Evaluación de las poblaciones intermareales del cangrejo verde europeo invasor

Resumen

Comprender los patrones espaciotemporales en la dinámica de la población de cangrejo verde es esencial para predecir y gestionar los impactos ecológicos y económicos de esta especie invasora dañina. Este protocolo fue desarrollado en un esfuerzo por crear un método estandarizado para evaluar las poblaciones de cangrejo verde en la zona intermareal rocosa del Atlántico Noroeste.

Resumen

Las especies invasoras han causado importantes perturbaciones en los ecosistemas de todo el mundo. El cangrejo verde europeo invadió América del Norte en el siglo XIX y es considerado uno de los 100 peores invasores del mundo por la UICN. Las observaciones de la dinámica de la población de cangrejo verde espaciotemporal son esenciales para predecir y gestionar los impactos ecológicos y económicos de esta especie invasora dañina. Este protocolo fue desarrollado en un esfuerzo por crear un método estandarizado para evaluar la dinámica de la población de cangrejo verde en la zona intermareal rocosa de Nueva Inglaterra y el Atlántico de Canadá. El protocolo fue diseñado para ser accesible a múltiples usuarios, incluyendo investigadores, educadores, estudiantes y científicos ciudadanos. Aunque fue diseñado para examinar las poblaciones de cangrejo, este protocolo es fácil de adaptar y podría ser utilizado para cualquier número de especies intermareales. Los datos resultantes recopilados utilizando este protocolo tienen una amplia gama de usos, incluyendo informar la investigación ecológica, los esfuerzos de conservación, las estrategias de mitigación y el desarrollo de la pesca, así como con fines de divulgación educativa.

Introducción

Las invasiones biológicas pueden alterar potencialmente las interacciones de las especies y los procesos ecológicos, y pueden tener consecuencias ecológicas de gran alcance^1,,2,,3 y económicas⁴. La capacidad de predecir, mitigar y adaptarse con éxito a las invasiones depende en gran medida de la caracterización de la dinámica de población espaciotemporal⁵. Si bien existen una serie de herramientas (por ejemplo, genética poblacional, isótopos estables) y están surgiendo (por ejemplo, eDNA) para el seguimiento de especies invasoras, las técnicas tradicionales de monitoreo in situ siguen siendo ampliamente utilizadas para evaluar la distribución y abundancia de especies invasoras.

El cangrejo verde europeo (Carcinus maenas) es una especie invasora que se detectó por primera vez en América del Norte en 1817 y ha invadido con éxito los ecosistemas de todo el mundo^6,,7. Los cangrejos verdes tienen una multitud de impactos negativos en los ecosistemas locales, incluyendo la reducción de las poblaciones nativas de bivalvos a través de la depredación^8,,9, compitiendo con crustáceos nativos para alimentos y refugio^10,,11,12 y la destrucción del hábitat de hierba de anguila y posteriores cambios en la estructura de la comunidad de peces^12,,13,14. Esto se compone de estas cuestiones es el vínculo entre el aumento de la temperatura y el aumento de la abundancia de cangrejo verde y/o la expansión del rango^15,16, que ha tenido graves consecuencias ecológicas y socioeconómicas en áreas como el Golfo de Maine, donde el calentamiento se está produciendo más rápido que el 99% de los otros océanos del mundo¹⁷.

En la costa este de América del Norte, los cangrejos verdes van desde Virginia hasta Terranova. Se encuentran más comúnmente en costas protegidas por olas, estuarios y embayments en profundidades que van desde el nivel de marea alta hasta 5-6 m^18. Su presencia en la zona intermareal los convierte en una especie marina ideal para los estudios costeros. La característica más distintiva utilizada para identificar cangrejos verdes es el patrón de cinco espinas o "dientes" a cada lado de los ojos y tres espinas entre los ojos (véase el Apéndice 1). Su caparazón (lado dorsal) es típicamente un verde oscuro moteado y marrón, pero los patrones de color ventral pueden variar mucho (ver Apéndice 2).

