Proyectos de Investigación
Drs. L. D’Croz y H. Guzmán, STRI
Programa de Ciencias Ambientales
Este estudio monitorea los ambientes costeros de Bocas del Toro para entender las funciones y relaciones de las distintas comunidades biológicas, manglares, lechos de pasto marino y arrecifes coralinos. Periódicamente se realizan prospecciones de calidad de agua y plancton (nutrientes, salinidad, biomasa de zooplancton, clorofila), parámetros ambientales (nivel del mar, viento, temperatura de la superficie del mar, lluvia, etc.), manglares (crecimiento de árboles, productividad primaria, reclutamiento, etc.), lechos de pasto marino (química acuaporina de los sedimentos, crecimiento de hojas, biomasa, etc.), y finalmente, los arrecifes coralinos (cambios en la cobertura, abundancia).
Dr. Luis D'Croz, STRI
Patrones estacionales de la calidad del agua y producción de plancton cerca de los hábitats de los arrecifes coralinos en Bocas del Toro. Desde enero de 1999, se han venido colectando muestras cada dos semanas. La información obtenida de este muestreo, así como de prospecciones oceanográficas más amplias realizadas en el área, nos ayudará a entender los papeles de vertientes de aguas terrestres e incursiones en aguas costeras sobre la producción y distribución de plancton en esta laguna costera.
Dr. Hector M. Guzmán, STRI
Prospección de Arrecifes Coralinos. Este proyecto estudia la reproducción de las cuatro especies coralinas más abundantes para entender los patrones de reclutamiento en el archipiélago. Además, el Dr. Guzmán estudia las dinámicas poblacionales de dos especies de pepino de mar y una especie de estrella de mar que son comercialmente importantes y que han sufrido pesca excesiva. El equipo del Dr. Guzmán propone aconsejar al gobierno sobre la administración de sus estrategias sobre abundancia, distribución y reproducción de estas especies, para poder reglamentar las prácticas pesqueras actuales. El Dr. Guzmán estudia además la genética poblacional del coral Siderastrea Siderca para entender el nivel de conectividad entre arrecifes. Esto es importante para rastrear la ruta de las larvas coralinas o “fuentes” y las áreas donde se puede esperar una recuperación de los arrecifes.
Dr. Richard Aronson, Laboratorio Marino de Isla Dauphin, Alabama, y Dr. Ian McIntyre, Museo Nacional de Historia Natural, Washington, D.C.
Disturbios y Reorganización en las Comunidades de los Arrecifes Caribeños. Bahía Almirante es la laguna costera contigua al laboratorio de STRI en Bocas del Toro. A través de este proyecto se comparan registros en escala milenaria del predominio de especies en arrecifes de Bahía Almirante con registros de arrecifes de la laguna somera de Belice. Extracciones realizadas en arrecifes de Bahía Almirante a una profundidad de 5-10 m revelaron que los arrecifes panameños eran persistentemente disimilares a los arrecifes beliceños al menos durante los 2000-3000 años previos a las décadas más recientes. Los arrecifes panameños fueron dominados continuamente por los corales Porites furcata. En el pasado, los cambios en el predominio de Porites sobre otras especies de corales eran poco usuales, se limitaban a áreas pequeñas y duraban por décadas o siglos. En los arrecifes beliceños predominó continuamente el coral Acropora cervicornis en el mismo rango de profundidad durante el mismo periodo. Nuevamente, los cambios en el predominio eran escasos y limitados en alcance. Las poblaciones de Acropora en la laguna beliceña fueron casi eliminadas por un brote de la enfermedad de la banda blanca al final de la década de 1980, y aparentemente, en décadas recientes las variaciones en la calidad del agua perjudicaron a los corales Porites en Bahía Almirante. Estas perturbaciones a gran escala hicieron que los dos sistemas de arrecifes convergieran en una tercera situación sin precedencia histórica: el predominio del coral Agaricia tenuifolia. Aunque los cambios hacia Agaricia en Panamá y Belice se diferencian tanto por mecanismos generales como por causas específicas, tuvieron el efecto de eliminar la marcada diferencia en la composición béntica de ambos arrecifes. Los recientes cambios ecológicos acabaron con la influencia de varios miles de años de historia de los arrecifes.
