Core manual versus draga van Veen en sedimentos intraportuarios: Estimación de sus eficiencias en el estudio de comunidades macrobentónicas

Zool. baetica, 19: 57-69, 2008 Core manual versus draga van Veen en sedimentos intraportuarios: Estimación de sus eficiencias en el estudio de comunidades macrobentónicas Hand corer versus van Veen grab in harbour sediments: Efficiency estimation in the study of macrobenthic communities J. M. GUERRA-GARCÍA & J. C. GARCÍA-GÓMEZ Laboratorio de Biología Marina, Departamento de Fisiología y Zoología, Facultad de Biología, Universidad de Sevilla, Avda. Reina Mercedes 6, 41012 Sevilla, España. E- mail: jmguer[email protected] Recibido el 20 de octubre de 2008. Aceptado el 17 de noviembre de 2008. ISSN: 1130-4251 (2008), vol. 19, 57-69 Palabras clave: Herramientas de muestreo, Fondos blandos intraportuarios, Macrofauna bentónica Key words: Sampling devices, Harbour soft-bottoms, Benthic macrofauna RESUMEN Se compararon los resultados obtenidos con una draga van Veen de 0,05 m2 de superficie operativa con los de un core manual de sección rectangular (10 x 17 x 35 cm) en muestreos de macrofauna de sedimentos del puerto de Ceuta. El número de especies obtenido por ambos procedimientos de muestreo fue similar. Sin embargo, las densidades de las especies numéricamente importantes fueron significativamente superiores en las muestras extraídas con core, sobre todo en el caso de los poliquetos, lo que se tradujo en un descenso en los valores de diversidad y equitatividad. Al considerar los valores medios de las tres estaciones estudiadas, las densidades del molusco Paphia aurea y de los poliquetos Cirratulus cirratus, Exogone verugera y Platynereis dumerilii fueron significativamente superiores en las muestras tomadas con core manual. Los crustáceos tienen una clara preferencia por los estratos superficiales de la columna de sedimento, mientras que algunos moluscos y muchos poliquetos son capaces de penetrar alcanzando niveles más profundos. De ahí que sus abundancias queden subestimadas con la draga van Veen, que extrae un semicilindro de sedimento en lugar de un prisma y tiene un grado de profundización dependiente del tipo de sedimento. Zool. baetica, 19: 57-69, 2008 J. M. GUERRA-GARCÍA & J. C. GARCÍA-GÓMEZ 58 ABSTRACT A comparison of benthic macrofauna from sediments of the harbour of Ceuta collected with a van Veen grab (0.05 m2) and a hand corer (10 x 17 x 35 cm) was conducted. The number of species collected with the two devices was similar. However, densities of numerically important species were higher with the hand core, especially for the polychaetes, resulting in a decrease of diversity and evenness indexes. Considering the mean values for the three stations selected, densities of the mollusc Paphia aurea and the polychaetes Cirratulus cirratus, Exogone verugera and Platynereis dumerilii were significantly higher with the core. The crustaceans show preference for superficial levels in the sediment column whereas some molluscs and many polychaetes are able to reach deeper levels. Therefore, densities of molluscs and polychaetes are underestimated with the van Veen grab, which takes out a semicylinder of sediment instead of a prism, and the degree of penetration into the sediment depends on the type of substrate. INTRODUCCIÓN Desde los primeros intentos por obtener muestras de sedimento cuantitativas (Petersen & Jensen, 1911; Petersen, 1913; Ekman, 1915; Naumann, 1917) se han desarrollado diferentes aparatos para muestreos en sustrato blando. Las técnicas de muestreo de sedimentos, así como la comparación de sus eficiencias han sido tratadas en numerosos trabajos (Ursing, 1954; Birkett, 1958; Gage, 