Cambios en la productividad del sistema de afloramiento costero peruano registrados en ensambles de quistes de dinoflagelados desde la pequeña edad de hielo hasta la actualidad

Abstract

Los dinoflagelados, cuyas formas autotróficas son productores primarios clave junto con las diatomeas producen quistes de resistencia o dinoquistes con un alto potencial de preservación, que funcionan como proxis de sus poblaciones en la columna de agua. El registro de su carácter trófico permite diferenciar escenarios oceanográficos: el predominio de dinoflagelados autótrofos o mixótrofos responde a una mayores tratificación de la columna de agua, mientras que el incremento de los dinoflagelados heterótrofos está asociado a sistemas con una mayor disponibilidad de presas como diatomeas u otros microorganismos. No obstante, la respuesta de las comunidades de dinoflagelados en función de la productividad primaria y la variabilidad climática en sistemas de afloramiento costero aún constituye un vacío de información crítico para las reconstrucciones paleoceanográficas de la región, por lo que se plantea como pregunta:¿Cómo se relacionan los cambios en la abundancia y diversidad de dinoquistes de especies heterotróficas y autotróficas en relación con los cambios en la productividad del afloramiento costero peruano desde finales de la Pequeña Edad de Hielo hasta la actualidad? Para abordar esta interrogante, se seleccionaron los sedimentos del talud continental frente a Pisco, donde se localiza la celda principal de afloramiento costero peruano para reconstruir la variabilidad y diversidad de los dinoflagelados a partir del análisis de quistes preservados en un núcleo sedimentario, que abarcó desde finales de la Pequeña Edad de Hielo hasta el Periodo Cálido Actual. Asimismo, se evaluó la relación de los dinoquistes con proxis paleoambientales y de paleoproductividad a través de un enfoque estadístico multivariado. El análisis palinológico permitió registrar un total de19 taxones de dinoquistes, clasificados en 4 autótrofos y 15 heterótrofos. A partir de este inventario, el registro de los últimos 300 años evidenció un predominio de taxonesheterótrofos Echinidinium spp., Quinquecuspis concreta, Protoperidinium americanum y Brigantedinium cariacoense. La abundancia de dinoquistes heterótrofos aumentó en el Periodo Cálido Actual respecto a la Pequeña Edad de Hielo; sin embargo en el Periodo de Transición se reveló una dinámica específica contrastante con la disminución de Echinidinium spp. y Brigantedinium cariacoense frente al incremento de Quinquecuspis concreta y Protoperidinium americanum. No obstante, en entornos de alta productividad del mismo periodo, los dinoquistes autótrofos fueron más abundantes y la prevalencia alterna de los taxones Lingulodinium machaerophorum, Nematosphaeropsis spp., Operculodinium spp. y Spiniferites spp. reflejaron la variabilidad de las condiciones oceanográficas imperantes frente al litoral peruano durante ese periodo. Por último, en el siglo XXI se registraron los máximos absolutos de abundancia total de dinoquistesheterótrofos, la aparición de los géneros heterótrofos Polykrikos, Selenopemphix y Votadinium, y un incremento de los taxones heterótrofos Echinidinium spp. y Brigantedinium cariacoense, sugiriendo una reorganización ecológica reciente posiblemente relacionada con el calentamiento global antropogénico. Aunque no se identificó una correlación significativa entre la abundancia de dinoquistes heterótrofos y la sílice amorfa; a nivel específico se identificaron correlaciones directas no significativas para Quinquecuspis concreta y Selenopemphix quanta, e inversas para Spiniferites spp.,denotando selectividad trófica y respuestas no uniformes hacia la disponibilidad de diatomeas.

Dinoflagellates, whose autotrophic forms are key primary producers along with diatoms,produce resting cysts or dinocysts with a high preservation potential, which act as proxies for their populations in the water column. Recording their trophic characteristics allows us to differentiate oceanographic scenarios: the predominance of autotrophic ormixotrophic dinoflagellates corresponds to greater stratification of the water column, while the increase in heterotrophic dinoflagellates is associated with systems with greaterprey availability such as diatoms or other microorganisms. However, the response of dinoflagellate communities in relation to primary productivity and climate variability in coastal upwelling systems still constitutes a critical information gap for palaeoceanographic reconstructions of the region. Therefore, the following questionarises: How are changes in the abundance and diversity of dinocysts of heterotrophic and autotrophic species related to changes in the productivity of the Peruvian coastal upwelling from the end of the Little Ice Age to the present? To address this question, sediments from the continental slope off Pisco, where the main coastal upwelling cell is located, were selected to reconstruct the variability and diversity of dinoflagellates from the analysis of dinocysts preserved in a sediment core, spanning from the end of the LittleIce Age to the Current Warm Period. The relationship of dinocysts with paleoenvironmental and paleoproductivity proxies was also evaluated using a multivariate statistical approach. Palynological analysis yielded a total of 19 dinocyststaxa, classified as 4 autotrophic and 15 heterotrophic. Based on this inventory, the recordof the last 300 years showed a predominance of heterotrophic taxa Echinidinium spp., Quinquecuspis concreta, Protoperidinium americanum, and Brigantedinium cariacoense. The abundance of heterotrophic dinocysts increased during the Current Warm Period compared to the Little Ice Age; however, the Transition Period revealed aspecific dynamic, with a decrease in Echinidinium spp. and Brigantedinium cariacoense and an increase in Quinquecuspis concreta and Protoperidinium americanum. Nevertheless, in highly productive environments during the same period, autotrophicdinocysts were more abundant, and the alternating prevalence of the taxa Lingulodiniummachaerophorum, Nematosphaeropsis spp., Operculodinium spp., and Spiniferites spp.reflected the variability of oceanographic conditions off the Peruvian coast during that period. Finally, the 21st century saw the absolute peaks in abundance of dinocysts of heterotrophic species, the appearance of the heterotrophic genera Polykrikos, Selenopemphix, and Votadinium, and an increase in heterotrophic forms: Echinidinium spp. and Brigantedinium cariacoense, suggesting a recent ecological reorganization possibly related to anthropogenic global warming. Although no significant correlation was identified between the abundance of heterotrophic dinocysts and amorphous silica, at the species level, non-significant direct correlations were identified for Quinquecuspis concreta and Selenopemphix quanta, and inverse correlations for Spiniferites spp.,indicating trophic selectivity and non-uniform responses to diatom availability.