Introducción

Introducción
Los ecosistemas de frontera oriental representan una fracción muy pequeña de la
superficie total de los océanos, pero son las regiones más productivas del mundo
que sustentan un gran porcentaje de las pesquerías mundiales. Su alta productividad se debe a que en ellas ocurren tanto transporte hacia el ecuador de aguas
templadas como vientos favorables a surgencias costeras que en conjunto producen un transporte de aguas superficiales mar adentro y originan el afloramiento de
aguas relativamente frías y ricas en nutrientes hacia la superficie. La importancia
de los sistemas de frontera oriental reside además en que éstos exportan mar
adentro aguas recién emergidas, lo que los identifica como regiones prioritarias
en el estudio de los balances globales de propiedades tales como los contenidos
de carbono y nitrógeno.
El medio ambiente pelágico en el Océano Pacífico frente a la Península de Baja
California forma parte del Sistema de la Corriente de California, un ecosistema de
frontera oriental donde los florecimientos del fitoplancton soportan una red trófica abundante. Los afloramientos costeros exhiben señales estacionales que están
moduladas por la intensidad y dirección del viento, aunque la topografía local y las
características propias del ambiente costero pueden llegar a jugar un papel importante en su variabilidad. Frente a Baja California el ciclo estacional en las surgencias
causa una señal anual muy marcada en la biomasa de fitoplancton, la cual tiene
impactos significativos en las poblaciones de invertebrados y peces que viven en
estas latitudes. Además, se ha observado que la variabilidad interanual del ciclo
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estacional de las surgencias tiene un fuerte impacto en los niveles de diversidad y
abundancia de muchas especies del ecosistema pelágico.
La importancia económica y ecológica de los sistemas de corrientes orientales,
tales como el Sistema de la Corriente de California, ha motivado su monitoreo
de largo plazo. Frente a Baja California, las observaciones sistemáticas del ecosistema pelágico dieron inicio en 1949 bajo los auspicios del programa California
Cooperative Oceanic Fisheries Investigations (CalCOFI), pero estas observaciones
se vieron suspendidas en la década de los ochenta. A partir de 1997, el programa
de Investigaciones Mexicanas de la Corriente de California (IMECOCAL) retoma
el monitoreo estacional del ecosistema pelágico en una red de estaciones que forman un subconjunto de la malla de estaciones del programa CalCOFI, incluyendo
estaciones desde la costa hasta ~220 km mar adentro, y desde la línea 100 frente
a Ensenada (31 °N) hasta la línea 137 en el Golfo de Ulloa (24 °N) (fig. 1).
La rutina de muestreo en cada campaña oceanográfica incluye hidrocalas con
una sonda que mide la temperatura, salinidad y profundidad (CTD) hasta 1000
m, si la profundidad del fondo lo permite; arrastres oblicuos con red bongo desde
los 200 m hasta la superficie; muestreo de agua a diversas profundidades para
determinaciones de fitoplancton y oxígeno disuelto, concentración de nutrientes
y clorofila-a; y mediciones continuas de variables físico-químicas de la superficie
del mar, parámetros meteorológicos, y de corrientes con corrientímetro acústico
(ADCP). Los datos colectados a lo largo de los primeros diez años del programa
han permitido que un gran número de estudiantes e investigadores hayan abordado
muchas de las preguntas relacionadas con este ecosistema, desde la descripción de
su variabilidad estacional y el acoplamiento físico–biológico, hasta el conocimiento
de la respuesta del ecosistema ante eventos de cambio climático de escala global.
Las investigaciones han generado también nuevas e interesantes preguntas.
Este volumen condensa las principales contribuciones al conocimiento de la
Dinámica del Ecosistema Pelágico frente a Baja California, derivado del análisis
de los primeros diez años de datos obtenidos por el programa IMECOCAL. El libro
está dividido en cuatro secciones: en la primera se describen los patrones y procesos que ocurren en el ecosistema a escalas estacional e interanual, mientras que
de la segunda a la cuarta sección se describen de manera específica algunos de sus
aspectos físicos, químicos y biológicos.
