Yánez et al. 2002) Fig 2.- Entrada de agua Atlántica a través del Estrecho de Gibraltar (Fuente: http://retosterricolas.blogspot.com/2011). Capítulo 1 Introducción 7 con un máximo en el periodo estival y el mínimo durante el invierno (Ovchinnikov 1974, García Lafuente et al. 2002). Además, la variabilidad en la producción primaria de esta zona también se encuentra bajo la influencia de la duración e intensidad de los episodios de vientos (Arévalo & García Lafuente 1983, Cano & García Lafuente 1991) siendo, por ejemplo, los de componentes norte y/o noroeste responsables de los afloramientos costeros en la costa norte del Mar de Alborán. 1.2.- ESPECIES DE ESTUDIO 1.2.1.- Características generales La anchoa (Engraulis encrasicolus) y la sardina (Sardina pilchardus) son las especies de pequeños pelágicos más importantes en las costas del Mediterráneo occidental (Lleonart & Maynou 2003). Las capturas de este grupo de especies tiene un valor comercial fundamental ya que son las más pescadas Fig 3.- Sistema de giros anticiclónicos en el mar de Alborán (Fuente: http://www. alnilam.com.es /spanish/alboran/fisica.php). http://www.alnilam.com.es/ http://www.alnilam.com.es/ Capítulo 1 Introducción 8 en términos de biomasa (Palomera et al. 2007), representando más del 25% del total de capturas mundiales y más del 50% de las correspondientes al Mar Mediterráneo (Whitehead et al. 1988). Ambas especies pertenecen a la familia de los clupeidos compuesta por especies de hábitos pelágicos y vida corta con un comportamiento gregario que hace que se agrupen en densos cardúmenes asociados a sistemas de corrientes y zonas de afloramiento costero (Palomera 1989, 1992, García & Palomera 1996). En términos generales, presentan edades tempranas de primera madurez así como elevadas tasas de crecimiento y mortalidad. Para asegurar su supervivencia y contribución al stock de adultos, desovan intermitentemente (ponedores parciales) en numerosas tandas durante una prolongada época de puesta (Alheit 1988). Estas especies son muy vulnerables a los cambios ambientales (Coll et al. 2008) y constituyen una parte importante de la dieta de otras especies pelágicas, demersales y apicales (Coll et al. 2006, Palomera et al. 2007, Navarro et al. 2009). Por tanto, las poblaciones de pequeños pelágicos son componentes esenciales de los sistemas marinos tanto por la importancia que representa su biomasa en los niveles intermedios de la cadena trófica (Palomera et al. 2007) como por su influencia en la transferencia de energía desde los niveles tróficos más bajos (plancton) a los grandes predadores (peces, aves y mamíferos marinos) (Bakun 1996, Cury et al. 2000). De este modo, las variaciones que sufren dichas poblaciones influyen sobre los niveles tróficos inferiores (control top-down sobre sus presas (fundamentalmente meso-zooplancton) y superiores (control bottom-up sobre sus depredadores) (Cury et al. 2000, Bakun 2006) Capítulo 1 Introducción 9 constituyendo los denominados ecosistemas cintura de avispa ("wasp-waist") (Rice 1995, Bakun 1996). Las zonas del nor y suroccidentales del Mar Mediterráneo tienen importantes diferencias hidroclimáticas que determinan las características de estos ecosistemas (García & Palomera 1996, Bakun & Agostini 2001, Agostini & Bakun 2002) y provocan que, desde un punto de vista del asesoramiento pesquero, ambas regiones sean consideradas áreas geográficas estadísticamente independientes (GSA6 y GSA1 respectivamente, FAO2006) y que las poblaciones de anchoa y sardina que se distribuyen en la región más septentrional de las costas mediterráneas españolas (Mediterráneo noroccidental) y el Mar de Alborán (Mediterráneo suroccidental) sean consideradas como subpoblaciones de la misma especie (Riveiro et al. 2011, Ramón & Castro 1997, Tugores et al. 2010, Giannoulaki et al. 2013). 1.2.2.- Anchoa (Engraulis encrasicolus) La anchoa europea se distribuye por todo el Mediterráneo, en la costa atlántica de Europa y África (desde el sur de Noruega hasta Sudáfrica) y está también presente en el Mar Negro y el Mar de Azov (Abad et al. 1998). Fig 4.- Área de distribución de Engraulis encrasicolus (Fuente: www.aquamaps.org) Capítulo 1 Introducción 10 En el Mediterráneo occidental, la anchoa representa la especie de pequeño pelágico de mayor valor comercial (García et al. 2003) con una época de puesta que se extiende desde principios de primavera (Marzo-Abril) hasta principios de otoño (Septiembre-Octubre) con un pico de puesta en verano entre los meses de Junio y Julio, cuando las aguas superficiales alcanzan temperaturas entre los 15ºC y los 22ºC (Palomera 1989, Giráldez & Abad 1995). 1.2.3.- Sardina (Sardina pilchardus) El área de distribución de la sardina se extiende entre las isotermas de superficie de 10 ºC a 20 ºC (Wyatt 1985), siendo abundante en las costas orientales del Atlántico Norte y extendiéndose desde Senegal hasta Islandia, incluyendo las Islas Azores, Canarias y Madeira. También abunda en el Mediterráneo occidental y en el mar Adriático, siendo menos común en el Mediterráneo oriental, mar Egeo, mar de Mármara y mar Negro, (Whitehead 1981, 1985, 1990, González 2007). Fig 5.- Área de distribución de Sardina pilchardus (Fuente: www.aquamaps.org) Capítulo 1 Introducción 11 La sardina es el pequeño pelágico más abundante en las costas mediterráneas occidentales y, aunque se distribuye a lo largo de toda la plataforma de las costas españolas, las áreas de mayor concentración son el Mar Catalán y el Mar de Alborán (Abad et al. 1998) Su periodo de puesta que se prolonga desde otoño a primavera con un pico de puesta en invierno (Enero-Febrero) (Gómez-Larrañeta 1960, Rodríguez 1990, Palomera & Olivar 1996, Olivar et al. 2001, 2003) cuando la temperatura superficial desciende por debajo de los 20ºC. 1.3.- FASES LARVARIAS Durante las primeras etapas de su desarrollo, las especies de pequeños pelágicos forman parte del ictioplancton, que representa la fracción zooplanctónica compuesta por los huevos y larvas que se desarrollan en el entorno planctónico (Ahlstrom & Moser 1976). El periodo larvario se extiende desde el momento de la eclosión del huevo hasta el estado juvenil (Blaxter 1969), cuando la larva adquiere la apariencia de un pequeño adulto. La larva recién eclosionada (larva lecitotrófica) cuenta con una reserva alimenticia compuesta por un saco vitelino que, en un periodo de tiempo variable en función de la temperatura, es reabsorbido y la larva para pasar a depender de la captura de presas de su entorno para poder sobrevivir. El estado larvario se caracteriza por modificaciones progresivas a lo largo del crecimiento en el desarrollo de los órganos, la localización e Capítulo 1 Introducción 12 intensidad de los pigmentos y en la diferenciación de las aletas (ICES 2014 - WKIDCLUB). 1.3.1.- Características generales Las larvas de anchoa y sardina presentan una serie de características propias de la familia de los clupeidos que permiten su identificación entre las que destacan la forma tubular del cuerpo, el número de miómeros en el tronco, el número de radios de las aletas y la variación de la proporción corporal durante el desarrollo y (ICES 2014 -WKIDCLUB). Las larvas de anchoa presentan una talla de eclosión entre 3.0-4.0 mm, el saco vitelino es reabsorbido a una talla de 5 mm y la flexión del urostilo se produce entre los 9.0-10.0 mm. Se contabilizan entre 44 - 47 miómeros en el tronco, la formación de la aleta comienza a los 6 mm y la de la vejiga natatoria a los 11 mm. (Ré & Meneses 2009). a b Fig 6.- Estadios larvarios anchoa (a) y sardina (b) (Ré & Meneses 2009) Capítulo 1 Introducción 13 Las larvas de sardina eclosionan con una talla entre 3.2-4.0 mm, completan la absorción del saco vitelino entre los 4.0 y 5.5 mm y el paso del estado de pre a post-flexión se da entre los 10-12.5 mm. Presentan un total de entre 36-41 miómeros preanales, la aleta dorsal comienza su formación a los 7.5 mm. y la vejiga natatoria a los 10 mm. (Ré & Meneses 2009) Las principales características para la diferenciación taxonómica entre ambas especies a nivel macroscópico se basan en la disposición de las aletas dorsal y anal junto con la longitud y la localización de la cloaca. En las larvas de sardina el final de aleta dorsal y el comienzo de la anal no se superponen y presentan un largo tubo digestivo que desemboca en una cloaca próxima a la aleta caudal. En cambio, la aleta dorsal y anal en las larvas de anchoa solapan, la longitud del tubo digestivo es notablemente más corta y la cloaca se sitúa más adelantada que en las larvas de sardina. 1.3.2.- Importancia del estado larvario Teniendo en consideración todo su ciclo vital, la fase larvaria representa el periodo en el que las especies sufren las mayores tasas de mortalidad, lo que tiene efectos drásticos sobre el reclutamiento de las especies (Houde 1987) ya que menos del 0.1% del total de larvas llegan a completar su desarrollo hasta el estado juvenil (Houde 1989a). Los pequeños pelágicos sufren grandes fluctuaciones interanuales en el reclutamiento que afectan directamente al tamaño de sus poblaciones (Kawasaki 1991, Wyatt & Larrañeta 1988) donde la supervivencia de las fases larvarias juega un papel fundamental (May 1974, Bailey & Houde 1989, Munuera 2006). Capítulo 1 Introducción 14 La supervivencia larvaria está íntimamente asociada con el potencial de crecimiento como queda reflejado en la hipótesis de “growth-mortality” postulada por Anderson (1988). Las bases funcionales de esta hipótesis fueron expuestas por Hare & Cowen (1997) proponiendo tres conceptos interrelacionados durante el desarrollo larvario: “bigger is better” (Miller et al. 1988, Legget & DeBlois 1994), “growth rate” (Ware 1975, Sheperd & Cushing 1980) y “stage duration” (Chambers & Legget 1987, Houde 1987). Según estas hipótesis, individuos de mayor tamaño son menos vulnerables a la depredación y, por tanto, larvas más grandes para una determinada edad tienen una mayor tasa de supervivencia (Miller et al. 1988). Además, como la mortalidad es dependiente de la talla (Hare & Cowen 1997), aquellas larvas con mayores tasas de crecimiento acortarían el periodo de alta mortalidad larvario (Ware 1975, Sheperd & Cushing 1980, Chambers & Leggett 1987, Houde 1987) aumentando sus probabilidades de supervivencia. Por tanto, un crecimiento rápido reduciría el impacto de los predadores sobre las presas y su tiempo de exposición a una ventana de vulnerabilidad (Beyer 1989, Pepin 1989, 1991) en comparación con los de crecimiento más lento. 1.4.- CRECIMIENTO LARVARIO En términos generales, el crecimiento se define como el desarrollo de un organismo o el aumento de tamaño de una célula, órgano o ser vivo a lo largo del tiempo. Una de las principales características del crecimiento es su gran plasticidad, que hace que sea muy variable en función de diversos factores entre los que destacan la herencia genética y, sobre todo, los factores Capítulo 1 Introducción 15 ambientales como la temperatura o la disponibilidad de alimento (Buckley 1984, Heath 1992, Rilling & Houde 1999, Jobling 2002). En el ámbito biológico, y más concretamente en referencia a la fase larvaria de los peces, podemos definir el crecimiento como un indicador de los procesos fisiológicos resultado del cociente entre la energía invertida en la osmoregulación, la disipada por fricción en el metabolismo y/o la locomoción frente a la energía ingerida, digerida y asimilada (Govoni 2005). Los principales factores de mortalidad durante esta fase crítica del desarrollo son la inanición y la depredación (Bailey & Houde 1989, Legget & DeBlois 1994). La mortalidad debida a la inanición afecta principalmente durante un corto periodo a los individuos de menor tamaño mientras que la depredación afecta durante todas las fases del desarrollo y supone la principal fuente de mortalidad en las larvas de peces (Cushing 1974, Hunter 1981, 1984). Larvas más grandes han presentado mayor tolerancia a la inanición y mayor capacidad para escapar de depredadores en comparación con larvas de menor tamaño (Miller et al. 1988, Bailey & Houde 1989), numerosos estudios de campo han demostrado que individuos de mayor tamaño presentan mejor supervivencia hasta el estado juvenil (Post & Pankevicius 1987, Henderson & Cass 1991, Meekan & Fortier 1996, Hare & Cowen 1997) y que las larvas de crecimiento más rápido son favorecidas frente a las de crecimiento lento (Rosenberg & Haugen 1982, Folkvord & Hunter 1986, Rice et al. 1987, Hovenkamp 1992, Meekan & Fortier 1996, Searcy & Spounaugle 2001, Takasuka et al. 2003, Takahashi & Watanabe 2004). Capítulo 1 Introducción 16 En consecuencia, el estudio y la comprensión de los patrones de crecimiento durante los primeros estadios de las especies representa un componente esencial de las ciencias pesqueras (Gerard & Malca 2011) ya que juegan un papel determinante en la supervivencia larvaria de numerosas especies (Post & Prankevicius 1987, West & Larkin 1987, Hovenkamp 1992, Rilling & Houde 1999, Wilson & Meekan 2002) y pequeños cambios en estas tasas de crecimiento pueden provocar cambios drásticos en el reclutamiento (Houde 1987). 