Dra. Nancy Knowlton, Instituto Scripps de Oceanografía/STRI
Bacterias asociadas con los corales escleractinios. Los arrecifes coralinos son valiosos recursos naturales e importantes contribuyentes a los procesos costeros y oceánicos en los océanos tropicales y subtropicales. Los corales escleractinios son los organismos claves de estos ecosistemas ya que sostienen la estructura arquitectónica de estos arrecifes,. Los modelos de presupuestos de nutrientes y energía en corales se han enfocado principalmente en el animal coralino y en los dinoflagelados fotosintéticos simbióticos (i.e., zooxanthellae), mientras que prácticamente ignoran la influencia potencial de las bacterias simbióticas. Del mismo modo, se han realizado un gran número de investigaciones para aislar y caracterizar los microbios que causan enfermedades en los corales, mientras que las asociaciones normales entre microbios y corales han recibido muy poca atención. Estudios anteriores han demostrado que las bacterias pueden ser fuente importante de energía y nutrientes para los corales, y se sabe que la flora bacteriana normal de un organismo (en humanos, por ejemplo) es esencial para resistir las enfermedades. Restarle importancia a la influencia de las bacterias en los corales podría comprometer seriamente nuestra comprensión de cómo viven los corales. Aquí demostramos que hay bacterias específicas que están asociadas con los corales escleractinios. Una especie de bacteria, estrechamente relacionada al género Bradyrhizobium fijador de nitrógeno, fue asociada con tres especies distintas de coral (Montastraea franksi, Porites porites forma divaricata, y Colpophyllia natans). Este descubrimiento es especialmente emocionante porque sugiere que los corales pueden ser sitios de producción de nitrógeno orgánico, un nutriente esencial y limitante en el ambiente marino. También encontramos otras especies de bacteria asociadas exclusivamente a sólo una de las tres especias de coral estudiadas. Las mismas asociaciones entre bacterias y corales se encontraron en diferentes arrecifes de la región de Bocas del Toro, lo cual apoya fuertemente la hipótesis de que los corales albergan floras bacterianas específicas. Futuras investigaciones intentarán determinar la influencia que las bacterias asociadas a los corales ejercen sobre la salud y ecología de éstos.
Reproducción de corales. Cada año, unos siete días después de la luna llena durante los meses de verano, muchos corales liberan óvulos y espermatozoides en un evento conocido como el desove masivo de corales. Durante estos eventos, la doctora Knowlton (junto con un equipo de colaboradores) recopila datos sobre la regulación del desove, la tasa de fertilización de los óvulos, y las distancias atravesadas por los óvulos en la superficie del agua. También recolectan muestras de espermatozoides para el análisis genético.
Dres. Mark Littler, (Littler.mark@nmnh.si.edu), Diane Scullion, Museo Nacional de Historia Natural, Institución Smithsonian, Washington, D.C.
“Controles desde abajo vs. controles desde arriba en hábitats de lagunas arrecifales”. Debido a los crecientes problemas asociados con la eutrofización y pesca excesiva en las costas tropicales y subtropicales, las respuestas ecológicas de los arrecifes coralinos y macroalgas al enriquecimiento de nutrientes y eliminación de depredadores han sido identificadas como áreas prioritarias que requieren investigación adicional. La investigación propuesta tratará en forma directa esta necesidad y proporcionará nuevos conocimientos acerca del estado de nutrientes y herbívoros en arrecifes coralinos lagunares. Por ende, esta investigación es oportuna y, de tener éxito, podría estimular estudios adicionales que mejorarían nuestro entendimiento de la ecología y manejo sostenible de otros ecosistemas de los arrecifes coralinos.
Dra. Ilka C. Feller, Centro de Investigaciones Ambientales del Smithsonian, Edgewater, MD.
Efectos de la disponibilidad de nutrientes sobre el crecimiento de plantas, la fotosíntesis, los procesos del ciclo de nutrientes y las interacciones entre animales y plantas en los manglares de Bocas del Toro, Panamá. Los manglares tropicales y subtropicales apoyan las comunidades y ecosistemas marinos colindantes, incluyendo los lechos de pasto marino y arrecifes coralinos. El objetivo de este estudio es determinar los patrones de limitación de nutrientes en los manglares de Bocas del Toro y los efectos de la disponibilidad de nutrientes sobre el crecimiento de plantas, los mecanismos de conservación de nutrientes dentro de plantas, la química de los suelos y el consumo primario.
