Hispanopedia WikiEl análisis microquímico de otolitos es una técnica utilizada en la gestión pesquera y la biología pesquera para delimitar poblaciones y caracterizar los movimientos y el origen natal de los peces . Las concentraciones de elementos e isótopos en los otolitos se comparan con las del agua en la que habita el pez para identificar su recorrido. En los peces no ostariofisianos, el otolito más grande de los tres, o huesos del oído, el sagita , se analiza mediante diversos métodos para determinar las concentraciones de varios oligoelementos e isótopos estables. En los peces ostariofisianos, el lapilli es el otolito más grande y suele ser el que se analiza con mayor frecuencia.
Pertinencia
La gestión pesquera requiere un conocimiento profundo de las características del ciclo de vida de los peces . Los patrones migratorios y las zonas de desove son características clave en la gestión de muchas especies. Si un pez migra entre dos regiones gestionadas por separado, se gestionará como dos poblaciones distintas a menos que se comprenda esta migración. Si no se descubre, puede producirse la sobrepesca de la población, ya que los gestores asumen que existe el doble de peces. En el pasado, se necesitaban costosos e ineficientes estudios de marcado y recaptura para descubrir dichos patrones migratorios. Hoy en día, la microquímica de los otolitos proporciona una forma más sencilla de evaluar los patrones migratorios de los peces. La microquímica de los otolitos se ha utilizado para identificar y delimitar las poblaciones de bacalao del Atlántico en aguas canadienses . [ 1 ] También se ha utilizado para determinar los patrones migratorios del corégono anádromo . [ 2 ]
El origen natal es igualmente crucial para comprenderlo, ya que es necesario identificar y proteger las áreas donde los peces desovan y habitan durante su período larvario crítico . El origen natal también es importante para determinar si las regiones son fuentes o sumideros de poblaciones de peces. En el pasado, el origen natal se asumía a partir de la recolección en zonas de desove. En los últimos años, la microquímica de los otolitos ha demostrado que esto no siempre es así. Ha proporcionado una forma precisa de evaluar el origen natal de los peces sin necesidad de recolectarlos en las zonas de desove. La microquímica de los otolitos se ha utilizado para identificar con precisión las áreas de cría estuarinas de peces. [ 3 ]
Composición química
Los otolitos comienzan a formarse poco después de la eclosión del pez. Están compuestos por una estructura cristalina de carbonato de calcio , en forma de aragonita , sobre una matriz proteica. El carbonato de calcio se difunde a través de la membrana celular de la endolinfa y las capas de aragonita se depositan permanentemente en incrementos discretos. Estos incrementos se almacenan permanentemente en capas y su composición no se altera con el tiempo. Junto con el carbonato de calcio, se depositan otros compuestos químicos en cantidades traza. Los oligoelementos más comunes que se encuentran en los otolitos son los metales alcalinotérreos estroncio (Sr), bario (Ba) y magnesio (Mg), ya que pertenecen al grupo de los metales alcalinotérreos, al igual que el calcio, y por lo tanto tienen la misma afinidad de enlace. Esto permite que estos metales alcalinotérreos sustituyan al calcio en la aragonita sin afectar la estructura cristalina. Otros elementos e isótopos estables pueden depositarse en concentraciones más bajas dentro de la estructura de la aragonita y en la matriz proteica. La absorción de sustancias químicas en el otolito es compleja y consta de varias etapas, pero la composición química de las distintas capas es proporcional a la del agua circundante en la que habita el pez en el momento de la deposición. [ 4 ] Estas distintas capas crean un registro temporal del agua en la que ha habitado el pez. Los peces óseos tienen tres pares de otolitos, pero solo el más grande, conocido como saggita, se utiliza habitualmente para el análisis microquímico. El núcleo del otolito corresponde al período larval más temprano de la vida del pez. Por lo tanto, la microquímica del núcleo del otolito puede utilizarse para inferir el origen natal del pez. [ 1 ]
Métodos de análisis
Agua
Un avance reciente en el enfoque de los análisis microquímicos de otolitos implica el análisis de la química del agua junto con el análisis microquímico de otolitos. [ 5 ] Para estandarizar las concentraciones químicas, todas las concentraciones elementales se registran como proporción de Ca. La diferencia entre agua dulce y agua salada (marina) es la más sencilla de diferenciar. El agua salada tiene concentraciones mucho más altas de sustancias químicas disueltas que el agua dulce . A pesar de las numerosas diferencias en la composición química, los dos ambientes se pueden distinguir fácilmente con solo dos concentraciones elementales: Ba y Sr. Ba se presenta en concentraciones más altas en agua dulce y concentraciones más bajas en aguas marinas. Inversamente, Sr se presenta en concentraciones más altas en aguas marinas y concentraciones más bajas en agua dulce. Esta relación es claramente evidente en la química de los otolitos.
Si bien la distinción entre aguas dulces y marinas es relativamente sencilla, se requiere una resolución a mayor escala para examinar la variación espacial y temporal dentro de los biomas. En ambientes de agua dulce, el análisis de las proporciones isotópicas de Sr87/Sr86 se utiliza con frecuencia para obtener una mayor resolución espacial. [ 5 ]
La espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente ( ICP-OES ) y la espectroscopia de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente ( ICP-AES ) son dos técnicas comunes que funcionan dirigiendo plasma sobrecalentado hacia la muestra de agua y analizando los gases emitidos para detectar trazas de diferentes sustancias químicas. Otra técnica común es la espectroscopia de emisión de rayos X inducida por protones, que se basa en un haz de protones. En esta técnica, se dirige un haz de protones hacia la muestra y se analizan las emisiones de rayos X resultantes para determinar su composición química.