1.4.1.- Métodos de estimación de edad Los estudios de asignación de edad resultan esenciales para la compresión de características fundamentales de las especies y poblaciones de peces (tales como su esperanza de vida, la edad a la que pasan a formar parte del reclutamiento, su edad de madurez sexual o sus tasas de crecimiento y mortalidad) así como de su estructura y dinámica demográfica (Pontual et al. 2002). La importancia de estos estudios queda patente en el hecho de que, cada año, es estimada la edad de más de un millón de peces (Campana & Thorrold 2001) El método de estimación de edad más empleado es la observación de un patrón de anillos que aparecen en distintas estructuras duras o calcificadas de los peces (Campana & Neilson 1985). Estos patrones se originan por cambios metabólicos que producen alteraciones en la proporción de materia orgánica e inorgánica depositada en algunos tejidos calcificados. Las fluctuaciones periódicas de estos procesos se reflejan en la formación de Capítulo 1 Introducción 17 anillos en dichas piezas duras (Wright et al. 2002) y el recuento de estos anillos en muchas especies permite determinar su edad. La disciplina encargada del estudio de las piezas calcificadas y su relación con el tiempo es la esclerocronología, que ha demostrado ser capaz de facilitar información muy valiosa sobre la edad de los organismos en distintos campos y, particularmente, en el ámbito de la biología pesquera y la ecología marina (Piñeiro 2011). En los peces aparecen varias estructuras calcificadas como las escamas, las vértebras, los huesos operculares, los radios de las aletas o los otolitos que presentan incrementos periódicos de crecimiento que permiten la determinación de edades tanto a escala anual como diaria (Morales-Nin et al. 1998, Campana & Neilson 1985, Campana 2001). Entre las piezas calcificadas de los peces, los otolitos representan las estructuras más fiables para la estimación de edad por análisis de su microestructura (Campana & Neilson 1985, Stevenson & Campana 1992, Secor et al. 1995, Campana 1999) al cumplir tres características: - Son las primeras piezas calcificadas que se forman, están presentes desde la eclosión y su crecimiento es continuo a lo largo de la vida del pez. Los incrementos diarios se deben a procesos endógenos circadianos (Campana & Jones 1992) por diferencias en el ciclo de deposición de la matriz proteica e inclusiones cristalinas (Victor 1991). - No sufren procesos de reabsorción durante el desarrollo (Thorrold & Hare 2002) ya que son acelulares y metabólicamente inertes, lo que Capítulo 1 Introducción 18 significa que cualquier elemento o compuesto depositado sobre su superficie durante el desarrollo es retenido desde el momento de su nacimiento hasta el de su muerte, lo que facilita un registro durante todas las fases del desarrollo de los peces (Campana & Neilson 1985). - Por último, y con una importancia esencial en el marco de esta tesis, son las únicas piezas duras que presentan estructuras diarias durante la fase larvaria (Campana & Jones 1992). Los otolitos de los peces son concreciones de carbonato cálcico (CaCO3) junto con otras sales inorgánicas sobre una matriz de origen proteico (Carlström 1963, Blacker 1969, Cermeño et al. 2006). Están divididos en tres pares de estructuras (Sagittae, Lapilli y Asterisci) situados en los canales semicirculares del oído interno de los peces teleósteos (Thorrold & Hare 2002) con una doble función auditiva y de orientación espacial (Grassé 1958, Lowenstein 1971, Harder 1975, Lagler et al. 1977, Popper & Platt 1993, Campana 1999, Ramcharitar et al. 2004). De los tres pares de otolitos, los Sagittae son los que presentan mayor variabilidad morfológica y mayor tamaño, razones que hacen que sean los más estudiados (Campana & Neilson 1985). En su composición elemental destacan el carbono (C), el oxígeno (O) y el calcio (Ca) (componentes del CaCO3) junto con otros elementos como el sodio (Na), estroncio (Sr), potasio (K), nitrógeno (N), cloro (Cl) o fósforo (P) a nivel menor (>100 p.p.m.) y otros como el magnesio (Mg), zinc (Zn) o aluminio (Al) como elementos traza (<100 p. p. m.) (Campana & Jones 1998). Capítulo 1 Introducción 19 El primero en descubrir anillos anuales de crecimiento fue Reibisch (1899) mientras que Pannella (1971) fue el primero en detectar estructuras con un ciclo de formación diaria (Campana 1999). El descubrimiento de un método para determinar la edad en larvas de peces a una escala temporal apropiada provocó el auge de la investigación e información acerca de la fase larvaria (Jones 1986, Campana 2001) e incrementó el número de estudios relacionados con la variabilidad en el crecimiento (Gutiérrez & Morales-Nin 1986), reclutamiento (Victor 1982) y la relación entre los parámetros ambientales y la supervivencia (Stevenson & Campana 1992). Debido a sus múltiples características y su dependencia de los factores ambientales (Morales-Nin 1987), los otolitos son una de las estructuras anatómicas más útiles y usadas en los peces, lo que hace que tengan múltiples aplicaciones prácticas (Pannella 1971, Morales-Nin & Panfili 2002). Además, sirven a su vez como registro de las variaciones en las condiciones Fig 7.- Localización de los otolitos en el oído interno de los peces (Retocado de Secor 1992). Capítulo 1 Introducción 20 ambientales y de los cambios fisiológicos a lo largo del desarrollo (Gerard & Malca 2011) ya que el tamaño de los incrementos está muy influenciado por la temperatura (Karakiri et al. 1989, Folkvord et al. 2000, Pavlov et al. 2000, Otterlei et al. 2002) y un mayor crecimiento del otolito con incrementos de mayor tamaño son indicadores de un mayor potencial de crecimiento (García et al. 2007). La exactitud de cualquier técnica para la determinación de edad requiere un proceso de validación que podemos definir como la confirmación del significado temporal de un incremento (Wilson et al. 1983) y resulta requisito imprescindible para cada especie al llevar a cabo cualquier estudio de microestructura de otolitos (Campana & Neilson 1985). La deposición diaria de incrementos ha sido validada en otolitos tanto para larvas de anchoa (Aldanondo et al. 2008) como de sardina (Ré 1984, Alemany & Álvarez 1994) lo que justifica el análisis de la microestructura de sus otolitos para la determinación de su edad. Fig 8.- Patrón de crecimiento resaltando anillos diarios y subdiarios en otolitos de larva de sardina (autor: J.M. Quintanilla presentado en ICES -WKIMIAS2014) Capítulo 1 Introducción 21 Implicados en áreas de estudio tan diversas como la determinación de edad, ecología larvaria, diferenciación y dinámica de poblaciones o reconstrucción ambiental, queda clara la influencia y el amplio espectro de aplicación de los otolitos en el campo de la investigación de las ciencias pesqueras (Campana 2005). Los estudios de crecimiento larvario implican un alto coste tanto en tiempo como en capital humano (Bedford, 1983, Cardinale & Arrhenius 2004, Francis & Campana 2004) ya que requieren tanto un meticuloso proceso de extracción y montaje como la participación de personal cualificado para la obtención de resultados fiables en los procesos de lectura. Una de las mayores fuentes de error en los procesos de asignación de edad larvaria por análisis de la microestructura de sus otolitos es consecuencia del factor subjetivo inherente al proceso de lectura. Esta subjetividad, junto a las diferencias en el proceso de preparación de las muestras y la interpretación de las variaciones de los cambios periódicos en las estructuras calcificadas, son los factores responsables de las diferencias de interpretación entre los distintos lectores (Boehlert 1985, Campana & Moksness, 1991, Cardinale & Arrhenius 2004). Por tanto, la aplicación de un método de estimación de edad que disminuya los costes reduciendo a su vez el grado de subjetividad del proceso de lectura resultaría de gran interés en el ámbito de los estudios de crecimiento larvario. Capítulo 1 Introducción 22 1.5.- ECOLOGÍA TRÓFICA Las variaciones en las características tanto abióticas como bióticas del entorno en el que se desarrollan afectan las tasas de crecimiento de las larvas de peces (Pepin et al. 2015) siendo la disponibilidad de alimento uno de los factores más influyentes en el crecimiento larvario de las especies pelágicas (Hjort 1914). Según Cushing (1996), en las poblaciones de peces, la magnitud del reclutamiento queda determinada en algún momento entre las últimas fases del desarrollo larvario y las primeras fases juveniles. Esto implica que la variabilidad del reclutamiento depende principalmente de los procesos que afectan a la supervivencia durante el periodo larvario (Munuera 2006) y varios estudios (Tudela & Palomera 1997, Pepín & Dower, 2007, Catalán et al. 2010) han confirmado que la disponibilidad de alimento es un factor limitante para la supervivencia durante estas primeras fases del desarrollo. Así pues, la supervivencia de las larvas está condicionada por la abundancia de alimento entre el lugar de la puesta y en el que se desarrollan, de manera que la producción larvaria tiene que estar acoplada en el tiempo y en el espacio a la producción planctónica (Fig. 9, Cushing 1972,1990). En consecuencia, la descripción de la ecología trófica de las especies resulta crucial para entender su distribución, abundancia y función dentro del ecosistema (Costalago et al. 2012). Capítulo 1 Introducción 23 Varios estudios (Hobson et al. 1996, Abend & Smith 1997, Polunin et al. 2001) infieren que el análisis de isótopos estables del Carbono y del Nitrógeno supone una técnica muy útil para estudiar las relaciones tróficas en las redes alimentarias acuáticas ya que esta puede proporcionar una referencia de la alimentación asimilada por un organismo y la aplicación de estudios de análisis de isótopos estables (SIA) se utiliza en la actualidad para el estudio de la estructura de las redes tróficas y la trofodinámica en los ecosistemas marinos. A los átomos de un mismo elemento con diferente número de neutrones en su núcleo y, por lo tanto, diferente masa atómica se les denomina isótopos de ese elemento. Cada elemento está compuesto por una mezcla de isótopos con diferente abundancia, los cuales pueden ser estables o radioactivos. En la naturaleza, la composición en isótopos estables de los elementos H, C, N, O y S (hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno y azufre) está dominada por el Fig 9.