Hay muchas organizaciones, investigadores, grupos de científicos ciudadanos y educadores que actualmente llevan a cabo el monitoreo de la población de cangrejo verde. Sin embargo, la falta de un protocolo estandarizado hace que sea difícil comparar conjuntos de datos y, en última instancia, comprender las poblaciones de cangrejo verde a escala local y regional. Este protocolo está diseñado para cuantificar la dinámica de población espaciotemporal de los cangrejos verdes en la zona intermareal rocosa en Nueva Inglaterra y el Atlántico de Canadá. Idealmente, el desarrollo de una encuesta estandarizada, económica y fácilmente adaptable promoverá los esfuerzos de monitoreo a largo plazo por parte de una amplia gama de usuarios, incluyendo investigadores, científicos ciudadanos, educadores y estudiantes.

Aunque los cangrejos verdes son las especies de interés objetivo en este protocolo, también se recopilan datos para jonás y cangrejos de roca nativos(Cáncer boreal y Cáncer irroratus),así como el cangrejo costero asiático invasor (Hemigrapsus sanguineus). Se trata de especies de cangrejo que se encuentran comúnmente en la zona intermareal rocosa en el norte de Nueva Inglaterra, y las tendencias en su distribución y abundancia de población tienen importancia ecológica y económica. Junto con este protocolo se desarrolló una guía de campo de cangrejo intermareal para ayudar en la identificación de cangrejos (Apéndice 1) específica del norte de Nueva Inglaterra. También se desarrolló una plataforma de entrada y almacenamiento de datos llamada "Intertidal Green Crab Project" para este protocolo utilizando Anecdata¹⁹. Anecdata es una plataforma gratuita de ciencia ciudadana en línea que proporciona soluciones móviles y basadas en la web para recopilar y acceder a observaciones, y proporciona una plataforma fácil de usar para recopilar, administrar y compartir datos fácilmente.

Protocolo

1. Temporización del trabajo de la encuesta

1. Realizar encuestas entre mayo y noviembre, durante el apogeo de la productividad en la zona intermareal.
2. Programar encuestas alrededor de mareas negativas o cero (generalmente ciclos de luna nueva y llena) para permitir un tiempo adecuado en la zona intermareal baja (es decir, al menos 2 horas).

2. Preparación previa a la encuesta

1. Localice e imprima todas las guías de campo y hojas de recopilación de datos (consulte Apéndices) antes de realizar la encuesta si ese es el método preferido. Si utiliza la aplicación Anecdata para guías de campo y recopilación de datos, visite el sitio web de Anecdata y únase al Proyecto¹⁹del Cangrejo Verde Intermareal. Las categorías de hoja de recopilación de datos y colección Anecdata son idénticas.

3. Selección y descripción del sitio

1. Localice un sitio intermareal rocoso protegido por olas con adoquines (es decir, no estable, enrollado por acción de olas) y hábitat de dosel de algas. Asegúrese de que haya al menos 100 m de costa para acomodar el muestreo planificado.
2. Registre la ubicación del sitio de estudio utilizando una unidad de sistema de posicionamiento global (GPS) o un dispositivo como un teléfono inteligente que tiene capacidad GPS (por ejemplo, muchas aplicaciones de brújula son de descarga gratuita o ya están preprogramadas en teléfonos inteligentes). Registre las coordenadas del sitio en la Hoja de Datos de La Encuesta Intermareal (Apéndice 3) o directamente en el Proyecto Cangrejo Verde Intermareal en Anecdata.
3. En el tiempo de marea baja previsto (determinado desde el sitio web de la NOAA Tide Predications o una aplicación como Tides) ejecute una cinta transectada de 50 m verticalmente desde la zona intermareal baja (es decir, la zona de salpicaduras) hasta la zona intermareal alta (es decir, la zona de microalgas negra que normalmente se seca en marea alta). Divida la distancia resultante en tres secciones iguales: alta, media y baja(Figura 1). La sección intermareal baja, paralela a la costa, es el área de muestreo objetivo.
4. Dentro de la zona intermareal baja, mida una distancia de 100 m paralela a la costa (Figura 2) y establezca marcadores permanentes que delinean esta zona utilizando armaduras o puntos de referencia permanentes naturales como rocas inamovibles, cornisa, pilotes de muelles, etc.