1975; Andersin & Sandler, 1981; Sola et al., 1989). Blomqvist (1991) desarrolla una extensa revisión sobre las técnicas de muestreo en sedimentos, acerca de sus problemas y soluciones. La utilización de uno u otro tipo de técnica de muestreo depende de muchos factores, tales como la naturaleza del sustrato en el que viven las comunidades, la profundidad, la ecología de las especies, las condiciones metereológicas (Sola et al., 1989). En este trabajo se ha puesto especial énfasis en los sedimentos intraportuarios dadas las peculiares características ambientales de los puertos y otras obras de ingeniería civil similares. Actualmente la demanda de obtención de muestras cuantitativas fiables es evidente en numerosos estudios centrados en la abundancia de organismos bentónicos, dinámica de nutrientes, efecto de contaminantes, monitorización, etc. Si el muestreo no es preciso pueden extraerse conclusiones erróneas. Los instrumentos que parecen presentar más ventajas en este sentido son los cores. La obtención de una fracción de la columna de sedimento sin alterar puede permitir el fraccionamiento de la misma y el estudio de la distribución vertical de los organismos. Por otra parte la muestra puede considerarse verdaderamente cuantitativa ya que puede conocerse con precisión el volumen de la misma. Esto no ocurre con las dragas, como la van Veen Zool. baetica, 19: 57-69, 2008 CORE MANUAL VS. DRAGA VAN VEEN EN SEDIMENTOS INTRAPORTUARIOS 59 que, dependiendo del grado de penetración en el sedimento, variable según las características de éste, extrae un volumen de muestra diferente. Además, el perfil de la muestra extraída no es rectangular, sino semicircular. En muchos de los estudios en las costas españolas se está extendiendo el uso de la draga box-corer de Reineck modificada por Bouma (Sánchez-Mata, 1996; Garmendia, 1997). Consiste en una caja de acero inoxidable abierta en ambos extremos, de dimensiones 10 x 17 x 35 cm, que se introduce en el sustrato por medio de un lastrado con plomos. El extremo inferior de la caja se obtura con un cierre sujeto en el extremo de un brazo que pivota deslizándose a través del sedimento cerrando la boca de la caja. Sin embargo, el empleo de esta draga, con un peso de más de 200 kilogramos, requiere de una embarcación con un tamaño considerable, que no siempre está disponible en los programas de muestreo. Por otro lado, esta draga es operativa en zonas de mar abierto relativamente profundas ya que en estudios de dársenas portuarias con poca profundidad como las del Puerto de Ceuta (3 metros), la entrada de una embarcación de gran calado está imposibilitada físicamente. Por tanto el empleo del core con draga box-corer debe sustituirse por un core manual que se introduce en el sedimento mediante inmersión con escafandra autónoma. En este estudio se ha empleado un core de las mismas dimensiones que el de la draga box-core (10 x 17 x 35 cm) pero de forma manual. Es evidente que la opción anterior (uso del core) es necesaria si el objetivo es un estudio de distribución vertical. Sin embargo, si el estudio no requiere fraccionamiento de la columna, sino que se estudia la fauna y los parámetros físico-químicos de una forma global, la draga van Veen puede ser suficiente. Teniendo en cuenta que esta draga puede utilizarse desde una pequeña embarcación se evita recurrir a un muestreo directo mediante inmersión en una zona portuaria contaminada y sujeta a un intenso tráfico de embarcaciones en la que el buceo puede resultar peligroso. De este modo, el objetivo del presente trabajo fue el de comparar los resultados obtenidos con la draga van Veen y con un core manual para estimar su eficiencia en el estudio de