-: Diagrama de la hipótesis “Match-mismatch” en Durant et al. 2007 Capítulo 1 Introducción 24 isótopo ligero que supone más del 95% del total de átomos, siendo el pesado mucho menos abundante. La notación más común de los isótopos es mA, donde el índice superior m es la masa atómica y A es el elemento. En la presente tesis, los sistemas isotópicos empleados para el análisis de las muestras obtenidas son los del carbono (13C/12C) y el nitrógeno (15N/14N). En la mayoría de los estudios, las composiciones isotópicas se expresan en notación delta (δ), siendo: δX= 1000 * (RX- Rstd)/ Rstd ‰ Donde Rx es la razón (cociente) entre el isótopo pesado o raro y el ligero o abundante (13C/12C, 15N/14N) en la muestra y Rstd la razón (cociente) entre el isótopo pesado o raro y el ligero o abundante (13C/12C, 15N/14N) en un patrón de referencia. El patrón de referencia para δ15N es el nitrógeno del aire y para δ13C, la Bellemnitella Americana, un fósil tomado de la formación Cretaceous Peedee (PDB) en South Carolina (USA). Internacionalmente se define que δ15Naire = 0 ‰ y que δ13CPDB = 0 ‰. Basándonos en estos patrones internacionales podemos interpretar que cuando una muestra tiene un valor de δ positivo está “enriquecida” en el isótopo pesado respecto al patrón y si el valor es negativo, esta “empobrecida” y su composición es más ligera que la del patrón (García- Tiscar 2009). Además del contenido total en C y N, a través de la relación C:N se puede evaluar el estado nutricional de las larvas ya que ambos elementos son los principales responsables de la síntesis de lípidos y proteínas Capítulo 1 Introducción 25 respectivamente (Checkley 1984, von Westernhagen et al. 1998, Coombs et al. 1999, Kloppmann et al. 2002, Yúfera et al. 1999). Los isótopos estables de nitrógeno (δ15N) de los consumidores se ven enriquecidos con respecto a sus presas (Yoshii 1999, Kaehler et al. 2000, Gurney et al. 2001, Fredriksen 2003, Post 2002, Vanderklift & Ponsard 2003) y la diferencia entre los valores de los predadores y las presas es considerada como el enriquecimiento isotópico que se utiliza para calcular la posición trófica de los organismos dentro de las redes tróficas de cada ecosistema (Hobson & Welch 1992, van der Zanden et al. 2000, Post 2002). Asimismo, los de carbono (δ13C) están relacionados con la producción primaria y es utilizado para determinar el origen de la fuente de carbono de las presas consumidas (Peterson & Fry 1987, France & Peters 1997, van der Zanden et al. 1999, Pinnegar & Polunin 2000). A pesar de su utilidad en el estudio de la ecología trófica de las especies, la aplicación de los análisis de los isótopos estables durante las fases larvarias de las especies es aún escasa (Bode et al. 2007, Pepin & Dower 2007, Costalago et al. 2012, Laiz-Carrión 2013, Laiz-Carrión 2015). 1.6.- OBJETIVOS El objetivo general de esta tesis doctoral es el estudio de la variabilidad del crecimiento larvario de distintas poblaciones de anchoa (Engraulis encrasicolus) y sardina (Sardina pilchardus). En base al objetivo general, se plantearon los siguientes objetivos específicos: Capítulo 1 Introducción 26 - Análisis de la influencia de los factores ambientales en el crecimiento y condición larvaria de larvas de sardina: estudio comparativo del crecimiento diario y su composición bioquímica entre larvas de sardina de tres zonas del Mediterráneo occidental (Ebro, Almería y Málaga) en relación con la temperatura, salinidad y disponibilidad de alimento. (Capítulo 2: García A, Cortés D, Ramirez T, Guisande C, Quintanilla J, Alemany F, Rodriguez JM, Álvarez JP, Carpena A (2006) Field comparison of sardine post-flexion larval growth and biochemical composition from three sites in the W Mediterranean (Ebro river coast, bays of Almería and Málaga). Sci. Mar. 70(S2):79-91). - Determinación la influencia del comportamiento trófico en el crecimiento de larvas de sardina: estudio conjunto de crecimiento diario y composición en isótopos estables de larvas de sardina capturadas en un único arrastre en el Mar de Alborán para examinar la relación entre las diferencias somáticas y las variaciones tróficas a nivel intra-poblacional. (Capítulo 3: Laiz- Carrión R, Quintanilla JM, Mercado JM, García A (2011) Combined study of daily growth variability and nitrogen-carbon isotopic signature analysis of schooling Sardina pilchardus larvae. J. Fish Biol. 79:869-914) - Evaluación de la influencia de los factores ambientales y el comportamiento trófico en el crecimiento de larvas de anchoa: análisis de la relación entre el crecimiento diario, la biometría de los otolitos, los isótopos estables tanto de las larvas como de su fuente de alimento junto con la temperatura y salinidad en dos poblaciones de larvas de anchoa del Mediterráneo occidental (Mar Catalán y Mar de Alborán) desde una perspectiva tanto intra como inter-poblacional (Capítulo 4: Quintanilla JM, Laiz-Carrión R, Uriarte A., García A (2015) Influence of trophic pathways on daily growth Capítulo 1 Introducción 27 patterns of western Mediterranean anchovy Engraulis encrasicolus larvae. Mar. Ecol. Prog.Ser. 531: 263-275). - Optimización de la metodológica en la estimación de edades larvarias: propuesta de un modelo predictivo basado en el análisis de funciones discriminantes que permita estimar de la edad con altos porcentajes de acierto a partir de los valores somáticos y biométricos de los otolitos de las larvas (Capítulo 5: Quintanilla JM, Quintanilla LF, García A (2014) A semi-automated method for daily age estimation in larval populations by discriminant function models.Fish.Res.157:7-12). 28 29 CAPÍTULO 2 Comparación del crecimiento y composición bioquímica de larvas de sardina en tres áreas del Mediterráneo occidental 30 Capítulo 2 31 http://scimar.icm.csic.es/scimar/index.php/secId/6/IdArt/192/ 44 45 CAPÍTULO 3 Estudio combinado de la variabilidad del crecimiento larvario y la huella isotópica de Nitrógeno y Carbono en larvas de sardina 46 Capítulo 3 47 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21967580 66 67 CAPÍTULO 4 Influencia de las interacciones tróficas en el patrón de crecimiento diario de larvas de anchoa del Mediterráneo occidental 68 Capítulo 4 69 http://www.int-res.com/abstracts/meps/v531/p263-275/ 82 83 CAPÍTULO 5 Método semiautomático de estimación de edad en poblaciones larvarias basado en modelos de funciones discriminantes 84 Capítulo 5 85 ww.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165783614000940 91 CAPÍTULO 6 Discusión 92 Capítulo 6 Discusión 93 La mayoría de especies de pequeños pelágicos, y en particular la sardina y la anchoa, sufren importantes variaciones interanuales en la abundancia de sus poblaciones (Lluch-Belda et al. 1989, Schwartzlose et al.1999, Chavez et al. 2003, Martín et al. 2012, Petitgas et al. 2012, Garrido & van der Lingen 2104). La abundancia y viabilidad de las poblaciones de sardina y anchoa a lo largo del tiempo dependen de la variabilidad en su reclutamiento (Peck et al. 2012), es decir, del número de individuos que cada año se incorporan a la fracción reproductora de la población (Myers 2002). Tanto en anchoa como en sardina, al igual que en otros teleósteos, las primeras fases del desarrollo representan el periodo en el que se ven sometidas a las mayores tasas de mortalidad a lo largo de todo su ciclo vital (McGurk 1986) y provocan que casi la totalidad de la puesta no sobreviva al primer año de vida (Houde 1987) lo que tiene una influencia decisiva en el reclutamiento. En consecuencia, gran parte del éxito en el reclutamiento puede ser atribuido a los factores que determinan cambios en la incidencia de la mortalidad durante estas primeras etapas del desarrollo (Blaxter & Hunter 1982, Houde & Hoyt 1987, Cushing & Horwood 1994) por encima de los efectos derivados de la mortalidad provocada por la presión pesquera (Cingolani et al. 1996, Sharp & McLain 1993, Southward et al. 1998). Durante estas primeras etapas, la supervivencia de los estadios larvarios juega un papel fundamental (May 1974, Bailey & Houde 1989, Munuera 2006) ya que representa un cuello de botella (Anderson 1988, Legget & Deblois 1994, Houde 2008) en el que se produce una drástica reducción en el número de individuos. En este sentido, la variabilidad en la proporción de individuos Capítulo 6 Discusión 94 capaces de sobrevivir desde el momento de la eclosión hasta alcanzar el estado adulto determina la fuerza del reclutamiento. Por tanto, la identificación de las principales causas de mortalidad durante las fases larvarias resulta fundamental en la comprensión y la capacidad para predecir el éxito en el reclutamiento de estas especies (Caldeira et al. 2014). Los principales factores responsables de las altas tasas de mortalidad larvaria son debidos a procesos de inanición y depredación (Anderson 1988, Bailey & Houde 1989, Leggett & DeBlois 1994, Peck & Hufnaugl 2012). La inanición tiene su máxima influencia durante un corto espacio de tiempo denominado como “periodo crítico” (Hjort 1914,1926) una vez que la larva ha agotado sus reservas vitelinas y su supervivencia depende de su capacidad para alimentarse de manera exógena. Por otro lado, la mortalidad por depredación actúa durante un periodo de tiempo más prolongado (Cushing 1990) lo que hace que sea considerada como la principal causa de mortalidad durante las fases larvarias (Bailey & Houde 1989, Fortier & Villeneuve 1996, Takasuka et al. 2004, Houde 2008). En consecuencia, el estudio de los procesos que limitan la influencia de estos factores sobre las poblaciones larvarias y condicionan su éxito en el reclutamiento resulta fundamental (Houde 2008) el ámbito de la ecología larvaria. Capítulo 6 Discusión 95 6.1.- Crecimiento larvario La relación entre el crecimiento y la supervivencia ha sido un tema de estudio esencial durante los últimos años desde que se demostró que pequeñas variaciones de las tasas de crecimiento durante las fases larvarias pueden originar alteraciones decisivas en el reclutamiento de las especies (Houde 1987, 1989a). Según la hipótesis de Anderson (1988), las poblaciones larvarias con mayores tasas de crecimiento originan individuos más grandes con menor tasa de mortalidad que los más pequeños (Miller et al. 1988) que acortarían su fase larvaria y, por tanto, su exposición a una ventana de máxima depredación, lo que aumentaría sus probabilidades de supervivencia (Folkvord & Hunter 1986). Esta hipótesis ha sido comprobada en numerosas especies tanto por estudios de campo (Healey 1982, Post & Prankevicius 1987, West & Larkin 1987, Campana 1996, Meekan & Fortier 1996, Hare & Cowen 1997, Miller et al. 1988, Hovenkamp 1992, Sirois & Dodson 2000, Searcy & Sponaugle 2001, Wilson & Meekan 2002, Allain et al. 2003, Baumann et al. 2003, Oozeki et al. 2003, Tanaka et al. 2006, Robert et al. 2007) experimentos de laboratorio (Rosenberg & Haugen 1982) y estudios de simulación (Rice et al. 1993). Asimismo, diversos estudios han determinado como las tasas de crecimiento determinan la supervivencia larvaria de las especies de pequeños pelágicos, y más concretamente, de la anchoa y la sardina (Allain et al. 2003, Takasuka et al. 2003, García et al 2003, Takahashi & Watanabe 2004, Alemany et al. 2006, Takasuka & Aoki 2006, Palomera et al. 2007, García et al. 2007, La Mesa et al. 2009). Capítulo 6 Discusión 96 Por consiguiente, si las tasas de crecimiento son responsables de la variabilidad en la supervivencia larvaria, dichas tasas deben de tener una incidencia decisiva sobre los principales factores que provocan su mortalidad. Desde el punto de vista del crecimiento, la mortalidad es dependiente de la talla (Luecke et al.1990, Takasuka et al. 2003) particularmente en los rangos de talla en lo que se encuentra comprendido el ictioplancton (Peterson & Wroblewski 1984, McGurk 1986). Es más, experimentos de laboratorio han demostrado como, independientemente de la especia predadora, la vulnerabilidad del ictioplancton es máxima cuando las larvas presentan el 10% de la talla del depredador (Paradis et al. 1996). En consecuencia, si la vulnerabilidad de las presas desciende con la talla (Bailey & Houde 1989, Arim et al. 2011) aquellas larvas con crecimientos más rápidos alcanzarían antes mayores tallas lo aumentaría sus probabilidades de supervivencia (Chambers & Leggett 1987, Houde 1989b) al reducir su mortalidad por depredación. Asimismo, un crecimiento rápido mejora su capacidad para escapar de depredadores en comparación con larvas de menor tamaño (Miller et al. 1988, Bailey & Houde 1989, Chick & van Den Avyle 2000). Además, larvas de mayor tamaño presentan mayor tolerancia a la inanición al tener con una mayor capacidad para alimentarse en comparación con larvas más pequeñas (Hunter 1972, Folkvord et al. 1997, Pitchford & Brindley 2001). Las conclusiones de estos estudios reflejan el hecho de que la mortalidad no ocurre al azar, sino que se eliminan de manera selectiva a los individuos más pequeños y con menor tasa de crecimiento dentro de cada cohorte (Takasuka et al. 2003, Meekan et al. 2006). Capítulo 6 Discusión 