Macrofaunal biodiversity of bathyal habitats at the moroccan carbonate province (Gulf of Cadiz, NE atlantic)

Abstract

The Gulf of Cadiz is an extensive seepage area between the south Iberian and north Moroccan margins, west of the Strait of Gibraltar (NE Atlantic). It encompasses numerous carbonate mounds characterised by accumulations of mostly fossil deepwater corals, isolated coral patches and coral rubble, and over 40 submarine mud volcanoes at depths ranging 200 to 4,000m. This tectonically active area has a long geologic history and a central biogeographic location. The complex circulation of water masses ensures oceanographic connectivity with the Mediterranean Sea, Equatorial and North Atlantic regions. At the Gulf of Cadiz, the Pen Duick Escarpment, a feature with 4 km length and 100 m height, is located at ca. 500 m depth, on the south-eastern branch of the Renard Ridge, westwards of the El Arraiche mud volcano field. Cold-water corals, vulnerable, slow-growing metazoans that inhabit cold dark waters in the deep-sea, have been receiving increased attention in recent years. Under the framework of the research programs MiCROSYSTEMS and Moundforce (European Science Foundation), selected sites along the Moroccan margin were investigated, aiming to describe the composition, abundance and community structure of the benthic macrofaunal assemblages living in association with fossil cold-water coral reef habitats present in the vicinity of mud volcanoes and carbonate mounds. Sampling was undertaken during the cruises M2005 (64PE237), M2006 (64PE253) and M2007 (64PE268), onboard the RV Pelagia. From the 120 box-core subsamples collected at depths ranging 220 to 900 m, 426 macroinvertebrate taxa were identified. The macrofaunal assemblages were highly heterogeneous in composition and community structure and were mainly represented by arthropods, annelids and molluscs. Multivariate analyses supported significant differences between distinct geological features and between distinct substrate types. High diversity, abundance and evenness were common in mound, coral and mud volcano assemblages, whilst off mound sediments and areas without hard substrates were represented by less diverse and less abundant assemblages. The assemblages are dominated by a relatively low percentage of the most common taxa and include mainly polychaetes, sipunculids and tanaidaceans. Analysis in relation to depth also revealed differences in taxa richness and abundance. The results obtained are discussed in relation to previous knowledge on carbonate mounds, fossil coral reefs, El Arraiche mud volcanoes and surrounding area, reinforcing the hypothesis that the presence of carbonate mounds and fossil cold-water coral reefs increases deep-sea habitat heterogeneity and support a highly diverse assemblage of benthic invertebrates.

O Golfo de Cádis, localizado entre a margem sul Ibérica e a margem norte Marroquina, a oeste do Estreito de Gibraltar (NE Atlântico), engloba inúmeros montes carbonatados caracterizados pela acumulação de corais de profundidade fósseis e, mais de 40 vulcões de lama submarinos, a profundidades entre os 200 e 4000 m. Esta área localizada na interface de várias regiões biogeográficas, é tectonicamente ativa e caracterizada por uma longa história geológica; a complexa circulação de massas de água assegura a conectividade oceânica entre o Mar Mediterrâneo e as regiões Equatorial e Norte do Atlântico. No Golfo de Cádis, a Escarpa de Pen Duick, com 4 km de comprimento e 100 m de altura, está situada a cerca de 500 m de profundidade no ramo sudeste do "Renard Ridge", na parte ocidental do campo de vulcões do El Arraiche. Os corais de água fria, organismos vulneráveis e de crescimento lento que vivem em águas frias e escuras no oceano profundo, têm vindo a receber atenção acrescida nos últimos anos. No contexto dos programas de investigação MiCROSYSTEMS e Moundforce (Fundação Europeia para a Ciência), locais selecionados ao longo da margem Marroquina do Golfo de Cádis foram investigados, com o objetivo de descrever a composição, abundância e estrutura das comunidades de macrofauna bentónicas que vivem em associação com habitats de recifes de corais de água fria predominantemente fósseis presentes nas proximidades de vulcões de lama e montes carbonatados. A amostragem decorreu durante as campanhas M2005 (64PE237), M2006 (64PE253) e M2007 (64PE268), a bordo do NO Pelagia. Foram analisadas 120 subamostras de box-core recolhidas a profundidades entre os 220 e 900 m, nas quais foram identificados 426 taxa de macroinvertebrados. As comunidades de macrofauna revelaram ser altamente heterogéneas a nível de composição e estutura, sendo maioritariamente representadas por artrópodes, anelídeos e moluscos. As análises multivariadas revelaram diferenças significativas entre estruturas geológicas distintas e entre diferentes tipos de substratos. Elevada biodiversidade, abundância e equitibilidade são comuns entre as comunidades de montes carbonatados, áreas coralinas e vulcões de lama, enquanto que nas zonas de referência ("off mound") e áreas sem presença de coral as comunidades de macroinvertebrados demonstraram ser caracterizadas por menor diversidade e abundância. No geral, estas comunidades são dominadas por uma percentagem relativamente baixa dos taxa mais comuns, incluindo principalmente poliquetas, sipúnculos e tanaidáceos. A análise em relação à profundidade também revelou diferenças a nível da riqueza de taxa e abundância. Os resultados obtidos são discutidos em relação ao conhecimento prévio acerca da Escarpa de Pen Duick, montes carbonatados, recifes de coral fóssil, vulcões de lama da região de El Arraiche e área circundante, reforçando a hipótese de que a presença de montes carbonatados e recifes de coral de água fria fósseis aumentam a heterogeneidade de habitats no mar profundo e suportam uma comunidade de invertebrados bentónicos altamente diversa.