Otolito
Una vez identificadas las características químicas de las regiones de agua, se pueden analizar los otolitos para su comparación. Los otolitos se examinan y analizan de dos maneras básicas: se puede tomar una muestra del otolito completo o aislar una porción mediante un ensayo específico. [ 4 ] Ambos métodos comienzan con una limpieza y preparación cuidadosas de los otolitos que se van a analizar.
Cuando se desean datos sobre el movimiento de los peces a lo largo del tiempo o datos sobre su origen natal, se utiliza un enfoque de porción específica. Este enfoque también se conoce como enfoque basado en haz porque utiliza un haz enfocado para analizar una pequeña porción del otolito a la vez. Todas las técnicas basadas en haz comienzan cortando el otolito a lo ancho a través del núcleo para revelar una sección transversal que contiene todas las capas desde el origen hacia afuera. Esta sección se coloca en una resina de poliéster para mantenerla en posición. Luego se dispara un haz hacia el área deseada y se analiza la composición química. Para los estudios de origen natal, se analiza el núcleo. Para los estudios de variación temporal, se analiza un transecto desde el núcleo a través de todas las capas hasta el borde exterior del otolito con el haz. La espectrometría de masas acoplada inductivamente con ablación láser (LA-ICPMS) es la más precisa y versátil. La LA-ICPMS se ha utilizado para numerosos estudios de origen natal y variación temporal. [ 2 ] [ 6 ] La técnica utiliza un láser de haz extremadamente fino para ablacionar, o quemar, una capa muy superficial del otolito. Las emisiones de esto se analizan luego para determinar la composición química.
Los valores de isótopos estables de los otolitos también se han utilizado para determinar el clima en el pasado [ 7 ] Se han utilizado otolitos de peces de hasta 172 millones de años de antigüedad para estudiar el entorno en el que vivían los peces. [ 8 ] Se han utilizado dispositivos de micromecanizado robótico para recuperar registros de muy alta resolución de la dieta, la historia de vida y las temperaturas a lo largo de la vida de los peces, incluido su origen natal [ 9 ]
Referencias
- 1 2 Campana, SE, Fowler, AJ y CM Jones . 1994. Identificación de poblaciones de bacalao del Atlántico (Gadus morhua) mediante el análisis elemental de otolitos. Revista canadiense de pesca y ciencias acuáticas 51: 1942–1950
- 1 2 Halden, NM y LA Friedrich. 2008. Distribución de oligoelementos en otolitos de peces: marcadores naturales de historias de vida, condiciones ambientales y exposición a efluentes de relaves. Mineralogical Magazine 73:593-605.
- ↑ Thorrold, SR, Jones, CM , Swart, PK y TE Targett. 1998. Clasificación precisa de juveniles de corvina Cyniscion regalis en áreas de cría estuarinas basada en firmas químicas en otolitos. Marine ecology progress series 173: 253-265
- 1 2 Campana, SE 1999. Química y composición de los otolitos de los peces: vías, mecanismos y aplicaciones. Marine Ecology Progress Series 188: 263-297.
- 1 2 Starrs, D; Ebner, B; Fulton, C (25 de noviembre de 2014). "Todo en los oídos: descifrando la biología de la historia de vida temprana y la ecología espacial de los peces". Biological Reviews . 91 (1): 86– 105. doi : 10.1111/brv.12162 . PMID 25424431 . S2CID 19533349 .
- ↑ Mohan, JA 2009. Utilización del hábitat de juveniles de lubina rayada (Morone saxatili) en Albemarle Sound inferida a partir de otolitos y composición química del agua. Tesis de maestría. Universidad de East Carolina, Greenville, NC
- ↑ Patterson, William P.; Smith, Gerald R.; Lohmann, Kyger C. (2013). «Paleotermometría continental y estacionalidad mediante la composición isotópica de otolitos aragoníticos de peces de agua dulce». Cambio climático en los registros isotópicos continentales . Serie de monografías geofísicas. págs. 191–202 . doi : 10.1029/GM078p0191 . ISBN 9781118664025.
- ↑ Patterson, William P. (1999). "Los otolitos de peces caracterizados isotópicamente más antiguos proporcionan información sobre el clima continental jurásico de Europa". Geology . 27 (3): 199. Bibcode : 1999Geo....27..199P . doi : 10.1130/0091-7613(1999)027 < 0199:OICFOP > 2.3.CO ; 2 .
- ↑ Zazzo, A.; Smith, GR; Patterson, WP; Dufour, E. (2006). "Reconstrucción de la historia de vida del salmón rojo moderno y fósil (Oncorhynchus nerka) mediante análisis isotópico de oxígeno de otolitos, vértebras y dientes: Implicaciones para las reconstrucciones paleoambientales" (PDF) . Earth and Planetary Science Letters . 249 ( 3–4 ): 200–215 . Bibcode : 2006E & PSL.249..200Z . doi : 10.1016/j.epsl.2006.07.003 .
- Ciencias pesqueras
- migraciones de peces