Profesor Maurice Thomas (thomasm@pbac.edu), Departamento de Biología, Palm Beach Atlantic College
Un estudio de los patrones reproductivos, estructuras comunitarias y fluctuaciones poblacionales en murciélagos que habitan las cavernas de Isla Colón e Isla Bastimentos, provincia de Bocas del Toro, República de Panamá.
Ralph Saporito, Universidad Internacional de Florida
La relación entre dieta y toxicidad en la rana de dardo venenoso, Dendrobates pumilio
Las ranas dendrobátidas representan una familia de anuranes neotropicales, algunos de los cuales se caracterizan por una brillante coloración aposemática y la presencia de alcaloides en glándulas granulares dérmicas. Estos alcaloides, que son usados como defensa química contra la depredación y/o microorganismos, representan clases singulares de sustancias cuyo uso en la investigación biológica y en la medicina no tiene paralelo. Casi 500 alcaloides lipofílicos, que comprenden 22 clases estructurales diferentes, han sido detectados en extractos dérmicos de miembros de la familia Dendrobatidae. Aunque previamente se creía que las ranas sintetizaban los alcaloides por cuenta propia, las evidencias actuales indican que estas sustancias provienen de ciertos artrópodos que contienen alcaloides que son captados sin modificarse en las glándulas dérmicas de las ranas. Se sabe que dichos artrópodos forman una parte importante de la dieta de las ranas dendrobátidas, por lo cual han sido identificados como fuente potencial de una variedad de alcaloides presentes en las dendrobátidas. En base a esta información, el vínculo entre los alcaloides dendrobátidos y alcaloides artrópodos puede parecer obvio, pero faltan las evidencias de estudios de campo para sustentar esta conexión.
Adicionalmente, sabemos de la existencia de variaciones en el perfil de alcaloides dentro y entre poblaciones de una misma especie de rana dendrobátida en el archipiélago panameño de Bocas del Toro. Se sabe que los perfiles de alcaloides varían significativamente en la especie Dendrobates pumilio en Isla Bastimentos de Bocas del Toro, sin embargo pocos estudios han tratado específicamente el grado de variación espacial y temporal de estos perfiles. Se sabe que existen variaciones temporales y espaciales en poblaciones de artrópodos que habitan la hojarasca de los bosques neotropicales, y que el tamaño de las poblaciones varía según la temporada. Dado que existe una relación entre dieta y toxicidad en las ranas dendrobátidas y que la distribución de artrópodos varía en tiempo y espacio, la variación que se ha observado en los perfiles de alcaloides de D. pumilio podría atribuirse a la variación espacial de los artrópodos.
Este estudio tiene tres objetivos principales:
- Proporcionar una conexión biológica entre los artrópodos que contienen alcaloides y los alcaloides presentes en la rana dendrobátida, D. pumilio. Este objetivo implica la dilucidación de fuentes específicas de artrópodos que contengan alcaloides dendrobátidos, y la comparación de estos alcaloides con los que están presentes en las propias ranas, junto con datos dietéticos taxonómicos obtenidos de las ranas.
- Evaluar el nivel de variación de alcaloides en la rana dendrobátida, D. pumilio. Se elaborarán perfiles de alcaloides para D. pumilio de diferentes sitios en la costa noroeste de Isla Bastimentos para compararlos con los mismos sitios examinados en el año 2000. Además, para poder evaluar adecuadamente el grado de variación de alcaloides dentro de un mismo sitio, se elaborarán perfiles individuales de alcaloides para ranas.
- Proporcionar evidencia que sustente la relación entre dieta y variación de alcaloides en D. pumilio.
Mary K. Hart, Universidad de Kentucky
Los efectos del riesgo de depredación en la singular estrategia de intercambio recíproco de óvulos en pequeños serranos.