4. Realización de encuestas

1. Antes de llegar al sitio de la encuesta, registre la siguiente información en la Hoja de Datos de la Encuesta Intermareal (Apéndice 3) o directamente en el Proyecto de Cangrejo Verde Intermareal en Anecdata: nombre del sitio, fecha de muestreo, participantes, hora y altura de marea baja en la ubicación/fecha a muestrear (determinado utilizando el sitio web de NOA Tide Predications, o una aplicación como Mareas), y la fase lunar (determinada usando un calendario lunar como www.moongiant.com).
2. Al llegar al sitio de la encuesta, localice la sección de 100 m de la costa intermareal baja donde se llevará a cabo el estudio, desempaquete el equipo y organice hojas de datos y guías de campo.
3. Opcionalmente, mida la temperatura del agua utilizando un termómetro digital impermeable en las aguas poco profundas adyacentes al área de muestreo.
   1. Mida la salinidad colocando varias gotas de agua recogidas adyacentes al área de muestreo en el prisma de refracción de un refractómetro de salinidad.
   2. Registre la temperatura del agua en C y la salinidad en partes por mil (ppt) en la Hoja de Datos de La Encuesta Intermareal o directamente en el Proyecto De Cangrejo Verde Intermareal en la aplicación Anecdata.
4. Comience el estudio tirando de forma azarosa el cuatrit de 1^m2 dentro del área de zona intermareal baja predefinida que corre paralela a la costa (no se necesita una cinta transecta para llevar a cabo el estudio porque el área de la muestra ya ha sido definida). Registre una estimación visual del porcentaje de roca móvil (es decir, adoquines/grallas que puede mirar debajo) y cubierta del dosel de algas (por ejemplo, Ascophyllum o Fucus spp.) dentro del cuadrilla al cuarto por ciento más cercano (es decir, 0, 25, 50, 75 o 100%). Un hábitat intermareal rocoso es a menudo irregular y puede contener áreas de arena, barro, cornisa u otros hábitats donde no se encuentran cangrejos verdes.
   1. Para evitar sesgar las estimaciones de densidad mediante el muestreo de hábitat inadecuado, sólo los cuadráticas de muestra con más del 50% de roca móvil, o superior al 50% del dosel de algas. También evite tomar muestras de áreas donde las rocas o salientes están notablemente elevadas por encima del perfil de la costa dentro de la zona intermareal baja, ya que este hábitat puede ser más representativo de la zona intermareal media.
5. Dentro de cada cuadrilla, levante rocas móviles o adoquines y deje a un lado las algas para buscar cangrejos. Asegúrese de reemplazar todas las rocas y algas a medida que se encuentran. Recoge todos los cangrejos encontrados y guárdalos en un cubo hasta que se haya buscado todo el cuatrin.
6. Identifique las especies de cada cangrejo utilizando la Guía de Campo de Cangrejo Intermareal(Apéndice 1o fuente en la plataforma del proyecto Anecdata) y registre utilizando los códigos de especie enumerados en la Hoja de Datos del Estudio Intermareal (Apéndice 3) o en el Proyecto Intermareal de Cangrejo Verde en la aplicación Anecdata.
7. Mida el ancho del caparazón (CW) de cada cangrejo a través de la parte más ancha del caparazón, que abarca desde la punta hasta la punta de las espinas terminales, hasta el 1 mm más cercano usando pinzas Vernier.
8. Utilice el abdomen (o 'delantal') en el lado ventral del cangrejo para determinar el sexo. Los cangrejos macho tienden a tener un abdomen estrecho y puntiagudo y los cangrejos hembra tienden a tener un abdomen más ancho, en forma de colmena (Apéndice 1). Sólo registrar el sexo para cangrejos ≥ 10 mm CW.
9. Para todos los cangrejos, número récord de garras, número de patas, condición de la cáscara (es decir, cáscara dura o blanda según lo determinado por si el caparazón resiste (duro) o da (blando) cuando se aplica la presión de los dedos), y la presencia (es decir, ovoigerous) o ausencia de huevos extruidos para las hembras.
10. Opcionalmente, registre el color de los cangrejos verdes, pero no de otras especies de cangrejos, utilizando el protocolo de color desarrollado por Young y Elliot²⁰ (Apéndice 2). Este protocolo sólo debe utilizarse si las virutas de pintura reales se pueden obtener y entrar en el campo, ya que las versiones impresas pueden variar sustancialmente. Identifique la condición de la cáscara pre-molt para cangrejos verdes utilizando indicadores externos de pre-molt(Apéndice 4o fuente en la plataforma del proyecto Anecdata). Los cangrejos verdes pre-molt están dentro de las 3 semanas de la muda y son de particular interés para la emergente pesquería de cangrejo verde de caparazón blando^21,22.
11. Devolver todos los cangrejos al hábitat dentro del cuatrimet una vez que se han registrado todas las mediciones y características.
12. Continúe torcándose de forma azarosa el cuatrita dentro del área intermareal baja predefinida hasta que se muestree un total de 10^m2. Avance continuamente a lo largo de la zona intermareal baja de la costa y asegúrese de que los cuadráticas estén separados por un mínimo de 1 m para que no se produzca un remuestreo y un máximo de 10 m para que el área de reconocimiento no supere los 100 m.