97 Según los resultados de nuestros análisis interpoblacionales a través del análisis de la microestructura de sus otolitos para la asignación de edad, las larvas de sardina capturadas en la zona de influencia del río Ebro presentan un crecimiento significativamente mayor tanto en talla como en peso en comparación con las larvas del Mar de Alborán (Capítulo 2; Fig 4). Por el contrario, en el caso de las larvas de anchoa, son las del Mar de Alborán las que presentan un mayor crecimiento en talla en comparación con las larvas del Mediterráneo occidental pero, en este caso, no se detectan diferencias en el peso por clase de edad (Capítulo 4; Fig 3). Por tanto, al considerar las poblaciones de sardina y anchoa con mayores tasas, pueden determinarse diferencias en las estrategias de crecimiento a nivel inter-específico por la que las larvas de sardina presentan un mejor crecimiento mientras las larvas de anchoa presentan un crecimiento más rápido. Además, desde un punto de vista intra-específico, las diferencias en los patrones de crecimiento observados durante sus fases larvarias junto con los resultados previos de análisis genéticos (Ramón & Castro 1997), de aminoácidos (Riveiro et al. 2011) y de su distribución (Tugores et al. 2010, Giannoulaki et al. 2013), apoyarían la hipótesis por la que la poblaciones septentrional y meridional son consideradas dos subpoblaciones independientes de la misma especie. En ninguno de los dos casos los mayores crecimientos somáticos se manifiestan en el crecimiento relativo. Tanto en el caso de la sardina como en el caso de la anchoa son las poblaciones con crecimientos más lentos aquellas que presentan un mayor peso por unidad de talla. Esto es debido precisamente Capítulo 6 Discusión 98 al menor potencial de crecimiento de dichas poblaciones ya que para una determinada clase de talla, al crecer más lentamente, estas larvas tienen mayor edad y han acumulado un mayor peso que aquellas que crecen a una tasa superior. Por tanto, en base a los estudios que relacionan el crecimiento con la supervivencia, podemos concluir que las larvas de sardina de la zona del Ebro y las de anchoa del Mar de Alborán que presentan mayores tasas de crecimiento tendrían una mayor capacidad para soportar procesos de inanición y ser menos vulnerables a la depredación y, en consecuencia, una mayor probabilidad de sobrevivir a las fases larvarias y llegar a formar parte del reclutamiento del año siguiente. Las diferencias en el crecimiento larvario serían consecuencia de la adaptación poblacional a las características del ecosistema en el que se desarrollan (Clemmesen et al. 1997, Kimura et al. 2000, Chicharo et. al. 2003, Rossi-Wongtschowski et al. 2003, Catalán et al. 2006, Pepin et al. 2015) por lo que el estudio de los factores ambientales propios de cada área de estudio resulta imprescindible para interpretar las diferencias observadas en las tasas de las distintas poblaciones. 6.2.- Factores ambientales El estudio de las relaciones entre los factores ambientales y como la larva crece y sobrevive, y como esto queda reflejado en el reclutamiento ha sido el objeto de numerosos trabajos durante las pasadas décadas (Govoni 2005). Capítulo 6 Discusión 99 Las especies de pequeños pelágicos son especialmente sensibles a cambios en las condiciones ambientales (Regner 1996, Agostini 2000, Lloret et al. 2004, Santojanni et al. 2006, Engelhard et al. 2014) y alteraciones en dichos factores durante las fases larvarias provocan fuertes variaciones en su reclutamiento (Palomera et al. 2007). El crecimiento es la consecuencia de un estado nutricional resultante de los factores bióticos y abióticos del ecosistema en el que se desarrolla el organismo junto con el efecto de la calidad parental (Høie et al. 1999). Avanzando en nuestro razonamiento, si la supervivencia durante los estadios larvarios tiene una influencia determinante en el reclutamiento de estas especies, las variaciones de las condiciones ambientales provocarían cambios en sus tasas supervivencia a través de su influencia en las tasas de crecimiento larvario. Los factores ambientales con mayor influencia en el crecimiento larvario son la temperatura y la disponibilidad de alimento (Buckley 1984, Heath 1992, Campana 1996, Rilling & Houde 1999, Jobling 2002, Takasuka & Aoki 2006, Schismenou et al. 2014). Se ha comprobado como mayores temperaturas aceleran las tasas de crecimiento de los pequeños pelágicos durante sus fases larvarias (Takahashi et al. 2012). La variación de los datos de temperatura en las épocas de puesta entre las zonas consideradas en nuestro estudio es inexistente o inferior a 1ºC, por lo que las diferencias observadas en las tasas de crecimiento no pueden ser atribuidas a dichas diferencias. En este tipo de situaciones, en que la temperatura de las áreas comparadas es similar, las diferencias en tasas de Capítulo 6 Discusión 100 crecimiento vendrían determinadas por el éxito alimenticio de las larvas (García et al. 2003, Pepin & Dower 2007, Catalán et al. 2010). Las especies de pequeños pelágicos, debido a sus altas tasas de mortalidad asociadas al potencial de crecimiento y que tanto los adultos (Whitehead 1985, Tudela & Palomera 1997) como las larvas (Conway et al. 1991, 1998) se alimentan de plancton, se ven muy afectadas por alteraciones en los ciclos de producción primaria (Hunter & Alheit 1995). La supervivencia larvaria depende de su capacidad para encontrar, capturar e ingerir suficiente cantidad de presas para evitar la inanición y aumentar sus tasas de crecimiento (Blaxter 1963, Checkely 1982, Pryor & Epifano 1993) por lo que podemos asumir que cambios en la cantidad y composición de la biomasa planctónica afecta tanto a su crecimiento como a su alimentación y, en consecuencia, a su supervivencia (Fuiman & Cowan 2003). La disponibilidad de alimento viene determinada por la batimetría y los procesos de fertilización propios de cada área, que sufren importantes variaciones tanto estacionales como interanuales (Arnau 2000, Rubio et al. 2005) por lo que supone un factor primordial en el éxito del reclutamiento. Desde el momento en que las larvas agotan sus reservas vitelinas, pasan a depender exclusivamente de la alimentación exógena (Hjort 1914) a lo largo de todo su desarrollo larvario (Cushing 1975, 1990) en el que el acoplamiento/desacoplamiento (match/mismatch) de las larvas con sus presas determina la fuerza del reclutamiento. Larvas que se desarrollan en ecosistemas con alta disponibilidad de presas son capaces de mantener altas tasas de crecimiento (Owen 1989, Capítulo 6 Discusión 101 Lough & Broughton, 2007, Young et al. 2009) mientras que habitats con limitación de nutrientes provocan mayores mortalidades tanto por inanición (Anderson 1994, Fortier et al. 1995) como de manera indirecta al reducir sus tasas de crecimiento y prolongar el estado larvario en el que los individuos son especialmente vulnerables a la depredación (Munk 1997, Peck et al. 2012, Nunn et al. 2012). Las larvas de sardina en la población septentrional presentan un mejor crecimiento asociado a una mayor disponibilidad de alimento debido al efecto conjunto de los fenómenos de mezcla originados por los fuertes vientos (Astraldi & Gasparini 1992) junto con el importante aporte fluvial del río Ebro que proporcionan un sustancial aporte de nutrientes a nivel superficial durante los meses de invierno (Margalef 1968, Estrada et al. 1985, Estrada 1996, Salat 1996). En cambio, durante esta época, en el Mar de Alborán la entrada del agua Atlántica se encuentra en valores mínimos (Parrilla & Kinder 1987) y los fenómenos de enriquecimiento dependen casi en exclusiva de los pulsos de producción originados por la alternancia de vientos de componente oeste o ponientes (que favorecen fenómenos de afloramiento costero) y este o levantes (desfavorables para el crecimiento larvario). Por el contrario, las larvas de anchoa presentan mejores crecimientos en el Mar de Alborán durante el verano asociado al máximo flujo de entrada de las aguas Atlánticas lo que intensifica los fenómenos de fertilización en el sistema de bahías de la costa norte del Mar de Alborán (Cortés et al. 1985, Minas et al. 1991, Rodriguez et al. 1994, 1998, García-Górriz & Carr 2001, Ruiz et al. 2001) (Capítulo 4; Fig 7) en comparación con la zona de la desembocadura del Ebro donde el calentamiento de las aguas y el descenso de los vientos durante esta Capítulo 6 Discusión 102 época tiene como consecuencia una fuerte estratificación que impide los fenómenos de mezcla y provoca el agotamiento de los nutrientes en superficie coincidiendo con el mínimo estacional del aporte fluvial del río Ebro (Salat 1996). Es más, la disminución de la descarga del río Ebro durante los últimos 40 años ha sido apuntada como una de las principales causas de la reducción de la población local de anchoa (Lloret et al. 2004). Por tanto, desde el punto de vista del crecimiento larvario y según las características ambientales durante sus épocas de puesta, la zona septentrional supone un hábitat más adecuado para el desarrollo de las larvas de sardina mientras el Mar de Alborán supone un ecosistema más propicio para alcanzar y mantener altas tasas de crecimiento en las larvas de anchoa. 6.3.- Biometría de los otolitos Los otolitos representan un registro de la trayectoria del crecimiento durante las fases larvarias (Degens et al. 1969, Dunkelbeger et al. 1980, Watanabe et al. 1982, Mugiya 1987) cuyo tamaño viene determinado por la anchura de los incrementos depositados que, a su vez, se ven influidos por factores ambientales y fisiológicos (Campana & Neilson 1985) entre los que destacan la temperatura y la disponibilidad de alimento (Neilson & Geen 1985, Stenevik et al. 1996, Fitzhugh et al. 1997, Folkvord et al. 2000, 2004, Fey, 2006, Maillet & Checkley 1990, Clemmesen & Doan 1996, Dickey & Isely 1997, Reichert et al. 2000) siendo la temperatura el factor con mayor relevancia en el crecimiento de los otolitos (Folkvord et al. 2000, Wright et al. 2001, Otterlei et al. 2002 ). Capítulo 6 Discusión 103 En el caso de las larvas de sardina, la población con mayores tasas de crecimiento capturadas en la desembocadura del Ebro, presentan otolitos más grandes como consecuencia de que deposita incrementos diarios de mayor tamaño lo que sería reflejo de su mayor potencial de crecimiento (Takahashi & Watanabe 2004, García et al. 2007). Como ya hemos citado anteriormente, el contraste de temperaturas entre ambas zonas de estudio es mínimo o inexistente, por lo que las diferencias observadas en tamaño de los incrementos estarían relacionadas con un mayor crecimiento en un ecosistema con mayor concentración de nutrientes. Por el contrario, en el caso de las larvas de anchoa, las diferencias en la estrategia de crecimiento no quedan reflejadas en la biometría de los otolitos para los que no existen diferencias ni el radio ni el tamaño de los incrementos depositados entre las poblaciones. Algunos autores (Fey 2001) han observado como el tamaño del otolito depende casi en exclusiva de la temperatura mientras que las variables somáticas responden más a una combinación de variables como la temperatura, la disponibilidad de alimento o cambios derivados de las distintas fases del desarrollo ontogénico. Nuestros resultados están en consonancia con estudios previos realizados para la misma especie (García et al. 2003) por los que las diferencias significativas en las tasas de crecimiento entre dos poblaciones que se desarrollan similar régimen de temperaturas no se vieron reflejadas en el tamaño de sus otolitos. Capítulo 6 Discusión 104 Sin embargo, según los resultados de los análisis a nivel intra- poblacional, aquellas larvas de anchoa con mejores crecimientos presentan otolitos más grandes (mayor radio, área y perímetro) y con incrementos medios de mayor tamaño reflejo de su mayor potencial de crecimiento en ambas poblaciones. Por tanto, que las diferencias no sean patentes a nivel inter- poblacional puede ser debido a la gran variabilidad en las tasas de crecimiento y los tamaños de otolitos entre ambas poblaciones que podrían enmascarar estas diferencias. A la vista de estos resultados, es posible deducir que el reflejo en el tamaño de los otolitos del éxito alimenticio entre poblaciones que se desarrollan en áreas sin contraste de temperatura, es más patente en las larvas de sardina durante la época invernal asociado a temperaturas más frías que para las larvas de anchoa que se desarrollan durante los meses de verano en aguas más cálidas. 