Este proyecto de disertación se enfoca en un grupo de pequeños serranos (Familia: Serranidae) que son hermafroditos simultáneos. Investigo los efectos del riesgo de depredación en la singular estrategia de intercambio recíproco de óvulos utilizada por algunas especies de este grupo. Las especies que intercambian óvulos incluyen las Hypoplectrus (los hamlets), Serranus tigrinus (harlequin bass), S. tabacarius (tobaccofish), y S. tortugarum (chalk bass).
En el intercambio de óvulos, las parejas alternan sus papeles como macho y hembra para que cada uno tenga la oportunidad de fertilizar los óvulos del otro. El desove es precedido por una exhibición de cortejo iniciada por la pareja que adopta el papel femenino (Fischer, 1980). Luego, las parejas cambian de papel en el cortejo y liberación de óvulos y espermatozoides. Típicamente, esta alternación de papeles ocurre varias veces durante un episodio de desove entre las parejas, y los individuos liberan sus óvulos en numerosas nidadas a lo largo del periodo de desove. La auto-fertilización no ocurre bajo condiciones naturales de desove. Se han realizado estudios detallados sobre los comportamientos de apareamiento de estos peces, y las estrategias de reciprocidad de las diferentes especies demuestran un sorprendente grado de variación (Fischer and Peterson, 1987; Peterson 1991).
En algunas especies, hay una marcada “ventaja por tamaño del macho”. Es decir, cuando el apareamiento ocurre entre individuos de diferentes tamaños, el de mayor tamaño logra fertilizar un número relativamente mayor de nidadas de su pareja al tomar con más frecuencia el papel masculino durante el episodio de desove (Peterson, 1995). En cierta especie, algunos peces a menudo utilizan la táctica de desplazamiento veloz (“streaking”) para lograr un mayor número de fertilizaciones en el papel masculino al entrometerse en el apareamiento de otras parejas (Fischer, 1984). Algunas especies cambian de pareja más que otras, y los individuos de mayor tamaño cambian de pareja con mayor frecuencia (Fischer, 1980; Fischer, 1984; Peterson, 1995). Otra especie es permanentemente monógama, teniendo una sola pareja por un periodo de tiempo prolongado. Esta es la única especie que libera sus óvulos en una sola nidada, con la reciprocidad inmediata de su pareja (Pressley, 1981).
A través de mis investigaciones, quisiera aprender más acerca de por qué existen diferencias tan explícitas en las estrategias de apareamiento de estas especies, y determinar si los serranos intercambiadores de óvulos modifican su estrategia de reciprocidad en respuesta a variables como el riesgo de depredación y la densidad de coespecíficos. Mi meta es desarrollar un estudio que lleve a un mayor entendimiento de la reciprocidad como una estrategia estable evolutiva, y que proporcione más información acerca de la flexibilidad de sistemas de apareamiento y los efectos de la depredación en el comportamiento individual y dinámica poblacional.
Tim Carruthers and Penny Barnes
Dinámicas de nutrientes en Bocas del Toro – implicaciones para Thalassia testudinum
Thalassia testudinum es un pasto marino que crece en abundancia en todo el Caribe. Como marcador, es una especie ideal, ya que crece en hábitats que van desde arrecifes hasta desembocaduras de ríos, tiene una dispersión vegetativa amplia (1000+km) y una vida relativamente larga y crecimiento lento, todo lo cual proporciona una evaluación integral de las condiciones a través del tiempo. En este estudio utilizamos estas características de Thalassia testudinum para evaluar el estado de nutrientes en Bahía Almirante y Laguna Chiriquí. Los resultados sugieren que los pastos marinos de esta región contienen altos niveles de nitrógeno y altos niveles globales de fósforo – a una distancia de tierra firma que alcanza las islas de atolón Las Zapatillas. El segundo objetivo de este estudio fue el de evaluar los factores que controlan los cambios anuales en la tasa de producción de Thalassia, con la hipótesis de que la aparente estacionalidad de los hábitats tropicales sería controlada más por la disminución de luz como consecuencia de vertientes inducidas por lluvias que por pequeños cambios anuales en temperatura, por ejemplo. Este proyecto se desarrolló con una beca de la Fundación Mellon otorgada a Penny Barnes.
Para más información, ir a www.ian.umces.edu