Área de estudio y diseño de muestreo

El Zonte es un área con múltiples costas rocosas pequeñas, localizada en Chiltiupán, La Libertad, El Salvador. Las mareas semidiurnas oscilaron desde -20 a 230 cm (^{MARN 2018}); se estimaron las alturas intermareales de 10 pozas seleccionadas aleatoriamente con el calendario y el tiempo de emersión de las pozas durante la marea baja (Fig. 1). La elevación de las pozas sobre la marea baja fue de 43-96 cm. Para las 10 pozas seleccionadas, el muestreo (periodo de muestreo) se realizó 13 veces desde junio a diciembre de 2018. Cada poza fue muestreada primero con el censo visual y luego con el método de vaciado. Un evento de muestreo se definió como el proceso de llevar a cabo ambos métodos en una poza. Para el censo visual, el observador se aproximó a la poza, realizó una búsqueda por 15 minutos y registró el número de individuos por especie. El método de vaciado se realizó con una bomba achicadora sumergible, con una batería con capacidad de 12v y una capacidad máxima de 3,700 galones por hora (~17 m³) (^{Griffiths 2003a}, ^b; ^{González-Murcia et al. 2016}; ^{Wong et al. 2019}; ^{González-Murcia et al. 2020}), y con mangueras y baldes para realizar un vaciado manual para acelerar el proceso. Ambas metodologías fueron empleadas siguiendo el mismo protocolo aún cuando no se detectaron peces en el censo visual para descartar falsos negativos y contrastar la correspondencia de los métodos. El censo visual siempre precedía al método de vaciado de las pozas, y los métodos de muestreo (tratamientos) no fueron aleatoriamente asignados ya que el método de vaciado es invasivo y puede tener impactos perjudiciales sobre los peces, lo que puede influenciar los resultados del censo visual. La captura de peces se realizó mediante la búsqueda en grietas y debajo de rocas y algas foliosas. Los peces fueron identificados, mantenidos en baldes y regresados a las pozas después del muestreo. Las mismas pozas fueron muestreadas los siguientes 2 días, con ambos métodos. En cada campaña de muestreo algunos especímenes fueron recolectados y depositados en la colección del Museo de Historia Natural de El Salvador (MUHNES) bajo los números de colección de MUHNES 40-1034 a MUHNES 40-1054 (Tabla S1). El muestreo fue ejecutado solo una vez en junio y 2 veces al mes desde julio a diciembre.

Figura 1 Área de muestreo de las pozas intermareales en Centroamérica (a), El Salvador (b), El Zonte, La Libertad (c), con ejemplos de especies residentes, Bathygobius ramosus (d); oportunistas, Abudefduf concolor (e) y transeúntes, Halichoeres sp. (f). Fotografías: Saúl González-Murcia. 

Cada especie de peces fue clasificada de acuerdo con su uso de la poza intermareal. Las categorías de residencia fueron las siguientes: residentes permanentes, oportunistas y transeúntes (^{Griffiths 2003a}, ^b). Similarmente, de acuerdo con las afinidades de comportamiento, cada especie fue categorizada como solitaria, gregaria, críptica y territorial (^{Griffiths 2003a}, ^b). Las categorías de residencia y afinidades comportamentales están relacionadas ya que los residentes permanentes tienden a ser solitarios y crípticos (^{Gibson y Yoshiyama 1999}, ^{White y Brown 2013}). Asimismo, los oportunistas tienden a ser gregarios y forman cardúmenes o son solitarios y nadan en la columna de agua cerca de la superficie, mientras que los transeúntes podrían mostrar cualquier tipo de afinidad comportamental. Para comparar cómo el comportamiento de los peces podría impactar la detección de los peces entre los métodos, se utilizaron las categorías de residencia en las pozas; esta clasificación tiene categorías mutuamente excluyentes y fue considerada como el mejor indicador para la detección de peces por método de muestreo (ver análisis de datos).

Atributos físicos, características estructurales y rugosidad del sustrato de las pozas intermareales

Antes de recolectar los peces, 3 medidas de ancho (W), longitud (L), profundidad (D) y una de perímetro (P) fueron registradas para cada poza. El volumen fue estimado mediante la siguiente fórmula:

donde V es el volumen de la poza intermareal, SA es el área de la superficie de la poza intermareal, que se estimó con los promedios del ancho (W) y la longitud (L) [SA= W ×L], y D es la profundidad promedio de la poza. El volumen de las pozas intermareales osciló desde 0.01 m³ a 2.79 m³ (Tabla 1). La rugosidad del sustrato de la poza intermareal fue calculada dividiendo la distancia lineal (DL) entre 2 puntos de la poza por la distancia entre los mismos 2 puntos considerando todas las irregularidades de la superficie (RD) entre estos puntos. Aplicamos la siguiente fórmula para generar un porcentaje que indicó de baja (0%) a alta (100%) rugosidad de sustrato de las pozas (Tabla 1):