5. Gestión y análisis de datos

1. Si utiliza hojas de datos, compruebe si hay errores y legibilidad en las hojas de datos, la fotocopia, el escaneo y el archivo. Utilice la fotocopia para la entrada de datos en una hoja de cálculo de Excel (véase el Apéndice 5, por ejemplo) o en el Proyecto Cangrejo Verde Intermareal en Anecdata¹⁹. Almacene las hojas de datos escaneadas electrónicamente.
2. Realizar análisis de datos adecuados al diseño del estudio. Las métricas de población útiles incluyen la densidad del cangrejo (número total de cangrejos dividido por el número total de cuadrituosos muestreados), la relación de sexo, la frecuencia de tamaño acumulada, la tasa de lesión, la relación de condición de la cáscara y las tasas globales de encuentro de especies (por ejemplo, % de cangrejos nativos frente a invasores).

Resultados

En 2019, este protocolo se utilizó para llevar a cabo encuestas mensuales de cangrejo verde intermareal en tres lugares de mayo a noviembre (Sandy Point, Yarmouth, ME (43-46'17.92"N, 70o 8'45.52"W), Robinhood Cove, Georgetown, ME (43-48'13.80"N, 69-44'50.97"W), y New Meadows River, West Bath, ME (43-51'17.84"N, 69-51'55.2 "W)), y en un lugar de mayo a agosto (río Damariscotta, Walpole, ME (43-56'9.42"N, 69-34'52.75")). Los datos recogidos indicaban amplias variaciones en la densidad de población de cangrejo verde espa...

Discusión

Este protocolo describe un método de encuesta para evaluar las tendencias espaciales y temporales de las poblaciones de cangrejo en la zona intermareal rocosa que es accesible para múltiples usuarios, incluidos investigadores, educadores, estudiantes y científicos ciudadanos. Los beneficios de este protocolo incluyen los siguientes: no requiere equipos especializados o costosos, la metodología es accesible para una amplia gama de niveles de habilidad (por ejemplo, los estudiantes de^3o y^4o grado ...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 m2 PVC quadrat (1/2" PVC)	Any hardware/home improvement store		PVC can be sourced at any hardware/home improvement store and cut into 1m lengths to form quadrat (4 1/2" PVC elbows will also be needed to connect 1 m lengths into square)
1/2" rebar	Home depot	5152	*optional (for marking low intertidal area)
40 m Fiberglass Transect Tape	Grainger	3LJX1
5 gal bucket	Home depot	05GLHD2
Ade Advanced Optics Salinity Refractometer	Amazon		*optional
Clip board	Any office supply store or Amazon
Uei Waterproof Digital Thermometer	Amazon		*optional
Vernier calipers	Bel-Art		Many companies make calipers, however our preferred brand is Bel-Art which can be sourced on Amazon