En la primera parte, Durazo y colaboradores ofrecen una descripción de los
promedios climatológicos estacionales de temperatura y salinidad, así como de
las corrientes geostróficas asociadas, y sugieren esquemas de circulación media
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Dinámica del ecosistema pelágico frente a Baja California, 1997-2007
Figura 1. Plan de estaciones del Programa IMECOCAL frente a la Península de Baja
California. Los puntos representan las posiciones de las estaciones en cada crucero.
Los números en cada transecto identifican la línea tal como fue diseñada por el programa CalCOFI. Los contornos indican la profundidad del fondo oceánico a los 200,
1000 y 3000 m. La separación entre estaciones es de 35 km (20 m.n.) y entre transectos de 70 km (40 m.n.).
I ntroducción 15
superficial y subsuperficial, así como una descripción de la variabilidad climática
a escala interanual. Bajo el mismo esquema, Gaxiola-Castro y colaboradores presentan la variabilidad estacional de la clorofila-a y la producción del fitoplancton,
lo que les permite regionalizar el área de estudio en términos de la concentración
de clorofila-a; adicionalmente, estudian la respuesta del fitoplancton a eventos de
escala interanual como El Niño y La Niña. Por su parte, Lavaniegos-Espejo y colaboradores caracterizan la variabilidad estacional e interanual del zooplancton y
muestran evidencias de una clara asociación entre la variabilidad estacional de los
taxones con la actividad de surgencias en la región norte y con la circulación en la
región central; este estudio documenta además los cambios faunísticos asociados
con eventos de escala interanual.
En la segunda parte, el trabajo de Castro y Martínez analiza los campos de viento y reporta vientos persistentes con dirección dominante del nor-noroeste durante
todo el año, aunque con mayor intensidad en la época de primavera-verano; este
estudio discute además la importancia de la variabilidad espacial del rotacional del
esfuerzo del viento. El trabajo de Ramírez-Manguilar y colaboradores utiliza datos
hidrográficos para el cálculo de transportes de volumen, calor y sal frente a las costas mostrando que la región es un sistema de dominancia subártica con un exceso
de la evaporación sobre la precipitación de ~27 cm año-1.
Los aspectos químicos son cubiertos en la tercera parte. De la Cruz-Orozco y colaboradores presentan estimaciones de los flujos de CO2 entre el océano y la atmósfera durante los cruceros de 2004 y 2005, donde muestran la existencia de gradientes zonales y meridionales de dichos flujos. Juárez-Colunga y colaboradores analizan
los valores de pH de las aguas superficiales y encuentran diferencias contrastantes
relacionadas con la interacción de las masas de agua presentes. Hernández-Ayón
y colaboradores analizan datos obtenidos de barcos de oportunidad y encuentran
que, en promedio anual, el océano frente a la península puede ser considerado como
fuente de CO2. El enfoque desde el punto de vista de los nutrientes lo aporta el
trabajo de Gaxiola-Castro y colaboradores, quienes analizan las concentraciones de
nutrientes inorgánicos disueltos en términos de la variabilidad interanual y la de
mesoescala. Finalmente en esta tercera sección, Carriquiry y Sánchez analizan el
contenido de ópalo biogénico como un índice de productividad primaria y estiman
la productividad exportada a escala glaciar-interglaciar, al tiempo que discuten la
influencia de la intensificación de los vientos a esa misma escala.
