The role of cephalopods in Southern Ocean ecosystems through predator-prey interactions

Abstract

O albatroz-errante (Diomeda exulans), a maior ave marinha que habita o Oceano Austral, nidifica em ilhas subantárticas, sendo as colónias mais importantes as dos arquipélagos da Geórgia do Sul, Crozet e Kerguelen. Na Geórgia do Sul, os albatrozes-errantes fazem parte de um programa de monitorização de longo prazo, que se concentra principalmente na sua demografia, condição e padrões na procura de presas. A sua dieta também tem sido um fator-chave na investigação e monitorização dos albatrozes-errantes. A sua dieta é composta por proporções aproximadamente iguais de peixes (40%) e cefalópodes (40%), e uma menor proporção de crustáceos (20%). Embora vários estudos tenham investigado a sua dieta, apenas alguns se focaram em como mudanças ambientais anuais extremas podem influenciar os padrões alimentares do albatroz-errante. De forma a preencher esta lacuna, a minha tese visa estudar o impacto de eventos ambientais extremos, de curto prazo, na componente de cefalópodes da dieta do albatroz-errante em Bird Island, na Geórgia do Sul.Para alcançar este objetivo, a dieta do albatroz-errante foi estudada através de regurgitados de crias desta ave, ao longo de um período de cinco anos (época de reprodução de 2012/2013 a 2016/2017). No geral, o albatroz-errante alimentou-se de uma ampla gama de espécies de cefalópodes, com um total de 42 espécies identificadas. As três espécies mais importantes foram, Moroteuthopsis longimana (84.7% frequência de ocorrência (FO); 59.58% massa (M); 20.4% número de bicos inferiores (N)), Taonius notalia (91.3% FO; 11.00% M; 24.3% N) e Histioteuthis eltaninae (66.8% FO; 1.09% M; 10.3% N). Seguindo estas espécies por nível de importância temos: Histioteuthis atlantica, Alluroteuthis antarcticus, Gonatus antarcticus, Galiteuthis glacialis e Asperoteurhis lui. Durante o período de estudo, a dieta dos albatrozes-errantes foi predominantemente composta por Moroteuthopsis longimana em termos de massa (59.58%). Estudos anteriores em Geórgia do Sul, relataram resultados semelhantes (54% - 80% contribuição em massa).Ao longo dos cinco anos, os albatrozes-errantes mostraram uma composição de espécies semelhante. Isto pode ser explicado pela sua consistência no comportamento quando vão à procura de presas durante o período de criação de crias na Geórgia do Sul. Os nossos resultados indicam que mudanças ambientais de curto prazo, caracterizadas por eventos extremos de Índice Oscilação do Sul (SOI) (ou seja, El Niño e La Niña), sugerem não existir impacto nas presas de cefalópodes dos albatrozes-errantes que se reproduzem na Geórgia do Sul. Isto pode ser atribuído à plasticidade e ampla distribuição dos cefalópodes no Oceano Austral e, à ampla distribuição dos albatrozes-errantes quando se deslocam à procura de presas. Para além disso, os albatrozes-errantes são capazes de se alimentar das mesmas espécies de cefalópodes de forma consistente durante o período de criação das crias, ao longo dos cinco anos, apesar das flutuações nas condições ambientais (SOI).

Wandering albatross (Diomeda exulans), the largest seabird inhabiting the Southern Ocean, breeds on the sub-Antarctic Islands, with South Georgia, Crozet, and Kerguelen archipelagos, as the most important colonies. At South Georgia, wandering albatrosses are part of a long-term monitoring program, which focus mainly on their demography, condition and foraging patterns. Simultaneously, diet have remained also a key factor in wandering albatross research and monitoring. Their diet is composed of roughly equal proportions of fish (40%) and cephalopods (40%), with a smaller proportion of crustaceans (20%). Cephalopods are highly sensitive to environmental changes, making them good indicators of how extreme short-term events, such as El Niño and La Niña, affect the marine ecosystem. Still, while numerous studies have investigated its diet, only a handful have focused on how extreme annual environmental changes might influence wandering albatross feeding patterns. Within this context, my thesis aims to study the impact of extreme short-term events on the cephalopod´s component of the wandering albatross diet at Bird Island, South Georgia.To achieve this, the wandering albatross diet was studied by the analysis of boluses from wandering albatross chicks over a five-year period (breeding season 2012/13 to 2016/17). Overall, the wandering albatross fed on a wide range of cephalopod species, with a total of 42 species identified. The three most important species were Moroteuthopsis longimana (84.7% frequency of occurrence (FO); 59.58% by mass (M); 20.4% number of lower beaks (N)), Taonius notalia (91.3% FO; 11.00% M; 24.3% N) and Histioteuthis eltaninae (66.8% FO; 1.09% M; 10.3% N). Following, per importance, by these species: Histioteuthis atlantica, Alluroteuthis antarcticus, Gonatus antarcticus, Galiteuthis glacialis, and Asperoteurhis lui. During the study period, the diet of wandering albatrosses was predominantly composed of Moroteuthopsis longimana, remaining as main prey by mass (59.58%), similar to previous studies at South Georgia (54% - 80% mass contribution).Over the five years, wandering albatross have shown similar species composition. This might be explained by their consistent in foraging behaviour during the chick rearing period at South Georgia, equally leading to this uniformity in the cephalopod species present in the wandering albatross’ diet throughout the years. Our results indicate that short-term environmental changes, characterized by extreme events SOI events (i.e. El Niño and La Niña), had no apparent impact on the cephalopod prey of wandering albatrosses breeding at South Georgia. This could be attributed to the plasticity and wide distribution of cephalopod species in the Southern Ocean and to the broad foraging range of wandering albatrosses. Hence, wandering albatrosses were capable of preying on the same cephalopod species consistently over the chick-rearing period, during the five years, despite the fluctuations in environmental (SOI) conditions.