6.4.- Factores de condición En el campo de la ecología larvaria existen numerosos índices de condición para estimar su estado nutricional aunque ninguno pueda ser considerado el más adecuado ya que cada uno ofrece distinta información del estado fisiológico de los individuos (Ferron & Leggett 1994). En este estudio se han empleado tres de ellos: RNA/DNA (Ramírez et al 2001, 2004, Cortés 2006), C/N (Checkley 1984, von Westernhagen et al. 1998, Coombs et al. 1999, Kloppmann et al. 2002) y el índice de Fulton (Ricker 1975). El cociente RNA/DNA es un índice de la tasa metabólica celular que informa sobre la síntesis proteica por célula y se basa en la asunción de que la Capítulo 6 Discusión 105 cantidad de DNA permanece estable mientras la cantidad de RNA, directamente relacionada con la síntesis de proteínas, sufre variaciones con el estado nutricional de los organismos. (Ramírez et al 2001, 2004, Cortés 2006, Chicharo et al 1998, Catalán et al. 2006, Chicharo & Chicharo 2008a, 2008b). Nuestros resultados están en consonancia los de estudios anteriores (Buckley 1984, Hovemkamp & Wiite 1991, Westerman & Holt 1994, Catalán 2006) e indican que las larvas de sardina con mayores tasas de crecimiento presentan mayores valores de RNA/DNA y, por tanto, un mejor factor de condición que las larvas con menores tasas de crecimiento. El cociente de C/N ha sido usado como factor de condición porque ambos elementos son los principales responsables de la síntesis de lípidos y proteínas respectivamente (Checkley 1984, von Westernhagen et al. 1998, Coombs et al. 1999, Kloppmann et al. 2002) y sufren descensos graduales por procesos de inanición. La premisa simplificada es que larvas con mayor cantidad de reservas contendrán mayores proporciones de sustancias lipídicas lo que aumentaría su valor de C/N. De igual modo, larvas con un mayor crecimiento somático, sintetizan mayores cantidades de proteína estructural y los C/N disminuyen. Por último el índice de Fulton (Ricker 1975) es un índice morfométrico que relaciona la condición con la relación entre la talla y el peso de los individuos. Con respecto a estos dos últimos estimadores del factor de condición, nuestros análisis ofrecen resultados contradictorios que originan distintas interpretaciones en los que, por ejemplo, larvas con tasas de crecimiento deficientes presentan mayores valores de C/N o como, para un mismo grupo Capítulo 6 Discusión 106 de larvas, los índices de Fulton y C/N ofrecen resultados inversos y presentan un comportamiento totalmente contrario al relacionarlos con la edad (Capítulo 3; Fig. 6a y 7) Estas discrepancias pueden ser debidas a la complejidad de las rutas metabólicas tanto del C como del N que son propias para cada especie y distintas según la etapa del desarrollo (Ferron & Leggett 1994) o estar condicionados por una determinada estrategia de crecimiento más que servir como reflejo del estado nutricional. Por tanto, en base a nuestros análisis, distintos índices de condición pueden ofrecer resultados opuestos por lo que deben de ser interpretados con precaución. 6.5.- Ecología trófica La comprensión de la relación entre el crecimiento y la ecología trófica de las especies resulta fundamental para entender su desarrollo espacio- temporal dentro de los ecosistemas (Costalago 2011). El comportamiento trófico de las larvas de peces se ve condicionado por múltiples factores como la ontogenia, morfología y etología junto con la disponibilidad de presas o la complejidad del hábitat en el que se desarrollan (Nunn et al. 2012). La mayoría de los estudios llevados a cabo en relación a la ecología trófica de estadios larvarios en pequeños pelágicos se han basado en el estudio de sus contenidos estomacales (Tudela & Palomera 1997, Conway et al. 1998, Plounevez & Champalbert 2000, Borme et al. 2009, Morote et al. 2010). La aplicación de esta técnica implica algunos problemas como tener que trabajar con un alto porcentaje de larvas con sistemas digestivos vacíos Capítulo 6 Discusión 107 (Blaxter 1969b, Voss et al. 2009, Morote 2010) debido a que el sistema de muestreo provoca la regurgitación o defecación de las larvas (Fernández & Gonzalez-Quirós 2006, Morote et al. 2010, Borme et al. 2013). Además provocan la subestimación de presas de fácil digestión que no son detectados en este tipo de estudios a pesar de formar parte de la dieta (Figuereido et al. 2005, Pepin & Dower 2007, Montagnes et al. 2010). Una alternativa a los estudios de contenido estomacal para determinar los patrones tróficos deriva del estudio de los isótopos estables de N y C que permite la estimación de los niveles tróficos y las fuentes de carbono de los consumidores en la cadena trófica (Post 2002, Costalago et al. 2012) Los análisis de isótopos estables son muy utilizados para estudiar las dinámicas tróficas ya que en los tejidos de los consumidores queda reflejada la huella isotópica de las presas (Frediksen 2003). Los niveles δ15N indican la posición de los consumidores dentro de la cadena trófica según el enriquecimiento con respecto a sus presas (Post 2002) mientras δ13C se relaciona con la producción primaria y determina el origen de las presas consumidas (Pinnegar & Polunin 2000). Tanto la anchoa como la sardina son especies plantófagas a lo largo de sus distintos estados de desarrollo y se alimentan de un amplio rango de especies (Rasoanarivo et al. 1991, Tudela & Palomera 1995, Plounevez & Champalbert 2000, Costalago et al. 2012, 2014) por lo que la separación en el tiempo de sus épocas de puesta representa una estrategia para evitar la competición por el alimento durante fases larvarias (Costalago et al. 2012). Capítulo 6 Discusión 108 A pesar de que la dieta de las larvas depende de la abundancia y diversidad de presas disponibles, pocas especies se alimentan de la totalidad las especies de presas disponibles o en una proporción similar a la presente en el medio, lo que implica un proceso de selección por parte de las larvas en su comportamiento trófico (Peck et al. 2012). En este sentido, la mayoría de estudios referidos a la alimentación larvaria determinan que el zooplancton, en especial los copépodos en distintos estadios, constituyen la parte fundamental de la dieta de las larvas de sardina y anchoa (Conway et al. 1994, Tudela 2002, Fernández & Gonzalez-Quirós 2006, Voss et al. 2009, Borme et al. 2009, Catalán et al. 2010, Morote 2010, Costalago 2010). El enriquecimiento isotópico se calcula por la diferencia entre los datos de δ15N de las larvas y sus presas potenciales. Una primera interpretación de los resultados de enriquecimiento indicarían que, durante las primeras fases del crecimiento, las larvas de sardina depredarían sobre las comunidades fitoplanctónicas (Rasonarivo et al. 1991) y sugerirían la importancia del fitoplancton en su dieta a pesar de no ser detectado en los estudios de contenidos estomacales tanto por su rápida digestión como por problemas relacionados con los métodos de conservación de las muestras (Pepin & Dower 2007, Peck et al. 2013). Por el contrario, los resultados obtenidos para las larvas de anchoa con respecto a sus presas potenciales corroborarían la hipótesis de que la principal fuente de alimento de las larvas de anchoa viene representada por la fracción zooplanctónica. En el caso de las larvas de sardina se utilizó como estimador del nivel basal un valor bibliográfico calculado para la fracción inferior de 200 μm en la misma época y área en la que fueron capturadas las larvas (Mercado et al. Capítulo 6 Discusión 109 2010). Esta fracción engloba las fracciones nanoplanctónica (5-55 μm) y microplanctónica (55-200 μm). En cambio, para las larvas de anchoa, los valores basales se calcularon de manera directa a partir de muestras exclusivamente de la fracción microplanctónica obtenidas en campaña para cada punto de muestreo en los que fueron capturadas las larvas. Los niveles de δ15N se correlacionan positivamente con el tamaño de los organismos dentro de las cadenas tróficas marinas (Bode et al. 2004). En consecuencia, el menor nivel basal en el caso de las larvas de sardina puede ser debido a los organismos de pequeño tamaño que componen la fracción nanoplactónica incluidos para su determinación. Esta fracción del plancton está compuesta en su mayoría por especies fitoplanctónicas cuyos valores de δ15N son bajos y altamente variables (Bode et al. 2007) lo que provocaría una sobrestimación del enriquecimiento isotópico no relacionado con el comportamiento trófico en estas larvas. Por tanto, teniendo en cuenta las diferencias en el cálculo de los niveles basales, nuestros resultados sugerirían que las dietas de las larvas de ambas especies parecen estar basadas en la fracción zooplanctónica. A la vista de nuestros resultados, el estudio de la determinación de la dieta durante las fases larvarias de los peces requiere de una mayor investigación y la aplicación de nuevas técnicas. Los valores de δ15N de los niveles basales sufren grandes variaciones tanto espaciales como estacionales (Mercado et al. 2010) por lo que, para obtener resultados fiables, los estudios de análisis de isótopos en tejido requieren el muestreo simultáneo de las larvas junto con las fracciones planctónicas que representan su alimento potencial. Capítulo 6 Discusión 110 Esta exigencia de la técnica implica un mayor esfuerzo de muestreo incrementando el número de muestras a procesar. Una posible mejora en este aspecto sería la aplicación del análisis de isótopos en componentes específicos como los aminoácidos. Estos análisis ofrecen unos resultados similares a los análisis de isótopos en tejido (Popp et al. 2007, McMahon et al. 2010, Morrison et al. 2010) y permiten calcular el enriquecimiento sin la exigencia de muestrear los niveles basales ya que la huella isotópica de la base de la cadena trófica queda reflejada en los aminoácidos fuente (fenilalanina, glicina o histidina) de las larvas (McClelland & Montoya 2002). Los niveles de δ15N de las distintas fracciones planctónicas se incrementan según aumenta su tamaño (Bode et al. 2004, 2007). Nuestros resultados estarían en consonancia con estudios previos (Conway et al. 1994, Munuera 2006, Fernández & González Quirós 2006, Morote et al. 2010) y sugieren que, a lo largo del desarrollo larvario, los individuos tienden a especializar su comportamiento trófico lo que queda reflejado en un incremento de sus niveles de δ15N debido al aumento en el tamaño de las presas capturadas. Los resultados del estudio conjunto de crecimiento diario junto con análisis de isótopos estables entre dos grupos de larvas de sardina de la misma cohorte no permitieron inferir que las diferencias observadas entre sus patrones de crecimiento tuviesen una base trófica ya que no se observaron diferencias en sus valores de δ15N y las observadas en los valores δ13C fueron atribuidas a la influencia de las distintas tasas de crecimiento o metabolismo Capítulo 6 Discusión 111 (Olive et al. 2003) y no originadas por cambios en la dieta (DeNiro & Epstein 1978, McConnaughey & McRoy, 1979, Focken & Becker, 1998; Lorrain et al. 2002). Estos análisis comparan grupos de larvas que proceden de un único arrastre por lo que podemos asumir que se han desarrollado en un entorno similar y, por tanto, dichas diferencias tampoco podrían ser atribuidas a diferencias en las condiciones ambientales. Las tasas de crecimiento de las larvas implican un importante componente genético (Guisande et al. 1998, Riveiro et al. 2000, Garrido et al. 2007) por lo que la calidad parental influye tanto en el crecimiento como en la alimentación y, en consecuencia, en la supervivencia (Chambers & Waiwood 1996, Kerrigan, 1997, Berkeley et al. 2004, Burt et al. 2011). De ahí que una posible hipótesis para explicar las diferencias en los patrones de crecimiento entre los grupos de sardina tendría una base genética y supondría el reflejo de una estrategia