La cuarta y última sección del libro contiene una descripción de los aspectos
biológicos, con el análisis de colectas de fitoplancton, zooplancton y consumidores
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Dinámica del ecosistema pelágico frente a Baja California, 1997-2007
primarios. Respecto al análisis del fitoplancton, Millán-Núñez presenta sus resultados de la cuantificación e identificación taxonómica de siete años (inviernos) de
muestras de fitoplancton, y muestra las diferencias notables en la riqueza específica
de especies que existe entre eventos interanuales. A nivel más particular, AlmazánBecerril y colaboradores describen la distribución de grupos de fitoplancton con
base en el análisis de pigmentos fotosintéticos del crucero de octubre de 2003, y
detectan la presencia de cuatro diferentes comunidades. Los flujos de fitoplancton
silíceo y los cambios en la comunidad fitoplanctónica de la zona eufótica fueron
estudiados por Martínez-López y colaboradores para dos períodos contrastantes de
El Niño-La Niña, y muestran que los flujos de diatomeas durante La Niña exceden
los que ocurren durante El Niño. Gonzalez-Silvera y colaboradores analizan las variaciones espaciales y temporales del coeficiente de absorción específico de luz por
el fitoplancton y la concentración de pigmentos en tres cruceros realizados frente
a la península entre 2002 y 2003 mostrando la existencia de dos regiones, una
oligotrófica con dominancia de picoplancton y otra mesotrófica con dominancia de
microplancton. También se presenta un estudio del coeficiente de absorción de luz
por el fitoplancton realizado por Sánchez-Pérez y Millán-Núñez, quienes analizan la
variabilidad espacial del coeficiente con la estructura y abundancia de células de la
comunidad fitoplanctónica. Sosa-Ávalos y colaboradores por su parte utilizan datos
derivados de sensores remotos y valores estimados de parámetros fotosintéticos
de cuatro cruceros oceanográficos para modelar la producción primaria de la zona
eufótica y para determinar su relación con la biomasa fitoplanctónica. Los datos
de estos mismos cuatro cruceros fueron utilizados en otro trabajo de Sosa-Ávalos
y colaboradores para determinar la concentración de clorofila-a y el coeficiente
específico de absorción de luz por el fitoplancton en la zona eufótica mostrando
valores máximos durante la primavera. Cepeda-Morales y colaboradores utilizaron
medidas de la productividad primaria in situ para evaluar la tasa máxima de fijación
de carbono, y proponen un modelo regional de productividad primaria que se basa
en los datos in situ y en las distribuciones de temperatura superficial del mar.
Además de los resultados descritos por Lavaniegos y colaboradores en la primera parte, esta obra presenta resultados de estudios larvales específicos. OrtuñoManzanares presenta los resultados de la distribución y abundancia de estadios
filosomas de langosta roja (Panulirus interruptus) en los cuatro cruceros del
año 2000, y muestra que la mayor presencia de estadios filosomas ocurre durante otoño, con los estadios tempranos (I-III) particularmente cerca de la costa.
Hernández-Rivas y colaboradores utilizan 505 muestras de zooplancton colectaI ntroducción 17
das entre 1997 y 1999 para analizar la presencia de estadios filosomas, y determinan que la duración de la fase pelágica de las larvas de la especie es de alrededor
de un año. Jiménez-Rosenberg y colaboradores caracterizan la comunidad de larvas
de peces con base en recolectas de zooplancton realizadas entre 1997 y 2000, y
muestran que la estructura de la comunidad responde a los cambios estacionales
del medio ambiente, así como a los cambios a escala interanual. Se presentan también estudios de larvas de peces en la región al sur de la red IMECOCAL realizados
por Avendaño-Ibarra y colaboradores, quienes sugieren en ellos que la estructura
de la comunidad de ictioplancton exhibe cambios estacionales marcados, aunque
con una componente de afinidad tropical. En el mismo contexto, Funes-Rodríguez
y colaboradores analizan la abundancia de larvas de peces de la región IMECOCAL
para doce cruceros realizados entre 1997 y 2000, y encuentran que la comunidad
de larvas de peces es relativamente homogénea con especies de afinidad transicional durante invierno y primavera, y heterogénea en verano y otoño con especies
mesopelágicas tropicales. Las paralarvas de calamar son estudiadas en el trabajo
de Granados-Amores y colaboradores, quienes analizaron datos de siete cruceros
oceanográficos durante dos eventos de escala interanual. Los autores encuentran
que durante El Niño 1997-1998 los taxones más abundantes tienen afinidad tropical-subtropical, mientras que durante La Niña 1999-2001 se registró el ingreso
y predominancia de taxones de afinidad templada.