sedimentos contaminados del Puerto de Ceuta. MATERIAL Y MÉTODOS Extracción y procesado de las muestras Durante el mes de junio de 1999 se procedió a la obtención de muestras correspondientes a tres estaciones del Puerto de Ceuta (E1, E2 y E3) (Fig. 1). Las tres estaciones presentan una granulometría similar y la misma Zool. baetica, 19: 57-69, 2008 J. M. GUERRA-GARCÍA & J. C. GARCÍA-GÓMEZ 60 profundidad (3 metros) (Guerra-García, 2001). La primera serie de muestras fue tomada con una draga van Veen de 0,05 m2 de superficie operativa y un peso aproximado de 8 kilogramos. Se extrajeron 3 muestras en cada una de las 3 estaciones. La segunda serie fue recogida en las mismas estaciones con un core de 0,017 m2 de superficie (10 x 17 cm) que se introdujo en el sedimento hasta los 20 cm. En este caso se extrajeron 9 muestras en cada estación. De esta forma se obtuvo un área total muestreada de 0,15 m2 por ambos procedimientos (3 van Veen o 9 cores) en cada una de las zonas muestreadas. El sedimento extraído fue filtrado con tamices de luz de malla de 0,5 mm. El material retenido fue fijado con formol al 4% con rosa de bengala. Tras la separación y clasificación de la fauna se contabilizaron las abundancias de las especies presentes en cada una de las muestras. Tratamiento de los datos Además de la comparación por abundancias globales en cada estación se representó el número total de especies, el número total de individuos, el índice de diversidad de Shannon (Shannon & Weaver, 1963) con logaritmo en base e y el índice de equitatividad de Pielou (Pielou, 1984). Como las especies más abundantes están representadas en las tres estaciones muestreadas y éstas presentan características físico-químicas similares, se utilizaron Fig. 1.—Área de estudio. Se señala la localización de las tres estaciones muestreadas. Fig. 1.—Study area. The location of the three sampling stations is shown. Zool. baetica, 19: 57-69, 2008 CORE MANUAL VS. DRAGA VAN VEEN EN SEDIMENTOS INTRAPORTUARIOS 61 los valores de abundancias totales de las especies (ind/0,15m2) obtenidos en las diferentes estaciones (3 valores para cada especie) y fueron éstos los que se incluyeron en el análisis de la varianza (ANOVA de una vía). Dado el pequeño tamaño muestral y que los datos no cumplían las hipótesis de normalidad y de homocedasticidad (igualdad de varianzas), se optó por el test no paramétrico de Kruskal Wallis para la comparación de abundancias registradas por ambos métodos de muestreo. Igualmente se procedió para los parámetros descriptores de la comunidad (nº total de especies, nº total de individuos, diversidad y equitatividad). Para los análisis estadísticos se utilizó el programa BMDP (Dixon, 1983). RESULTADOS Las abundancias de las especies dominantes (individuos/0,15m2) obtenidas por los dos procedimientos de muestreo empleados (draga van Veen y core) en cada una de las tres estaciones muestreadas se exponen en la tabla I. Para algunas de estas especies las diferencias entre las abundancias obtenidas con draga van Veen y core no siguen el mismo patrón en las tres estaciones. Así, por ejemplo, Corophium runcicorne y C. sextonae son más abundantes en las muestras obtenidas con la draga van Veen en E1 y E2 pero más abundantes en las muestras obtenidas con el core en E3. Sin embargo, en la mayoría de las especies, el patrón de diferencias se respeta en todas las estaciones. Es el caso del gammárido Aora spinicornis y el tanaidáceo Zeuxo normani, ambos con valores de abundancia superiores en las muestras obtenidas con la draga van Veen. Por el contrario, los bivalvos Abra alba, Loripes lacteus, Paphia aurea y los poliquetos Cirratulus cirratus, Cirriformia tentaculata, Exogone