Characterizing zooplankton and micronekton diel vertical migration at the western Puerto Rican shelf/slope break

Abstract

Discrete zooplankton/micronekton samples from three plankton cruises were collected over a moored Bluewater Broadband ADCP in Mona Passage, west of Puerto Rico to: describe the taxonomic composition, vertical distribution, and diel vertical migrations of the zooplankton/micronekton community, and calibrate ADCP echo intensity data (relative backscatter strength, RBS) versus zooplankton/micronekton biomass and density. A Tucker trawl system (mesh size: 0.2, 0.3, 0.5, 1.0 mm) sampling in vertically stratified step-oblique net tows was used to collect, quantify, and identify zooplankton/micronekton taxa. Three 24-hour net tow stations were occupied over the insonified cone of the 76.8 kHz Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP). Echo intensity and current velocity data were acquired from the ADCP. Relative backscatter strength (RBS) time-series contours revealed persistent DVM layers in Mona Passage and La Parguera at depths of 150 and 400 m. Diel vertical migrator (DVM) layers were observed to migrate with maximum vertical velocity ranging from 4 to 12 cm/s. Copepods were the dominant taxon collected in all events, presenting a relative abundance (RA) of approximately 89% of the total zooplankton. The copepod assemblage included Candacia pachydactila, Undinula vulgaris, Euchaeta marina, and Scolecithrix danae. Euphausiids, generally strong migrators, were represented by several species of the genus Stylocheiron, Nematoscelis and Euphausia. Statistically significant differences of zooplankton abundance with depth and time of day were detected for several taxonomic groups. Positive linear regressions between RBS and zooplankton/micronekton biomass and densities were statistically significant for several taxonomic groups in the Mona Challenge and Abril La Sierra 2004 cruises. These findings confirmed the existence of a deep scattering layer comprised of zooplankton and micronekton in Caribbean waters, and confirmed the effectiveness of indirect approaches such as the RBS produced by ADCPs to detect such phenomena.

Los datos oceanográficos utilizados durante este estudio abarcan tres cruceros de plancton (Mona Challenge, Abril La Sierra 2003 y Abril La Sierra 2004) que muestrearon simultáneamente sobre un perfilador de corrientes (ADCP). Los objetivos fueron: (1) describir la distribución vertical de la comunidad del zooplancton y micronecton, en especial los migradores verticales diurnos (DVM); (2) documentar la migración vertical por medio de series de tiempo y perfiles de desplazamientos verticales; y (3) examinar la relación entre la fuerza de retrodispersión relativa (RBS) y la biomasa y densidad zooplánctica. Se ocuparon tres estaciones de 24 horas sobre el cono de insonificación de un ADCP de 76.8 kHz anclado al fondo marino. El ADCP adquirió datos de velocidad de corrientes e intensidad del eco. Para colectar, cuantificar e identificar las especies del zooplancton y micronecton se utilizó un sistema de redes Tucker (porosidad de la malla: 0.2, 0.3, 0.5 y 1.0 mm) muestreando en arrastres oblicuos-escalonados. Para demostrar la mejor configuración del ADCP en estudios de dinámica de microcapas se añadió y analizó un lanzamiento del ADCP en la pendiente insular de La Parguera. Los contornos de series de tiempo evidenciaron patrones migratorios del zooplancton/micronecton a profundidades entre 150 y 400 m. Las velocidades verticales máximas variaron entre 4 y 12 cm/s. Los copépodos fueron el grupo taxonómico dominante en todos los eventos presentando una abundancia relativa (RA) de aproximadamente 89% del zooplancton total. Algunos posibles migradores identificados incluyen Candacia pachydactila, Undinula vulgaris, Euchaeta marina y Scolecithrix danae. Los eufásidos, migradores reconocidos, fueron representados por especies de los géneros Stylocheiron, Nematoscelis y Euphausia. Los análisis de ANOVA mostraron diferencias significativas entre profundidades y tiempos para algunos grupos taxonómicos. Regresiones lineales positivas entre la fuerza de retrodispersión relativa (RBS) y la biomasa y densidad zooplánctica resultaron estadísticamente significativos (p < 0.05) durante los cruceros del Mona Challenge y Abril La Sierra 2004. Estos resultados confirman la existencia de una capa de dispersión profunda (deep scattering layer) producida por componentes zoopláncticos en aguas del Caribe, y evidencian la efectividad de la señal de RBS producida por un ADCP para detectar dicho fenómeno.