Published July 17, 2018
| Version v1
Publication
Open
Macrobenthic communities in a shallow normoxia to hypoxia gradient in the Humboldt upwelling ecosystem
Creators
- 1. University of Antofagasta
- 2. Pontificia Universidad Católica de Chile
- 3. Instituto de Fomento Pesquero
- 4. Universidad del Valle
Description
Hypoxia is one of the most important stressors affecting the health conditions of coastal ecosystems. In highly productive ecosystems such as the Humboldt Current ecosystem, the oxygen minimum zone is an important abiotic factor modulating the structure of benthic communities over the continental shelf. Herein, we study soft-bottom macrobenthic communities along a depth gradient-at 10, 20, 30 and 50 m-for two years to understand how hypoxia affects the structure of shallow communities at two sites in Mejillones Bay (23°S) in northern Chile. We test the hypothesis that, during months with shallow hypoxic zones, community structure will be much more dissimilar, thereby depicting a clear structural gradient with depth and correlated abiotic variables (e.g. organic matter, temperature and salinity). Likewise, during conditions of deeper hypoxic zones, communities will be similar among habitats as they could develop structure via succession in conditions with less stress. Throughout the sampling period (October 2015 to October 2017), the water column was hypoxic (from 2 to 0.5ml/l O2) most of the time, reaching shallow depths of 20 to 10 m. Only one episode of oxygenation was detected in June 2016, where normoxia (>2ml/l O2) reached down to 50 m. The structure of the communities depicted a clear pattern of increasing dissimilarity from shallow normoxic and deep hypoxic habitat. This pattern was persistent throughout time despite the occurrence of an oxygenation episode. Contrasting species abundance and biomass distribution explained the gradient in structure, arguably reflecting variable levels of hypoxia adaptation, i.e. few polychaetes such as Magelona physilia and Paraprionospio pinnata were only located in low oxygen habitats. The multivariable dispersion of community composition as a proxy of beta diversity decreased significantly with depth, suggesting loss of community structure and variability when transitioning from normoxic to hypoxic conditions. Our results show the presence of semi-permanent shallow hypoxia at Mejillones Bay, constraining diverse and more variable communities at a very shallow depth (10-20 m). These results must be considered in the context of the current decline of dissolved oxygen in most oceans and coastal regions and their impact on seabed biota.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نقص الأكسجة هو أحد أهم الضغوطات التي تؤثر على الظروف الصحية للنظم الإيكولوجية الساحلية. في النظم الإيكولوجية عالية الإنتاجية مثل النظام الإيكولوجي لتيار هومبولت، تعد منطقة الحد الأدنى من الأكسجين عاملاً لا أحيائيًا مهمًا في تعديل بنية المجتمعات القاعية فوق الجرف القاري. هنا، ندرس المجتمعات القاعية الكبيرة ذات القاع الرخو على طول تدرج العمق - عند 10 و 20 و 30 و 50 مترًا لمدة عامين لفهم كيفية تأثير نقص الأكسجة على بنية المجتمعات الضحلة في موقعين في خليج ميجلونيس (23درجةجنوبًا) في شمال تشيلي. نختبر الفرضية القائلة بأنه خلال الأشهر ذات المناطق الضحلة التي تعاني من نقص الأكسجين، سيكون هيكل المجتمع أكثر اختلافًا، وبالتالي يصور تدرجًا هيكليًا واضحًا مع العمق والمتغيرات اللاأحيائية المترابطة (مثل المادة العضوية ودرجة الحرارة والملوحة). وبالمثل، خلال ظروف مناطق نقص الأكسجين الأعمق، ستكون المجتمعات متشابهة بين الموائل لأنها يمكن أن تتطور هيكلًا عن طريق التعاقب في ظروف أقل إجهادًا. طوال فترة أخذ العينات (من أكتوبر 2015 إلى أكتوبر 2017)، كان عمود الماء ناقص الأكسجين (من 2 إلى 0.5ml/l O2) معظم الوقت، حيث وصل إلى أعماق ضحلة تتراوح من 20 إلى 10 أمتار. تم اكتشاف حلقة واحدة فقط من الأوكسجين في يونيو 2016، حيث وصل مستوى الأكسجين الطبيعي (>2 مل/لتر من الأكسجين) إلى 50 مترًا. يصور هيكل المجتمعات نمطًا واضحًا من الاختلاف المتزايد عن الموائل الضحلة لنقص الأكسجين ونقص الأكسجين العميق. استمر هذا النمط طوال الوقت على الرغم من حدوث نوبة أكسجة. أوضحت وفرة الأنواع المتباينة وتوزيع الكتلة الحيوية التدرج في البنية، مما يعكس مستويات متغيرة من التكيف مع نقص الأكسجة، أي أن عددًا قليلاً من الشوكيات مثل Magelona physilia و Paraprionospio pinnata كانت موجودة فقط في الموائل منخفضة الأكسجين. انخفض التشتت متعدد المتغيرات لتكوين المجتمع كبديل لتنوع بيتا بشكل كبير مع العمق، مما يشير إلى فقدان بنية المجتمع وتقلبه عند الانتقال من حالات التأكسج إلى حالات نقص التأكسج. تظهر نتائجنا وجود نقص الأكسجة الضحلة شبه الدائمة في خليج ميجلونز، مما يقيد المجتمعات المتنوعة والأكثر تنوعًا على عمق ضحل جدًا (10-20 م). يجب النظر في هذه النتائج في سياق الانخفاض الحالي للأكسجين المذاب في معظم المحيطات والمناطق الساحلية وتأثيرها على الكائنات الحية في قاع البحر.Translated Description (French)