Análisis de datos

Las diferencias en las abundancias y riqueza de especies de peces por cada método fueron analizadas usando modelos multiniveles basados en un enfoque Bayesiano (^{McElreath 2016}) con el paquete rstan (^{Stan Development Team 2020}). Los modelos incluyeron la abundancia de peces como variable respuesta y los efectos de la población del método de muestreo, la categoría de residencia de los peces (indicador de afinidades de comportamiento), el volumen de las pozas y el porcentaje de rugosidad más la interacción entre el método de muestreo y la categoría de residencia de los peces. Los efectos variantes como código de las pozas (1-10) y periodo de muestreo (1-13) fueron incluidos para considerar la dependencia de las estructuras impuestas por el diseño del modelo jerárquico. Los modelos fueron ajustados usando una distribución binomial negativa para considerar la sobredispersión. El muestreo del método de Montecarlo basado en cadenas de Markov (MCMC, por sus siglas en inglés) fue ejecutado en 5 cadenas y 20,000 iteraciones por cadena y un calentamiento de 2,000 por cada cadena. La disminución fue ajustada a 8, y las probabilidades a priori para el intercepto fueron ajustadas a normal (0,10) y pendiente normal (0,1). Las probabilidades a priori para los efectos variante fueron ajustados a (0,1) y el parámetro de dispersión fue (0.01, 0.01). Las pruebas diagnósticas del MCMC sugieren que, para cada modelo, las cadenas estuvieron bien mezcladas y concurrieron en una probabilidad posterior estable (todos los valores Rhat < 1.05). Los patrones en los residuos fueron evaluados con pruebas de normalidad, dispersión y varianza con el paquete DHARMA (^{Hartig 2021}). Para contrastar los niveles de variables explicativas, se utilizaron los intervalos de compatibilidad de mayor probabilidad (HPCI, por sus siglas en inglés) como medida de incertidumbre. El excedente del valor P fue usado como métrica para la ocurrencia de un evento dado y representa la probabilidad de que un cierto valor será excedido en una situación predefinida (^{McElreath 2016}). El volumen de las pozas de 0.1, 0.5, 1.5 y 2.5 m³ y los valores de rugosidad del sustrato de 1%, 10% y 19% fueron usados como puntos de referencia para contrastar las tendencias en abundancias y riqueza de especies estimadas con los modelos. Los modelos para los subconjuntos de peces residentes, oportunistas y transeúntes fueron construidos usando los métodos de muestreo, el volumen y la rugosidad como efecto poblacional y el código de la poza (1-10) y del periodo de muestreo (1-13) como efectos variantes para determinar cambios en la detección para cada grupo (Tabla S2-S7).

Los cambios en la estructura del ensamblaje y la distinción taxonómica relacionada a los métodos de muestreo fueron evaluadas usando un análisis de escalamiento multidimensional no-métrico (NMDS, por sus siglas en inglés) (^{Quinn y Keough 2002}). La abundancia de los peces se transformó mediante raíz cuadrada y usó para generar una matriz de disimilitud, calculada con la medida de distancia de Bray-Curtis. Una “variable de especie ficticia” que contenía el valor 1 se incorporó para reducir las dificultades en la estimación de la distancia (^{Clarke et al. 2006}). El NMDS se construyó con la función monoMDS (escalamiento no métrico multidimensional con una solución estable de inicios aleatorios, ejes de escalamiento y puntajes de especies) fijando el número de inicios a 999 iteraciones y basando el estrés en regresión monotónica (no lineal). La correspondencia entre la distancia de ordenación y la disimilitud observada se evaluó a través de un diagnóstico de estrés, pruebas de bondad de ajuste y R-cuadrado. Estos análisis se ejecutaron con el paquete Vegan (^{Oksanen et al. 2022}).