adaptativa de la especie a las características de la zona de puesta para asegurar la supervivencia de las poblaciones (Crean & Marshall 2009). Según esta hipótesis, una porción de la población larvaria aprovecharía de manera instantánea la disponibilidad de nutrientes para potenciar su metabolismo de proteínas lo que quedaría reflejado en un mayor crecimiento en talla (apoyado con una mayor concentración en %C), mientras otro grupo primaría el metabolismo de lípidos con un mayor crecimiento en peso por acumulación de estructuras de reserva que le permitiera afrontar la gran variabilidad en los ciclos de producción fitoplanctónica del Mar de Alborán (Bosc et al. 2004). Capítulo 6 Discusión 112 Por el contrario, las diferencias en las tasas de crecimiento observadas entre dos poblaciones de anchoa pueden ser explicadas desde un punto de vista trófico. Las larvas que se desarrollan en un área con menor disponibilidad de alimento presentan menores tasas de crecimiento asociadas a un comportamiento trófico más especialista reflejado en sus mayores valores de δ15N y un mayor nivel trófico. En cambio, las larvas del Mar de Alborán en hábitat con mayor disponibilidad de nutrientes tienen unas mayores tasas de crecimiento asociadas a un comportamiento trófico más generalista. Además, las diferencias en el δ13C entre ambas poblaciones muestran diferencias en el origen de las fuentes de carbono de sus presas. Por tanto, el comportamiento trófico parece estar condicionado por la disponibilidad de alimento y tener influencia en las tasas de crecimiento larvario. No obstante, aunque a través de los resultados podemos relacionar el patrón alimenticio con el crecimiento, estos resultados no nos permiten inferir de manera directa como el comportamiento trófico influye en el potencial de crecimiento. De ahí que se llevaran a cabo comparaciones para los valores de isótopos estables entre grupos de la misma población con crecimientos muy contrastados para establecer relaciones directas entre el comportamiento trófico y los patrones de crecimiento. La comparación entre los grupos de larvas de crecimiento óptimo y deficiente a dentro de la misma cohorte demuestra como las larvas con mejores crecimientos presentan mayores valores de δ15N y, en consecuencia, mayores niveles tróficos indican un comportamiento trófico más especialista en regiones de baja productividad. En cambio, al comparar los grupos de crecimiento en el área de con mayor disponibilidad de nutrientes no se Capítulo 6 Discusión 113 observan diferencias en el comportamiento trófico. Por tanto, las ventajas en el crecimiento asociadas a un comportamiento trófico más selectivo se ven condicionadas por la disponibilidad de alimento del ecosistema. Además, las comparaciones entre los grupos de ambas áreas muestran como el origen de la fuente de carbono tiene una influencia determinante en las tasas de crecimiento. 6.6.- Modelos de estimación de edad El estudio de la edad en las larvas de peces resulta imprescindible para el cálculo de las tasas de crecimiento y mortalidad, lo que la sitúa como una de las variables biológicas más influyentes (Campana 2001). La determinación más fiable de la edad de las larvas de peces se lleva a cabo a través análisis de la microestructura de sus otolitos (Campana & Neilson 1985, Secor et al. 1995, Campana 1999) lo que implica la inversión de mucho tiempo en un meticuloso proceso de extracción y montaje. Además, la interpretación de los incrementos diarios requiere la participación de personal experto y cualificado para obtener resultados fiables (Megalofonou 2006). Como resultado, los estudios de crecimiento en larvas de peces representan un proceso con un alto ratio de costes/beneficios por otolito (Bedford 1983, Cardinale & Arrhenius 2004, Francis & Campana 2004) tanto en tiempo invertido como en capital humano. Una de las mayores fuentes de error en estos análisis reside en la subjetividad del criterio del lector, lo que unido tanto a la variabilidad en la preparación de las muestras como a las discrepancias en los criterios de interpretación de las estructuras periódicas representan las mayores fuentes de Capítulo 6 Discusión 114 desacuerdo entre las estimas de distintos lectores (Boehlert 1985, Campana & Moksness 1991). Desde los años 70, se han intentado desarrollar métodos semiautomáticos para determinación de edad basados en los otolitos (Manson 1974) con el doble objetivo de reducir tanto los altos costes en tiempo y capital humano como el factor subjetivo en las interpretaciones edad (Francis & Campana 2004). Varios autores han propuesto diversos modelos para la estima de edades (Pawson 1990, Stuart & Ord 1991, Worthington et al. 1995, Fletcher 1995), sin embargo, en la mayoría de estas aplicaciones los porcentajes de asignación correctos que son capaces de obtener son muy bajos. (Francis & Campana 2004). De ahí que la aplicación de técnicas alternativas como los análisis discriminantes que nos permitan reducir la influencia de estas fuentes de error resultaría muy útil en los análisis de crecimiento larvario. El objetivo de la aplicación de estas técnicas es, por consiguiente, construir un modelo predictivo que nos permita estimar las edad con altos porcentajes de acierto y bajos valores en los estimadores de dispersión (APE y CV) entre las lecturas estimadas y las obtenidas por lecturas directas en base a las variables somáticas y biométricas de los otolitos de las larvas con una notable reducción tanto de del factor subjetivo como del cociente costes/beneficios. En base nuestros resultados, la creación y aplicación de un modelo predictivo basado en el análisis de funciones discriminantes a partir de las variables biométricas de sus otolitos permite la estimación de la edad de larvas Capítulo 6 Discusión 115 de anchoa con altos porcentajes de asignaciones correctas dentro de unos rangos de error asumibles (75% ± 1 día de error, 90% ± 2 días de error) con muy bajos valores tanto del coeficiente de variación (CV<5%) como del error porcentual promedio (APE<3.5%) lo que indica la elevada precisión de las estimas predichas por el modelo y se sitúan por debajo de los valores citados por otros autores en este tipo de estudios (Campana 2001, Kimura & Lyons 1991) Los resultados de nuestro modelo predictivo por el que las variables somáticas de las larvas (talla y peso) no se ven incluidas y que éste se base exclusivamente en las variables biométricas de los otolitos para obtener las estimas estarían en consonancia con otros estudios que sugieren que los que las medidas biométricas de los otolitos están más correlacionadas con la edad que las variables somáticas (Boehlert 1985) por lo que la inclusión de las variables morfométricas de los otolitos en los procesos de asignación de edad hacen las estimas más objetivas y precisas (Doering-Arjes et al. 2008). A pesar de que las funciones discriminantes se calculan a partir de una base construida a partir de lecturas directas por lo que no puede considerarse un método objetivo (Francis & Campana 2004), sí que es cierto que nuestras estimas de edad están basadas exclusivamente en variables obtenidas a partir de medidas de los otolitos, lo que supone una importante reducción del factor subjetivo asociado a la interpretación de anillos de crecimiento que constituye una de las principales fuente de error en las estimas de edad (Boehlert & Yoklavich 1984, Kimura & Lyons 1991, Richards et al. 1992). Capítulo 6 Discusión 116 Al comparar las edades predichas por el modelo frente a las obtenidas por lecturas directas, no existen diferencias ni en el número de incrementos ni en los patrones de crecimiento somático de talla y peso de las larvas. Más aún, al comparar las diferencias entre las edades de los otolitos de la misma larva que deberían ofrecer la misma asignación de edad, los resultados predichos por el modelo mejoran los obtenidos por lectura directa. De estos resultados podemos concluir que las edades larvarias estimadas por el modelo predictivo son, en el peor de los casos, similares a las obtenidas por el análisis de la microestructura de sus otolitos. Varios estudios advierten de la precaución al aplicar los resultados de las funciones obtenidas a partir de una población en otra distinta (Anderson et al. 1992, Worthington et al. 1995, Pilling et al. 2003). Sin embargo, nuestros resultados sugieren que posible extrapolar el modelo calculado a partir de los datos de las larvas de una zona a otra población de la misma especie de otro área manteniendo los mismos resultados a pesar de que existan diferencias en el crecimiento entre dichas poblaciones bajo las premisas de que las larvas de ambas poblaciones incluidas en el análisis presenten una distribución de talla similar y no existan diferencias significativas de temperatura entre las áreas durante la fase de desarrollo de las mismas. La calidad de las estimas obtenidas es independiente del número de muestras incluidas en el análisis por lo que a partir de un reducido número de otolitos es posible estimar la edad de un grupo considerablemente mayor lo que representa un importante ahorro tanto de recursos humanos como económicos en los estudios de crecimiento. Capítulo 6 Discusión 117 Por tanto, nuestro sistema basado en la selección de variables mejor correlacionadas con la edad para crear un modelo del que se calculan sus funciones discriminantes, es capaz de estimar edades exclusivamente a partir de las medidas biométricas de sus otolitos con notables porcentajes de asignación dentro de un rango de error asumible y con elevados niveles de precisión. Además, los resultados de nuestro modelo son extrapolables a otras poblaciones (incluso con patrones de crecimiento significativamente distintos), a partir de un número reducido de larvas podemos estimar las edades de un grupo de mayor tamaño, se reduce parte del error provocado por el factor subjetivo error y las estimas calculadas son tan buenas o incluso mejores que por el conteo tradicional de anillos con un coste significativamente inferior. 118 119 CAPÍTULO 7 Conclusiones 120 Capítulo 7 Conclusiones 121 La disponibilidad de alimento provocada por los procesos de fertilización propios de cada área supone un factor determinante para el crecimiento de las fases larvarias de las especies de pequeños pelágicos. Tanto para la anchoa como para la sardina que se desarrollan en áreas sin contraste de temperatura, las larvas que habitan en ecosistemas con una mayor producción primaria y una mayor disponibilidad de nutrientes, presentan mayores crecimientos que aquellas que se desarrollan en un ecosistema más oligotrófico. Desde este punto de vista, y teniendo en cuenta las condiciones de los áreas de estudio durante las épocas de puesta consideradas en nuestro estudio, la zona noroccidental representaría un ecosistema más adecuado para el crecimiento de las larvas de sardina mientras el Mar de Alborán ofrecería las condiciones adecuadas para unas mayores tasas de crecimiento de las larvas de anchoa. Sin embargo, la alta variabilidad de los procesos tanto climáticos como oceanográficos responsables de los fenómenos de enriquecimiento en ambas zonas no permite la generalización de esta conclusión a mayor escala temporal. La importancia de la calidad parental sobre los patrones de crecimiento larvario queda patente en las diferencias somáticas entre grupos de la misma cohorte capturadas en un único arrastre que, por tanto, se han desarrollado en unas mismas condiciones ambientales y entre las que no se han detectado diferencias en su comportamiento trófico. El enriquecimiento de las larvas con respecto a sus presas potenciales a partir del estudio de isótopos estables sugiere que, al menos durante las fases Capítulo 7 Conclusiones 122 del desarrollo incluidas en este estudio, la fracción microzooplanctónica representa la principal fuente de alimento de las larvas en ambas especies. La importancia de la influencia del comportamiento trófico sobre las tasas de crecimiento larvario viene condicionada por la disponibilidad de alimento. Larvas con las mayores tasas de crecimiento dentro de su cohorte capturadas en un área de baja productividad presentan un comportamiento trófico