Estudios de ecología trófica y genética de poblaciones aplicados al uso sustentable de dos especies de delfines simpátricos y su hábitat en Patagonia

Abstract

El Mar Argentino es uno de los ecosistemas marinos más impactados en las últimas décadas por diversas actividades humanas. A lo largo de la costa habitan dos especies de pequeños cetáceos endémicas de la costa de Sudamérica, la tonina overa (Cephalorhynchus commersonii) y el delfín austral (Lagenorhynchus australis). Ambas son depredadores de alto nivel trófico, viven en simpatría e interactúan con actividades humanas como la pesca y el turismo en Patagonia. En el marco de una gestión ecosistémica del mar son consideradas prioritarias las acciones orientadas a conferir sustentabilidad a las actividades basadas en el aprovechamiento de la biodiversidad y el hábitat. Entre esas acciones se destacan los estudios dirigidos a mejorar el conocimiento de la biología y ecología de las especies, en aspectos tales como la identificación y caracterización de unidades poblacionales y el rol de las mismas en la trama trófica. El objetivo general de esta tesis fue investigar la ecología trófica y determinar la estructura genética de la población de dos especies simpátricas a lo largo de la costa de Patagonia, mediante la utilización de isótopos estables y marcadores moleculares neutros. El área de estudio abarcó más de 1.600 km de costa entre los 43ºS y 55ºS, en la cual se incluyeron un total de 70/22 y 42/4 muestras de piel/hueso para la tonina overa y el delfín austral, respectivamente. A partir de ambos tejidos se analizaron los isótopos estables 13C, 12C, 15N y 14N, mientras que a partir de muestras de piel se amplificó la región control del ADN mitocondrial (ADNmt) y loci microsatélites diseñados específicamente para cada especie (28 en la tonina overa y 20 en el delfín austral). Los análisis de isótopos estables mostraron una segregación espacial intra e interespecífica, identificándose diferentes grupos de alimentación para el delfín austral. La amplitud del nicho isotópico varió entre especies y grupos de alimentación, exhibiendo menor variación en la selección de presas para la tonina overa. Los modelos de mezcla sugieren que la tonina overa tiene una dieta, a corto y largo plazo, basada predominantemente en peces pelágicos mientras que el delfín austral se alimenta de peces bentónicos y pelágicos dependiendo del grupo de alimentación. Los análisis basados en marcadores moleculares, sugirieron para ambas especies una baja diversidad genética, pero en el mismo orden que otras especies del género. La tonina overa mostró ser una especie panmíctica, es decir no presenta una estructura génica poblacional; mientras que el delfín austral presenta una fuerte estructura genética poblacional. Las pruebas demográficas variaron entre especies sugiriendo, por un lado, una expansión poblacional reciente para la tonina overa a fines del Pleistoceno, mientras que por otro lado, la población de delfines australes se habría mantenido estable a lo largo del tiempo. Los resultados obtenidos en la presente tesis son inéditos y constituyen un avance en el conocimiento de estas dos especies de la región. Cabe destacar que la información acerca de su diversidad y estructura génica así como también sus estrategias de forrajeo deben tenerse en cuenta al momento de delinear estrategias de conservación y manejo para ambas especies endémicas frente a un escenario de cambio climático.

The Argentine Sea is one of the most impacted marine ecosystems in recent decades by several human activities. Along the South American coast, two endemic species of small cetaceans can be found, Commerson’s dolphin (Cephalorhynchus commersonii) and Peale’s dolphin (Lagenorhynchus australis). Both are top predators, live in sympatry, and interact with human activities such as fisheries and tourism in Patagonia. In the context of ecosystem management, actions focused on conferring sustainability to activities based on the use of biodiversity and habitat are considered a priority. Among these actions, studies aimed at improving the knowledge of biology and ecology of the species are highlighted, such as identification and characterization of population units and their role in the trophic web. The general aim of this thesis was to investigate the trophic ecology and determine the population genetic structure of two sympatric species along the Patagonia coast, using stable isotopes and neutral molecular markers. The study area covered over 1,600 km of coastline between 43ºS to 55ºS, in which a total of 70/22 and 42/4 skin/bone samples were used for Commerson’s and Peale’s dolphin, respectively. From both tissues, stable isotopes of 13C, 12C, 15N and 14N were analyzed; while only skin samples were used to amplify the control region of mitochondrial DNA (mtDNA) and microsatellite loci speciesspecific, designed here for each species (Commerson’s dolphin = 28, Peale’s dolphin = 20). Stable isotopes analysis showed intra and interspecific spatial trophic resource partition, identifying different Peale’s dolphin feeding groups. Isotopic niche breadth varied between species and feeding groups, exhibiting less variation in prey selection among Commerson’s dolphins. Mixing models suggested that Commerson’s dolphins feed predominantly on pelagic fish, while Peale’s dolphins feed on benthic and pelagic fish according to the feeding group. Molecular markers analysis showed low genetic diversity in both species. Commerson's dolphin showed to be a panmictic species, which means that it does not present a genetic population structure, while the southern dolphin exhibited a strong population genetic structure. Historical demographic analysis varied between species suggesting, a recent demographic expansion of Commerson’s dolphins at the late Pleistocene, while Peale’s dolphin seems to have shown no changes in its population size over time. The results obtained in the present thesis suggested a clear segregation in the use of trophic resources between two dolphin species that promote sympatry, with a previously unknown ecological complexity in Peale’s dolphin. The results obtained in the present thesis are novel and represent an advance in the knowledge of these two species of the region. Finally, in a climate change scenario, it is recommended to consider the information about their diversity and genetic structure as well as their foraging strategies to design conservation and management strategies for both endemic species.