Las diferencias en la estructura del ensamblaje de los peces detectada entre los métodos de muestreo se pusieron a prueba a través de análisis de varianza de permutación múltiples que generan un valor de R ² (efecto del tamaño), el cual representa el porcentaje de variación explicado por la categoría suplementaria, y un valor P, que determina la significancia estadística (^{Oksanen et al. 2022}). La correlación de las especies con los métodos de muestreo se obtuvo con la función envfit considerando solo las especies con P < 0.05 (^{R Core Team 2019}). Adicionalmente, la contribución de las especies para las diferencias detectadas entre los métodos de muestreo se evaluó mediante análisis de especies indicadoras (^{De Cáceres et al. 2010}). En el análisis, el método de muestreo se fijó como criterio de clasificación para comparar los patrones observados de la distribución de especies. El coeficiente de asociación de phi fue corregido para grupos de tamaños desiguales generando un valor r.g. Seleccionamos las especies de peces influyentes con valores r.g. > 0.6 y P < 0.05 (^{De Cáceres y Legendre 2009}). Todos los análisis se realizaron en el programa estadístico R (^{R Core Team 2019}).

Patrones generales en los ensamblajes de peces entre los métodos de muestreo

Detectamos más individuos y especies con el método de vaciado de las pozas que con el método del censo visual (Fig. 2). Detectamos un total de 1,749 individuos de 14 especies con el vaciado de las pozas y 438 individuos de 8 especies con censos visuales. En total, el método de vaciado detectó casi 4 veces más peces y el doble de especies que las detectadas con el método de censo visual. La abundancia por especies obtenida con el método de vaciado fue mayor que la abundancia registrada con los censos visuales para todas las especies, excepto para Mugil curema Valenciennes, 1836 (Fig. 2). Las 6 especies adicionales que fueron detectadas solo con la técnica de vaciado de la poza (Gobiesox daedaleus Briggs, 1951; Ophioblennius steindachneri Jordan y Evermann, 1898; Paraclinus beebei, Hubbs 1952; Paraclinus monophthalmus [Günther, 1861], Rypticus nigripinnis Gill, 1861 y Tomicodon sp1 Brisout de Barneville, 1846) son especies residentes con comportamiento críptico. El método de vaciado de las pozas no solo detectó más peces y especies que el censo visual, también corrigió registros erróneos de ausencia (falsos negativos) de peces en las pozas que se obtuvieron con el censo visual cuando los peces se detectaron subsecuentemente con el método de vaciado de pozas. Los falsos negativos se registraron con los censos visuales en 32 eventos de muestreo en diferentes periodos de muestreo y pozas, entre junio y diciembre para las 10 pozas intermareales muestreadas.

Figura 2 Abundancia total por las abundancias de peces registradas usando el vaciado y el censo visual en las pozas intermareales de El Zonte, 2018. La escala en el eje X se transformó a la raíz cuadrada para ayudar en la visualización de los valores de abundancia entre 0 y 100 y abundancias mayores que 100. Las letras próximas a los nombres de las especies se refieren a las categorías de residencia: (R) residentes, (O) oportunistas y (T) transeúntes. 

Abundancia de peces entre los métodos de muestreo, las categorías de residencia de los peces, el volumen de las pozas y la rugosidad del sustrato

El método de muestreo, categorías de residencia, volumen de las pozas y rugosidad colectivamente explicaron el 67% (R ² = 0.67) de la variabilidad en la abundancia de los peces (Tabla 2). Las covariables pozas y eventos de muestreo explicaron 6% y 4% de la variabilidad, respectivamente. El modelo que incluyó las covariables de la poza y el evento de muestreo explicó el 77% de la variabilidad en abundancia. Se detectó mayor abundancia de peces residentes (ExceedenceP = 1.00), oportunistas (ExceedenceP = 0.98) y transeúntes (ExceedenceP = 0.99) con el método de vaciado en comparación con el censo visual (Tablas 3, 4). El método de vaciado de la poza logró detectar casi 4 veces más peces residentes, 1.5 veces más peces oportunistas y casi 8 veces más individuos transeúntes que el censo visual (Tabla 4, Fig. 3a). Pese a mayores abundancias detectadas con el vaciado de las pozas, las diferencias estadísticas no fueron apoyadas para peces oportunistas y transeúntes (Tabla 4).

Figura 3 Abundancia promedio y riqueza de especies de los peces por categoría de residencia (ver Materiales y Métodos) (a, d), volumen de las pozas (b, e) y rugosidad del sustrato de las pozas (c, f) registrada usando el vaciado y el censo visual en las pozas de El Zonte, 2018. Bigotes y áreas sombreadas representan el 95% de intervalos de confianza de intervalos de compatibilidad de la más alta probabilidad (HPCI). 