L'hypoxie est l'un des facteurs de stress les plus importants affectant les conditions sanitaires des écosystèmes côtiers. Dans les écosystèmes hautement productifs tels que l'écosystème du courant de Humboldt, la zone minimale d'oxygène est un facteur abiotique important modulant la structure des communautés benthiques sur le plateau continental. Ici, nous étudions les communautés macrobenthiques à fond mou le long d'un gradient de profondeur - à 10, 20, 30 et 50 m - pendant deux ans pour comprendre comment l'hypoxie affecte la structure des communautés peu profondes sur deux sites de la baie de Mejillones (23°S) dans le nord du Chili. Nous testons l'hypothèse selon laquelle, pendant les mois avec des zones hypoxiques peu profondes, la structure de la communauté sera beaucoup plus dissemblable, décrivant ainsi un gradient structurel clair avec une profondeur et des variables abiotiques corrélées (par exemple, matière organique, température et salinité). De même, dans les conditions de zones hypoxiques plus profondes, les communautés seront similaires entre les habitats car elles pourraient développer une structure par succession dans des conditions moins stressantes. Tout au long de la période d'échantillonnage (octobre 2015 à octobre 2017), la colonne d'eau était hypoxique (de 2 à 0.5ml/l O2) la plupart du temps, atteignant des profondeurs peu profondes de 20 à 10 m. Un seul épisode d'oxygénation a été détecté en juin 2016, où la normoxie (>2ml/l O2) a atteint 50 m. La structure des communautés montrait clairement une dissemblance croissante entre les habitats normoxiques peu profonds et les habitats hypoxiques profonds. Ce schéma était persistant dans le temps malgré la survenue d'un épisode d'oxygénation. L'abondance contrastée des espèces et la distribution de la biomasse expliquaient le gradient de structure, reflétant sans doute des niveaux variables d'adaptation à l'hypoxie, c'est-à-dire que peu de polychètes tels que Magelona physilia et Paraprionospio pinnata n'étaient situés que dans des habitats à faible teneur en oxygène. La dispersion multivariable de la composition de la communauté comme indicateur de la diversité bêta a diminué de manière significative avec la profondeur, suggérant une perte de la structure et de la variabilité de la communauté lors de la transition des conditions normoxiques à hypoxiques. Nos résultats montrent la présence d'hypoxie peu profonde semi-permanente à la baie de Mejillones, contraignant des communautés diverses et plus variables à une très faible profondeur (10-20 m). Ces résultats doivent être considérés dans le contexte du déclin actuel de l'oxygène dissous dans la plupart des océans et des régions côtières et de leur impact sur le biote des fonds marins.Translated Description (Spanish)
La hipoxia es uno de los factores estresantes más importantes que afectan a las condiciones de salud de los ecosistemas costeros. En ecosistemas altamente productivos como el ecosistema de la corriente de Humboldt, la zona mínima de oxígeno es un factor abiótico importante que modula la estructura de las comunidades bentónicas sobre la plataforma continental. Aquí, estudiamos comunidades macrobentónicas de fondo blando a lo largo de un gradiente de profundidad, a 10, 20, 30 y 50 m, durante dos años para comprender cómo la hipoxia afecta la estructura de las comunidades poco profundas en dos sitios en la Bahía de Mejillones (23°S) en el norte de Chile. Probamos la hipótesis de que, durante los meses con zonas hipóxicas poco profundas, la estructura de la comunidad será mucho más diferente, representando así un claro gradiente estructural con profundidad y variables abióticas correlacionadas (por ejemplo, materia orgánica, temperatura y