más especializado y, en consecuencia, una posición trófica superior. Por el contrario, esto no ocurre entre los grupos de larvas de la población asociada a una zona con alta disponibilidad de alimento por lo que, en este caso, su potencial de crecimiento no viene determinado por la especialización trófica. La creación y aplicación de un modelo predictivo basado en el análisis de funciones discriminantes a partir exclusivamente de las variables biométricas de sus otolitos permite la estimación de la edad de larvas de anchoa con altos porcentajes de asignaciones correctas dentro de unos rangos de error asumibles y con valores muy bajos para los índices de dispersión indicativos de la elevada precisión de las estimas predichas por el modelo. La aplicación de este modelo implica una notable disminución del componente subjetivo asociado a los procesos de interpretación de microestructuras para la asignación de edad a la vez que supone un importante ahorro de tiempo al reducir el número de lecturas y disminuir el cociente coste/beneficio por otolito en los estudios de crecimiento larvario 123 CAPÍTULO 8 Investigaciones futuras 124 Capítulo 8 Investigaciones futuras 125 Estudios de crecimiento, isótopos estables, variables ambientales y biometría de los otolitos desde una perspectiva conjunta con análisis genéticos que nos permitan mejorar la definición de la influencia de la herencia materna en el potencial de crecimiento larvario. Estudios para relacionar el análisis de la microestructura de los otolitos con la expresión de determinados genes o la acumulación de determinadas proteínas para la obtención de un estimador indirecto del crecimiento con base genética. Análisis de aminoácidos que permitan mejorar la definición de la dieta de las larvas a través de la trazabilidad de las presas ingeridas y asimiladas. Mejora del sistema de asignación de edad automatizando la toma de la biometrías de los otolitos y/o encontrando funciones con mayor capacidad de discriminación que aumente el porcentaje de asignaciones correctas manteniendo valores bajos para APE y CV. Aplicación del modelo predictivo a otras especies de alto interés comercial como la sardina (Sardina pilchardus), merluza (Merluccius merluccius), atún rojo (Thunnus thynnus) para poder utilizar bases de datos más completas con una menor inversión en medios tanto humanos como económicos y potenciar estudios interdisciplinares. Aplicación del modelo de funciones discriminantes para la estimación de edad en estadios más desarrollados (juveniles y/o adultos) con mayor importancia en los modelos de gestión pesquera donde las características biométricas de los otolitos serán más contrastantes entre los grupos de edad Capítulo 8 Investigaciones futuras 126 en comparación con las fases larvarias y, por tanto, otorgarían al modelo una mayor capacidad de discriminación. Utilización de los criterios de lectura empleados para las fases larvarias en el análisis del crecimiento diario de juveniles y/o adultos con el objetivo de determinar el radio del otolito al primer año de edad y mejorar así la precisión de las estimaciones anuales. 127 CAPÍTULO 9 Bibliografía 128 Capítulo 9 Bibliografía 129 Abad R, Miquel J, Iglesias M, Álvarez F (1998) Acoustic estimation of abundance and distribution of sardine in the NW Mediterranean. Fish. Res. 34: 239-245. 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Teniendo en cuenta todo su ciclo vital, durante sus fases larvarias las especies se ven sometidas a las máximas tasas de mortalidad (McGurk 1986) que provocan que un número muy reducido de individuos lleguen a completar su desarrollo larvario (Houde 1989). Estas primeras fases del desarrollo representan un cuello de botella (Anderson 1988, Legget & Deblois 1994, Houde 2008) y determinan la abundancia y viabilidad de las poblaciones ya que condicionan el éxito del reclutamiento (Houde 1987), es decir, la variabilidad en el número de individuos que cada año pasa a formar parte de la fracción reproductora de la población (Myers 2002). Los principales factores que provocan la mortalidad durante estas primeras fases del desarrollo son la inanición y la depredación (Bailey & Houde 1989, Legget & DeBlois 1994). Numerosos estudios (Allain et al. 2003, Takasuka et al. 2003, García et al. 2003, Takahashi & Watanabe 2004, Alemany et al. 2006, Takasuka & Aoki 2006, Palomera et al. 2007, García et al. 2007, La Mesa et al. 2009) han demostrado como las tasas de crecimiento determinan cambios en la incidencia de dichos factores sobre la supervivencia larvaria de las especies de pequeños pelágicos, de manera que, poblaciones con crecimientos más rápidos originarían individuos de mayor tamaño en menor tiempo (Anderson 1988, Miller et al. 1988) que presentarían mayor Capítulo 10 Resumen 168 capacidad para escapar de los depredadores (Miller et al. 1988, Bailey & Houde 1988, Chick and Van Den Avyle 2000) y alimentarse (Hunter 1972, Folkvord et al. 1997, Pitchford & Brindley 2001) que las de menor tamaño, aumentando así sus probabilidades de supervivencia (Folkvord & Hunter 1986). El objetivo general de esta tesis es el estudio de la variabilidad en el crecimiento larvario de la anchoa (Engraulis encrasicolus) y la sardina (Sardina pilchardus), que representan las dos especies de pequeños pelágicos con mayor importancia tanto en abundancia como a nivel comercial de las costas mediterráneas españolas. Con este fin, se han llevado a cabo estudios inter- poblacionales entre las dos zonas de puesta con mayor importancia para ambas especies en el Mediterráneo Occidental (Mar Catalán y Mar de Alborán) para determinar diferencias entre sus patrones de crecimiento y los factores ambientales responsables las mismas . La asignación de edad de larvas se ha llevado a cabo a través del análisis de la microestructura de sus otolitos (Campana & Neilson 1985, Stevenson & Campana 1992, Secor et al. 1995, Campana 1999) y conteo de los anillos depositados con periodicidad diaria originados por diferencias en el ciclo de deposición de la matriz proteica (Victor 1991) debidas a procesos circadianos de naturaleza endógena (Campana & Jones 1992). Nuestros resultados obtenidos indicarían que las larvas de sardina que se desarrollan en el Mediterráneo Noroccidental y las larvas de anchoa capturadas en el Mar de Alborán presentarían unas mayores tasas de crecimiento y, en consecuencia, una mayor probabilidad de sobrevivir hasta Capítulo 10 Resumen 169 llegar a formar parte de la fracción reproductora y asegurar el éxito en el reclutamiento de estas poblaciones. Entre las zonas de estudio existen importantes diferencias hidroclimáticas que caracterizan ambos ecosistemas (García & Palomera 1996, Bakun & Agostini 2001, Agostini & Bakun 2002) y hacen que sean consideradas áreas geográficas estadísticamente independientes. Las tasas de crecimiento se ven influidas por las características tanto abióticas como bióticas del ecosistema en el que se desarrollan las larvas (Pepin et al. 2015). Por tanto, definir los factores ambientales característicos de cada área resulta imprescindible para interpretar las diferencias observadas en los patrones de crecimiento de ambas especies. Los factores ambientales con mayor trascendencia en el crecimiento larvario y, en consecuencia, en su supervivencia son la temperatura y la disponibilidad de alimento (Buckley 1984, Heath 1992, Rilling & Houde 1999, Jobling 2002). Las diferencias de temperatura observadas entre las áreas de puesta son mínimas (<1ºC) o inexistentes, por lo que no pueden ser responsables de las diferencias observadas en los patrones de crecimiento. En este tipo de situaciones, en que la temperatura de las áreas comparadas es similar, las diferencias en tasas de crecimiento vendrían determinadas por el éxito alimenticio de las larvas (García et al. 2003, Pepin & Dower 2007, Catalán et al. 2010). La disponibilidad de alimento tiene un papel fundamental desde el momento en que la larva pasa a depender ade la alimentación exógena (una Capítulo 10 Resumen 170 vez ha agotado sus reservas vitelinas y pasa a depender de su capacidad para detectar y capturar presas) (Hjort 1914) y su importancia se extiende a lo largo de todo su ciclo larvario (Cushing 1975, 1990). Nuestros resultados apoyan las conclusiones de estudios previos (Owen 1989, Lough & Broughton, 2007, Young et al. 2009) ya que las larvas con tasas de crecimiento más altas en ambas especies se han desarrollado en ecosistemas con mayor producción primaria y una mayor disponibilidad de nutrientes en comparación con aquellas larvas que han sido capturadas en ambientes más oligotróficos y presentan menores tasas de crecimiento. La disponibilidad de alimento viene determinada por factores como la batimetría y los procesos de fertilización propios de cada área (Arnau 2000, Rubio et al. 2005). Entre el Mar Catalán y el Mar de Alborán se observan importantes diferencias en los procesos de fertilización durante las épocas de puesta de ambas especies responsables de las diferencias en los niveles de producción primaria. Los principales factores de enriquecimiento en la zona septentrional y meridional vienen representados respectivamente por los aportes del río Ebro durante la época invernal (que ofrecen gran cantidad de nutrientes a nivel superficial) (Margalef 1968, Estrada et al. 1985, Estrada 1996, Salat 1996) y el máximo nivel de entrada de agua atlántica (intensifica los fenómenos de afloramiento) durante el verano (Cortés et al. 1985, Minas et al. 1991, Rodriguez et al. 1994, 1998, García-Górriz & Carr 2001, Ruiz et al. 2001). La comprensión de la relación entre el crecimiento y la ecología trófica de las especies resulta fundamental para entender su desarrollo espacio- Capítulo 10 Resumen 171 temporal dentro de los ecosistemas (Costalago 2011). Para determinar los patrones tróficos se llevaron a cabo análisis de isótopos estables de N y C que permiten la estimación de los niveles tróficos y las fuentes de carbono de los consumidores en la cadena trófica (Post 2002, Costalago et al. 2012). Para determinar la influencia del comportamiento trófico larvario en el potencial de crecimiento se llevaron dos tipos de aproximaciones: análisis inter- e intra-poblacionales. En el caso de las larvas de sardina, las diferencias somáticas observadas entre dos grupos de larvas con distintas estrategias de crecimiento no pudieron ser explicadas desde un punto de vista trófico Estos análisis comparan grupos de larvas capturados en un único arrastre por lo que podemos asumir que se han desarrollado en un entorno similar y, por tanto, dichas diferencias tampoco podrían ser atribuidas a diferencias en las condiciones ambientales. En consecuencia, las diferencias en las estrategias de crecimiento deben de tener una base genética y ser el reflejo de una estrategia adaptativa de la especia a las características del área de puesta y asegurar su supervivencia de las poblaciones (Crean & Marshall 2009). Por el contrario, al comparar dos poblaciones de las larvas de anchoa, el comportamiento trófico parece estar condicionado por la disponibilidad de alimento y tener influencia en las tasas de crecimiento larvario. Los resultados intra-poblacionales demuestran como las ventajas en el crecimiento asociadas a un comportamiento trófico más selectivo se ven condicionadas por la disponibilidad de alimento del ecosistema Capítulo 10 Resumen 172 Con respecto a la dieta de larvas, los resultados de enriquecimiento trófico obtenidos a través de la diferencia en los isótopos estables de las larvas con respecto de sus presas potenciales permite inferir, a menos durante estas fases de desarrollo, que la fracción zooplanctónica representa la principal fuente de alimento de ambas especies lo que concuerda con los resultados de otros estudios basados en el análisis de contenidos estomacales (Conway et al. 1994, Tudela 2002, Fernández & Gonzalez-Quirós 2006, Voss et al. 2009, Borme et al. 2009, Catalán et al. 2010, Costalago et al. 2010,Morote et al. 2010,). Los estudios de asignación de edad representan una disciplina fundamental dentro de las ciencias pesqueras (Campana 2001) y la edad de más de un millón de individuos es estimada cada año (Campana & Thorrold 2001). El método más fiable para la estimación de edad durante las fases larvarias reside en el estudio de la microestructura de los otolitos y el conteo de las estructuras diarias originadas por diferencias en los procesos de deposición (Campana & Neilson 1985, Secor et al. 1995, Campana, 1999). Sin embargo, este tipo de estudios implica un delicado proceso de extracción y montaje y, para la obtención de resultados fiables, requiere la participación de lectores expertos (Megalofonou 2006) lo que provoca que los estudios de crecimiento larvario resulten muy costosos (Bedford 1983, Cardinale & Arrhenius 2004, Francis & Campana 2004). Capítulo 10 Resumen 173 Una de las principales fuentes de error en este tipo de estudios es el factor subjetivo de cada lector junto con las diferencias de criterio de lectura entre distintos lectores (Boehlert, 1985, Campana & Moksness 1991). En esta tesis se propone un método de estimación de edad basado en funciones discriminantes que reduciría de manera notable tanto la influencia del factor subjetivo como el cociente coste/beneficio en los estudios de crecimiento larvario. El modelo propuesto se basa exclusivamente en variables biométricas del otolito y consigue altos porcentajes de asignación correcta dentro de unos límites de error aceptables y con valores muy bajos de los indicadores de dispersión (APE y CV). Además, las estimas obtenidas son, al menos, tan buenas como las asignadas por la lectura directa de los otolitos, es aplicable a otras poblaciones bajo una serie de condiciones y reduce el esfuerzo en este tipo de estudios ya que es capaz de, a partir de un reducido número de larvas, estimar la edad de un grupo significativamente mayor lo que reduce de manera notable el número de lecturas a realizar. 