verugera y Platynereis dumerilii fueron más abundantes en las muestras obtenidas con el core (Tabla I). Las abundancias de moluscos y poliquetos fueron, en general, superiores en las muestras extraídas con el core. Si bien, al obtener valores medios de las tres estaciones sólo fueron significativas las diferencias en las abundancias de poliquetos, muy superiores en las muestras del core (Fig. 2). De esta forma, mientras el número de especies es similar en ambos procedimientos de muestreo, el número de individuos es considerablemente superior en las muestras extraídas con core, sobre todo en el caso de los poliquetos, lo que se traduce en un ligero descenso en los valores de diversidad y equitatividad (Fig. 3). Si consideramos los valores medios de las tres estaciones estudiadas no se registraron diferencias significativas en los parámetros descriptivos de la comunidad (número de especies e índices de diversidad y equitatividad). Zool. baetica, 19: 57-69, 2008 J. M. GUERRA-GARCÍA & J. C. GARCÍA-GÓMEZ 62 No se registraron diferencias en las abundancias de crustáceos y sólo hubo diferencias significativas (p<0,05) en algunas especies de moluscos (Paphia aurea) y sobre todo de poliquetos (Cirratulus cirratus, Exogone verugera y Platynereis dumerilii) (Tabla II). Tabla I.—Comparación entre las abundancias de las especies dominantes (individuos/0,15m2) con los dos procedimientos de muestreo empleados (draga van Veen y core manual). Table I.—Comparison between the abundance of dominant species (individuals/0.15m2) with the two sampling strategies used (van Veen grab and hand corer). E1 E2 E3 van Veen Core van Veen Core van Veen Core Crustáceos: Aora spinicornis Afonso, 1976 10 2 32 18 38 0 Apseudes latreillii Milne-Edwards, 1828 3 1 229 462 111 41 Corophium runcicorne Della Valle, 1893 69 21 24 12 2 24 Corophium sextonae Crawford, 1937 22 4 27 10 0 118 Nebalia bipes (Fabricius) 11 1 0 0 1 1 Pariambus typicus Kröyer, 1844 1 0 21 13 2 56 Phtisica marina Slabber, 1769 12 1 5 6 27 2 Zeuxo normani (Richardson, 1905) 34 0 2 0 0 0 Moluscos: Abra alba (Wood, 1802) 0 4 1 4 0 1 Loripes lacteus (Linnaeus, 1758) 13 25 0 5 0 0 Paphia aurea (Gmelin, 1791) 0 2 1 9 0 5 Parvicardium exiguum (Gmelin, 1791) 51 34 38 22 5 24 Retusa obtusa (Montagu, 1803) 2 2 1 0 25 49 Poliquetos: Capitella capitata (Fabricius, 1780) 0 13 23 0 61 0 Cirratulus cirratus (Muller, 1776) 0 18 5 14 0 7 Cirriformia tentaculata (Montagu, 1808) 45 170 3 63 1 8 Exogone verugera Claparede, 1868 0 10 2 23 0 27 Platynereis dumerilii Audouin y Milne- Edwards, 1833 11 49 41 463 0 83 Potamilla reniformis (Linnaeus, 1788) 2 1 17 23 0 5 Pseudomalacoceros tridentata (Southern, 1914) 71 35 13 105 205 1070 Zool. baetica, 19: 57-69, 2008 CORE MANUAL VS. DRAGA VAN VEEN EN SEDIMENTOS INTRAPORTUARIOS 63 DISCUSIÓN Las diferencias encontradas en las abundancias de algunas especies de moluscos y principalmente poliquetos entre los dos métodos de muestreo usados son esperables si tenemos en cuenta que mientras los crustáceos tienen clara preferencia por los primeros estratos de la columna de sedimen- to, algunos moluscos y muchos poliquetos tienen la capacidad de penetrar alcanzando niveles más profundos. La draga van Veen extrae un semicilindro Fig. 2.—Comparación de las abundancias (valores medios de las estaciones E1, E2 y E3) de los principales grupos taxonómicos entre los dos procedimientos de muestreo analizados. Las barras indican las desviaciones típicas (*, diferencias significativas con p<0,05). Fig. 2.