Finalmente, Salinas-Zavala y colaboradores presentan los datos de colectas de
calamar gigante Dosidicus gigas realizados por el programa IMECOCAL y mediante el análisis del contenido estomacal de estos organismos muestran que su
dieta está constituida por crustáceos, peces y moluscos, con pocas evidencias de
canibalismo. Resultados de marcaje muestran los patrones de migración horizontal
y vertical de la especie, indicando preferencia de ambientes de aguas profundas,
frías e hipóxicas durante el día, y de aguas superficiales, más cálidas y oxigenadas
durante la noche.
R Durazo
G Gaxiola-Castro
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Dinámica del ecosistema pelágico frente a Baja California, 1997-2007
AGRADECIMIENTOS
Esta obra no hubiera sido posible sin el esfuerzo continuo y motivante de numerosas personas. Se agradece en especial a oficiales, tripulación y personal de apoyo
del B.O. Francisco de Ulloa, quienes a lo largo de estos primeros diez años mostraron siempre una enorme disposición de trabajo y colaboración. De igual forma se
agradece la colaboración de investigadores, personal técnico y estudiantes que a lo
largo de las numerosas y extenuantes jornadas permitieron la colecta de datos de
alta calidad; al personal administrativo de la División de Oceanología de CICESE
así como al de las diversas instituciones que participan en el programa, se les agradece por facilitar todos los trámites requeridos para lograr los zarpes, atraques, y el
análisis de datos. Por último, pero no por ser de menor importancia, se agradece la
colaboración entusiasta de los expertos académicos que fungieron como árbitros
de los trabajos que aquí se presentan, ya que sus comentarios y sugerencias permitieron que esta obra sea de la más alta calidad académica. El programa IMECOCAL
ha sido financiado con fondos de los proyectos SEP-CONACYT G0041T, 017PÑ1297, G35326T, 42569, 47044, 23947 y 99252, SEMARNAT-CONACYT
23804, SIP-IPN 20060413 y UC-MEXUS CN07-125 y ha recibido financiamiento parcial del tiempo del B.O. Francisco de Ulloa por el CICESE. Adicionalmente,
se ha contado con recursos complementarios a través de los gastos de operación
de las instituciones participantes: CICESE, UABC, CICIMAR-IPN, CIBNOR, INPSAGARPA, DICTUS-USON, CIIDIR-IPN, IG-UNAM, INE-SEMARNAT.
Comité Científico del Programa IMECOCAL
Timothy R. Baumgartner McBride, CICESE-DOB
Reginaldo Durazo Arvizu, UABC-FCM
Gilberto Gaxiola Castro, CICESE-DOB
José Gómez Valdés, CICESE-DOF
Bertha E. Lavaniegos Espejo, CICESE-DOB
I ntroducción 19
Revisores de las contribuciones a esta obra
Raúl Aguirre Gómez. UNAM-IG, [email protected]
José A. Aké Castillo. UV-ICMP, [email protected]
Saúl Álvarez Borrego. CICESE-DEM, [email protected]
Luis Gustavo Álvarez Sánchez, CICESE-DOF, [email protected]
Emilio J. Beier. CICESE-La Paz, [email protected]
Omar Calvario Martínez. CIAD, [email protected]
Víctor F. Camacho Ibar. UABC-IIO, [email protected]
Laura Carrillo Bibriesca. ECOSUR, [email protected]
José Domingo Carriquiry Beltrán. UABC-IIO, [email protected]
Rubén Castro Valdéz, UABC-FCM, [email protected]
María Teresa Cavazos Pérez. CICESE-DOF, [email protected]
Rafael Cervantes Duarte. IPN-CICIMAR, [email protected]