174 Chapter 10 Summary 175 The early life stages of small pelagic species form part of the ichthyoplankton, representing within zooplankton the fraction corresponding to eggs and larval stages of fish (Ahlstrom & Moser 1976).The early life stages of these species span from hatch to the different developmental stages of larvae till reaching the juvenile stage when their morphology is like a small-sized adult (Blaxter 1969). The initial stages of larval development are prone to suffer maximum mortality rates (McGurk 1986) that provoke that only a small number of larvae complete their ontogenic development (Houde 1989). As larvae develop, these reach an important bottleneck determining their abundance and viability (Anderson 1988, Legget & Deblois 1994, Houde 2008), and thereby, their future recruitment into the fishery (Houde 1987) which is conditioned by the variability of individuals that each year begin to form part of reproductive individuals of a population (Myers 2002). The main factors affecting mortality during these early larval stages are caused by starvation and predation (Bailey & Houde 1989, Legget & DeBlois 1994). A number of studies evidence the influence of early life growth rates determine larval survival of small pelagic species (Allain et al. 2003, Takasuka et al. 2003, García et al. 2003, Takahashi & Watanabe 2004, Alemany et al. 2006, Takasuka & Aoki 2006, Palomera et al. 2007, García et al. 2007, La Mesa et al. 2009), in such a way that populations showing increased growth rates lead to larger-sized individuals in less time (Anderson 1988, Miller et al. 1988) conferring them a greater escapement potential from predators (Miller et al. 1988, Bailey & Houde 1988, Chick & Van Den Avyle 2000) and feed better Chapter 10 Summary 176 than the smaller larvae (Hunter 1972, Folkvord et al. 1997, Pitchford & Brindley 2001), thus increasing their chances of surviving (Folkvord & Hunter 1986). The general objetive of this thesis is to analyze the variability of larval growth of the Mediterranean anchovy (Engraulis encrasicolus) and sardine (Sardina pilchardus). These species compose the main bulk of the small pelagic stocks in the Mediterranean whose commercial value sustains a major fraction of the Spanish Mediterranean coastal fisheries. To the fulfillment of this objective, inter-poblational studies were carried out between the two major small pelagic spawning grounds, located off the NW and SW Mediterranean (Catalán Sea and Alboran Sea) to differentiate daily growth patterns with their surrounding environmental conditions. Age determination of larvae were carried by otolith microstructure analysis (Campana & Neilson 1985, Stevenson & Campana 1992, Secor et al. 1995, Campana 1999) by counting daily rings that are accreted in protein matrix with a daily periodicity (Victor 1991) due to circadian processes of endogenous nature (Campana & Jones 1992). Our results indicate that sardine larvae from the NW Mediterranean and anchovy from the Alboran Sea show highest comparative growth, and consequently, greater chances of survival till reaching maturity for assuring future recruitment success of the population. The two study areas show important differences from hydro-climatic viewpoint (García & Palomera 1996, Bakun & Agostini 2001, Agostini & Bakun 2002) which justify, among other reasons, that these populations are considered statistically distinct geographic areas for assessment purposes. Chapter 10 Summary 177 Growth rates are influenced by abiotic and biotic factors proper to each ecosystem in which larvae develop (Pepin et al. 2015). Thus, to be able to define specific environmental characteristics is imperative to interpret the observed differences in the growth patterns of both species. The major environmental factors that influence larval growth, and thereby, their survival are temperatura and food availability (Buckley 1984, Heath 1992, Rilling & Houde 1999, Jobling 2002). The observed differences in temperatura between the compared spawning grounds is minimal (<1ºC) or negligible, and therefore, this parameter cannot be held responsable for differences in larval growth patterns. In these cases where temperatura do not seem to influence growth rates, it is feeding rate and trophic dynamics which definitely drive larval growth larvas (García et al. 2003, Pepin & Dower 2007,Catalán et al. 2010). Feeding availability has fundamental role from the moment in which larvae depend on exogenous sources of food (once vitellum lipid reserves are spent and larvae develop preying abilities) (Hjort 1914) and its importance spans over the whole larval ontogeny (Cushing 1975, 1990). Our results support the conclusions of previous studies (Owen 1989, Lough & Broughton, 2007, Young et al. 2009) because both species have developed in an ecosystem whose primary production was greater and greater nutrient input availability in comparison with larvae from more oligotrophic areas where decreased growth occurs. Chapter 10 Summary 178 Feeding availability is determined by factors such as, bathymetry and fertilization processes specific of each area (Arnau 2000, Rubio et al. 2005). The Catalán Sea and the Alboran Sea show important differences during the spawning season of each species in the factors that influence fertilization of water masses, e.g., primary production. The principal causes of enrichment of spawning grounds in the northern and southern Mediterranean, respectively, are the Ebro river discharge during winter supplying nutrients in the surface layers of the coast) (Margalef 1968, Estrada et al. 1985, Estrada 1996, Salat 1996) and the maximum Atlantic water inflow that intensify upwelling during summer (Cortés et al. 1985, Minas et al. 1991, Rodriguez et al. 1994, 1998, García-Górriz & Carr 2001, Ruiz et al. 2001). The understanding of the relationship of larval growth and trophic ecology of species is essential to understand the spatio-temporal development within an ecosystem (Costalago 2011). To determine the specific trophic pathways at early life stages, it was necessary to analyze the stable isotopes of N and C which allow the estimation of trophic levels and the sources of carbon by consumers in the trophic food web (Post 2002, Costalago et al. 2012). To determine the influence of trophic behaviour in larvae and its growth potential, two kinds of approaches were used, that is, a comparative inter- population analysis and an intra-population one. In the case of sardine larvae, the somatic differences observed between the two groups of larvae with differentiated growth strategies could not be explained solely by trophic causes. In addition, this analysis compared two groups of larvae that were collected in one plankton haul, and thus reasonable Chapter 10 Summary 179 to assume that larvae have developed in the same environmental conditions have other sources of growth variability than environmental factors. Consequently, differences in growth strategies also do have a genetic component that determines its adaptation to the environmental characteristics, (Crean & Marshall 2009). Contrarily, the comparison of the two larval anchovy populations show that these larvae are highly influenced by their early life trophodynamics determined by the availability of feeding resources determining growth variability. The intra-population analysis demonstrates that there are certain advantages in the having a more selective feeding behavior conditioned by the availability of feeding resources. In respect of the larval diet, the results of trophic enrichment through stable isotope analysis show that the zooplankton size fraction is the main source of food, which is in agreement with published data from stomach content analysis (Conway et al. 1994, Tudela 2002, Fernández & Gonzalez-Quirós 2006, Voss et al. 2009, Borme et al. 2009, Catalán et al. 2010, Costalago et al. 2010, Morote et al. 2010). Age determination studies are fundamental for fishery science (Campana 2001), where more than a million individuals are aged every year (Campana & Thorrold 2001). The most reliable methods for estimating ages in larval stages resides in examining the microstructure of otoliths and the counting of individual daily increments deposited (Campana & Neilson 1985; Secor et al. 1995, Campana, 1999). Chapter 10 Summary 180 However, these kind of studies imply a delicate extraction and mounting process to have reliable age data with the participation of expert age readers (Megalofonou 2006) causing time and financial expenses that increase costs of age reading (Bedford 1983, Cardinale & Arrhenius 2004, Francis & Campana 2004). One of the main sources of error in this type of studies is the subjective factor specific to each reader in conjunction with the differences of age reading criteria from other age readers (Boehlert, 1985, Campana & Moksness 1991). This thesis proposes a novel approach to the determination of age based on discrimant functions that would reduce substantially the influence of the subjective factor in age reading ameliorating the cost/benefit quotient in larval growth studies. The model proposed is exclusively based on biometric variables of the otoliths by which a high percentage of correct age determination within accepted error estimates and with low variation coefficients is achieved (APE y CV). Furthermore, the estimates are at least as good as a direct reading of age. Under certain conditions, it is applicable to other species reducing the effort in this type of studies because age is estimated from a small number of larvae rather the whole age reading of a larval population. 181 Tesis José María Quintanilla Hervás PORTADA ÍNDICE CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN CAPÍTULO 2. COMPARACIÓN DEL CRECIMIENTO Y COMPOSICIÓN BIOQUÍMICA DE LARVAS DE SARDINA EN TRES ÁREAS DEL MEDITERRÁNEO OCCIDENTAL CAPÍTULO 3. ESTUDIO COMBINADO DE LA VARIABILIDAD DEL CRECIMIENTO LARVARIO Y LA HUELLA ISOTÓPICA DE NITRÓGENO Y CARBONO EN LARVAS DE SARDINA CAPÍTULO 4. INFLUENCIA DE LAS INTERACCIONES TRÓFICAS EN EL PATRÓN DE CRECIMIENTO DIARIO DE LARVAS DE ANCHOA DEL MEDITERRÁNEO OCCIDENTAL CAPÍTULO 5. MÉTODO SEMIAUTOMÁTICO DE ESTIMACIÓN DE EDAD EN POBLACIONES LARVARIAS BASADO EN MODELOS DE FUNCIONES DISCRIMINANTES CAPÍTULO 6. DISCUSIÓN CAPÍTULO 7. CONCLUSIONES CAPÍTULO 8. INVESTIGACIONES FUTURAS CAPÍTULO 9. BIBLIOGRAFÍA CAPÍTULO 10. RESUMEN/ SUMMARY