—Abundance comparison (mean values of stations E1, E2, E3) of the main taxonomic groups between the two sampling strategies used. Bars indicate standard deviations (*,significant differences at p<0.05). Zool. baetica, 19: 57-69, 2008 J. M. GUERRA-GARCÍA & J. C. GARCÍA-GÓMEZ 64 de sedimento mientras que el core utilizado en el presente estudio extrae un prisma rectangular (Fig. 4). De esta forma, en la draga van Veen se pierde una fracción de sedimento de cierta profundidad para la misma superficie. De ahí que poliquetos y bivalvos se vean reducidos en abundancia frente al core. Además, puede ocurrir que la draga no profundice hasta los 20 cm, perdiéndose la fracción más profunda, aunque en ésta viva un menor número de organismos (Fig. 4). Sola et al. (1989), en un estudio en sedimentos intermareales del estuario del Bidasoa, comparan la eficacia de un core manual con la de la draga van Veen. Obtienen resultados similares a los del presente estudio. Los valores de abundancia y biomasa son superiores cuando se utiliza el core. Estos autores consideran que la profundidad de la penetración de la draga van Veen es insuficiente para obtener una muestra representativa de todos los rangos de tamaño de las especies ya que las más profundas Fig. 3.—Comparación del número total de especies, número total de individuos, índices de diversidad de Shannon (H’) y equitatividad de Pielou (J) entre los resultados obtenidos con la draga van Veen y el core manual. Fig. 3.—Comparison of the total number of species, total number of specimens, Shannon diversity index (H’) and Pielou evenness index (J) between the results obtained with the van Veen grab and the hand corer. Zool. baetica, 19: 57-69, 2008 CORE MANUAL VS. DRAGA VAN VEEN EN SEDIMENTOS INTRAPORTUARIOS 65 Tabla II.—Valores medios y rango de los parámetros descriptivos de la comunidad así como de las abundancias de las especies más representadas en la comunidad. Se incluye el valor del estadístico K del test de Kruskal-Wallis correspondiente a la comparación entre la draga van Veen y el core. *,p<0,05, n.s.: no significativo. Table II.—Mean values and range of the community descriptive parameters and abundances of the dominant species. Values of the statistic Kruskal-Wallis corresponding to the comparison between the van Veen grab and core is included. *,p<0.05, n.s.: non significant. van Veen Core Kruskal-Wallis media rango media rango Estadístico Parámetros descriptivos: Número de especies (S) 25,00 21,00-29,00 28,00 26,00-29,00 1,34n.s Diversidad Shannon (H’) 2,22 1,93-2,46 1,80 1,31-2,24 2,33n.s Equitatividad Pielou (E) 0,69 0,63-0,76 0,54 0,40-0,67 2,33n.s Especies (abundancia/0,15m2): Crustáceos Aora spinicornis 26,67 10,00-38,00 6,67 0,00-18,00 2,33n.s Apseudes latreillii 114,33 3,00-229,00 168,00 1,00-462,00 0,04n.s Corophium runcicorne 31,67 2,00-69,00 19,00 12,00-24,00 0,19n.s C.sextonae 16,33 0,00-27,00 44,00 4,00-118,00 0,05n.s Nebalia bipes 4,00 0,00-11,00 0,67 0,00-1,00 0,22n.s Pariambus typicus 8,00 1,00-21,00 23,00 0,00-56,00 0,05n.s Phtisica marina 14,67 5,00-27,00 3,00 1,00-6,00 2,33n.s Zeuxo normani 12,00 0,00-34,00 0,00 0,00-0,00 2,40n.s Moluscos Abra alba 0,33 0,00-1,00 3,00 1,00-4,00 3,33n.s Loripes lacteus 4,33 0,00-13,00 10,00 0,00-25,00 0,48n.s Paphia aurea 0,33 0,00-1,00 5,33 2,00-9,00 3,97* Parvicardium exiguum 31,33 5,00-51,00 26,67 22,00-34,00 0,43n.s Retusa obtusa 9,33 1,00-25,00 17,00 0,00-49,00 0,00n.s Poliquetos Capitella capitata 28,00 0,00-61,00 4,33 0,00-13,00 1,34n.s Cirratulus cirratus 1,67 0,00-5,00 13,00 7,00-18,00 3,97* Cirriformia tentaculata 16,33 1,00-45,00 80,33 8,00-170,00 2,33n.s Exogone verugera 0,67 0,00-2,00 20,00 10,00-27,00 3,97* Platynereis dumerilii 17,33 0,00-41,00 198,33 49,00-463,00 3,85* Potamilla reniformis 6,33 0,00-17,00 9,67 1,00-23,00 0,43n.s Pseudomalacoceros tridentata 96,33 13,00-205,00 403,33 35,00-1070,00 0,43n.s