salinidad). Asimismo, durante condiciones de zonas hipóxicas más profundas, las comunidades serán similares entre hábitats ya que podrían desarrollar estructura vía sucesión en condiciones con menos estrés. A lo largo del período de muestreo (octubre de 2015 a octubre de 2017), la columna de agua fue hipóxica (de 2 a 0.5ml/l O2) la mayor parte del tiempo, alcanzando profundidades de 20 a 10 m. Solo se detectó un episodio de oxigenación en junio de 2016, donde la normoxia (>2 ml/l O2) alcanzó hasta 50 m. La estructura de las comunidades representaba un patrón claro de creciente disimilitud con respecto a los hábitats normóxicos poco profundos e hipóxicos profundos. Este patrón fue persistente a lo largo del tiempo a pesar de la aparición de un episodio de oxigenación. La abundancia de especies contrastantes y la distribución de la biomasa explicaron el gradiente en la estructura, lo que podría decirse que refleja niveles variables de adaptación a la hipoxia, es decir, pocos poliquetos como Magelona physilia y Paraprionospio pinnata solo se ubicaron en hábitats con poco oxígeno. La dispersión multivariable de la composición de la comunidad como un indicador de la diversidad beta disminuyó significativamente con la profundidad, lo que sugiere la pérdida de la estructura de la comunidad y la variabilidad al pasar de condiciones normóxicas a hipóxicas. Nuestros resultados muestran la presencia de hipoxia superficial semipermanente en Bahía Mejillones, constreñiendo comunidades diversas y más variables a muy poca profundidad (10-20 m). Estos resultados deben considerarse en el contexto de la actual disminución del oxígeno disuelto en la mayoría de los océanos y regiones costeras y su impacto en la biota de los fondos marinos.Files
journal.pone.0200349&type=printable.pdf
Files
(14.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:bdf9788eb6403c5e825251a9dec5b6c3
|
14.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- المجتمعات القاعية الكبيرة في مستوى أكسجة ضحل إلى تدرج نقص الأكسجة في النظام البيئي المتصاعد في هومبولت
- Translated title (French)
- Communautés macrobenthiques dans un gradient de normoxie à hypoxie peu profond dans l'écosystème des remontées d'eau de Humboldt
- Translated title (Spanish)
- Comunidades macrobentónicas en un gradiente de normoxia a hipoxia poco profundo en el ecosistema de surgencia de Humboldt
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2884231027
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0200349
References
- https://openalex.org/W1546491123
- https://openalex.org/W1878663819
- https://openalex.org/W1885498805
- https://openalex.org/W1964307266
- https://openalex.org/W1964704955
- https://openalex.org/W1967968951
- https://openalex.org/W1968153389
- https://openalex.org/W1969592314
- https://openalex.org/W1976259602
- https://openalex.org/W1976403158
- https://openalex.org/W1977008711
- https://openalex.org/W1980847007
- https://openalex.org/W1995189984
- https://openalex.org/W1997020651
- https://openalex.org/W2002050263
- https://openalex.org/W2002246312
- https://openalex.org/W2007051420
- https://openalex.org/W2009693767
- https://openalex.org/W2011204839
- https://openalex.org/W2011352918
- https://openalex.org/W2017290612
- https://openalex.org/W2056064197
- https://openalex.org/W2062919853
- https://openalex.org/W2075674156
- https://openalex.org/W2076621200
- https://openalex.org/W2085886874
- https://openalex.org/W2099053943
- https://openalex.org/W2101541328
- https://openalex.org/W2107692457
- https://openalex.org/W2127366570
- https://openalex.org/W2128791014
- https://openalex.org/W2130231032
- https://openalex.org/W2131829457
- https://openalex.org/W2133923438
- https://openalex.org/W2144743501
- https://openalex.org/W2146522273
- https://openalex.org/W2146615582
- https://openalex.org/W2152509614
- https://openalex.org/W2211563398
- https://openalex.org/W2280903612
- https://openalex.org/W2325837992
- https://openalex.org/W2325963082
- https://openalex.org/W2512438339
- https://openalex.org/W2552026281
- https://openalex.org/W2588770771
- https://openalex.org/W2611644951
- https://openalex.org/W2781567654
- https://openalex.org/W4242702784
- https://openalex.org/W4285719527
- https://openalex.org/W46078065