Roxana De Silva Ávila. IPN-CICIMAR, [email protected]
Eugenio Díaz Iglesias. CICESE-DA, [email protected]
Leticia Espinosa Carreón. CIIDIR-IPN, [email protected]
María Ana Fernández, UNAM-FC, [email protected]
Anatoly Filonov, UdeG, [email protected]
César Fuentes-Yaco. BIO-DOF, Canadá. [email protected]
René Funes Rodríguez. IPN-CICIMAR, [email protected]
Jaime Gómez Gutiérrez. IPN-CICIMAR, [email protected]
Eduardo González Rodríguez. CICESE-La Paz, [email protected]
Adriana Gonzalez Silvera. UABC-FCM, [email protected]
Oscar González Yajimovich, UABC-FCM, [email protected]
Sergio Guzmán del Próo. IPN-ENCB, [email protected]
Michel E. Hendrickx. UNAM-ICMyL, [email protected]
José Martín Hernández Ayón. UABC-IIO, [email protected]
David Uriel Hernández Becerril. UNAM-ICMyL, [email protected]
Sharon Z. Herzka Llona. CICESE-DOB, [email protected]
José Rubén Lara Lara. CICESE-DOB, [email protected]
Lucila Lares Reyes. CICESE-DOB, [email protected]
Bertha Lavaniegos Espejo. CICESE-DOB, [email protected]
Salvador Lluch Cota. CIBNOR, [email protected]
Juana López Martínez. CIBNOR, [email protected]
María Luisa Machain Castillo. UNAM -ICMyL, [email protected]
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Dinámica del ecosistema pelágico frente a Baja California, 1997-2007
Unai Markaida, ECOSUR, [email protected]
Antonio Martínez Alcalá. UABC-FCM, [email protected]
Víctor M. Martínez Almeida. [email protected]
Aída Martínez López. IPN-CICIMAR, [email protected]
Helmut Maske. CICESE-DOB, [email protected]
Eduardo Millán Núñez. CICESE-DEM, [email protected]
Roberto Millán Núñez. UABC-FCM, [email protected]
Cira Gabriela Montaño Moctezuma. UABC-IIO, [email protected]
Enrique Morales Bojórquez, CIBNOR, [email protected]
Isabel R. Muñoz García. UAS-FACIMAR, [email protected]
Manuel Nevárez Martínez. INPA-SAGARPA, [email protected]
Francisco Javier Ocampo Torres. CICESE-DOF, [email protected]
Aramis Olivos Ortiz. UCOL-FCM, [email protected]
Guillermo Ortuño Manzanares. INPA-SAGARPA, [email protected]
Ricardo Palomares García, IPN-CICIMAR, [email protected]
Alejandro Parés Sierra, CICESE-DOF, [email protected]
Paula Pérez Brunius, CICESE-DOF, [email protected]
Jorge Adrián Rosales Casián. CICESE-DEM, [email protected]
David Alberto Salas de León. UNAM-ICMyL, [email protected]
Ricardo Saldierna Martínez. IPN-CICIMAR, [email protected]
César Salinas Zavala. CIBNOR, [email protected]
Laura Sánchez Velasco. IPN-CICIMAR, [email protected]
Eduardo Santamaría del Ángel. UABC-FCM, [email protected]
Norman Silverberg. IPN-CICIMAR, [email protected]
Francisca Staines Urias. GEUS, [email protected]
Stephen V. Smith. CICESE-DG, [email protected]
Ramón Sosa Ávalos. UCOL-FCM, [email protected]
Oscar Sosa Nishizaki, CICESE-DOB, [email protected]
Eduardo Suárez Morales. ECOSUR, [email protected]
Fabián J. Tapia. FONDAP-COPAS, [email protected]
Armando Trasviña Castro, CICESE-DOF, [email protected]
José Eduardo Valdéz Olguín, UNISON-DICTUS, [email protected]
José A. Vélez, Tenera Environmental Inc., [email protected]
Gerardo Verdugo Díaz, IPN-CICIMAR, [email protected]
Oleg Zaytsev, IPN-CICIMAR, [email protected]
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