El volumen de las pozas tuvo una correlación positiva con mayores abundancias de peces en ambos métodos. En promedio el método de vaciado detectó más peces que el censo visual cuando el volumen de las pozas incrementó (Fig. 3b). Estas diferencias en abundancia de peces entre métodos de muestreo fueron más evidentes en pozas más grandes, donde se detectaron más peces con dicho método (Tabla 5). El impacto del volumen de las pozas en la detección de peces entre los 2 métodos de muestreo se mantuvo para todas las categorías de residencia de los peces. El vaciado de las pozas constantemente detectó ~4 veces más residentes, ~1.5 veces más oportunistas y ~3 veces más peces transeúntes en todos los volúmenes de las pozas (desde 0.01 m³ a 2.79 m³) comparado con el censo visual (Tablas S2, S3).

La detección de los peces disminuyó con el incremento de la rugosidad del sustrato para ambos métodos (Fig. 3c). En las pozas con bajos niveles de rugosidad del sustrato (1%) el método de vaciado detectó ~1 especie en promedio, pero las posibilidades de detectar al menos un individuo disminuyeron drásticamente en áreas con mayor complejidad (19% ~0.43). El censo visual tuvo un desempeño pobre en áreas con baja rugosidad del sustrato (1%) y la detección de peces declinó abruptamente en pozas con 20% de rugosidad (Tabla 5). La reducción en la detección de peces debido a la rugosidad del sustrato se asoció con las categorías de residencia de los peces. En pozas con baja (1%) a alta rugosidad (19%) el método del vaciado de las pozas detectó ~4 veces más residentes, ~1.5 veces más oportunistas y ~3 veces más peces transeúntes comparados con el censo visual (Tablas S2, S4).

Riqueza de especies de peces entre los métodos de muestreo, las categorías de residencia, el volumen de las pozas y la rugosidad del sustrato

El método de muestreo, el comportamiento de los peces, el volumen de las pozas y la rugosidad afectaron la detección de especies de peces y explicaron el 64% (R ² = 0.64) de la variabilidad en la riqueza de especies (Tabla 6). Las pozas y los periodos de muestreo explicaron el 4.8% y 3.6%, respectivamente. Cuando se incluyeron las variables poza y periodo de muestreo en el modelo, se explicó el 72% de la variabilidad en la riqueza de especies. El método de vaciado detectó más especies de peces residentes (P = 1.00), oportunistas (P = 0.95) y transeúntes (P = 0.99) que los censos visuales (Fig. 3c). Asimismo, el método de vaciado de las pozas detectó en promedio casi el doble de las especies de peces residentes, 1.37 veces más especies oportunistas y casi 5 veces más especies transeúntes que los censos visuales (Fig. 3d) (Tablas 5-9). Sin embargo, no se observaron diferencias estadísticamente significativas en detección de peces entre los métodos de muestreo para las especies oportunistas y transeúntes.

El método de vaciado y el censo visual detectaron más peces en pozas más grandes. En promedio el método de vaciado detectó más especies que el censo visual cuando el volumen de las pozas incrementó (Fig. 3e). Estas diferencias fueron más evidentes en pozas más grandes donde se detectaron más peces con el método de vaciado que con los censos visuales. En pozas con volumen de 0.5 m³ o menos, la diferencia en la detección de peces entre los métodos fue pequeña, pero en pozas con volumen de 2.5 m³, el método de vaciado detectó ~2 especies de peces, mientras que el censo visual detectó ~1 (Fig. 3e, Tabla 9). Las tendencias generales en la detección de especies relacionadas con el volumen se mantuvieron en todas las categorías de residencia de peces. El método de vaciado detectó ~2 especies más de peces residentes, ~1.3 especies más de oportunistas y ~3 especies más de transeúntes que el censo visual (Tabla S5, S6).

El número de especies detectadas con los métodos de vaciado y censo visual disminuyó cuando la rugosidad del sustrato incrementó. Sin embargo, el método del vaciado fue consistentemente más eficiente en la detección de peces que el censo visual. En pozas con valores de rugosidad de 5%, la detección de peces fue ~2 veces más alta con el método de vaciado que con el censo visual. Esta tendencia fue constante y en pozas con 19% de rugosidad, la detección de las especies de peces fue casi ~0.66 veces más baja, para ambos métodos. Pese a esto, el método de vaciado de las pozas tuvo un mejor desempeño que el censo visual (Fig. 3f, Tabla 9). El declive en las especies de peces en cuanto a la rugosidad del sustrato se asoció también a las categorías de residencia. El número de especies adicionales detectado cuando se llevó a cabo el vaciado de pozas fue de ~2 para especies residentes, ~1.3 para oportunistas y ~3 para especies transeúntes comparado al censo visual (Tabla S5, S7).

Estructura de los ensamblajes de peces y composición taxonómica detectada entre métodos de muestreo

Se detectaron diferentes composiciones de comunidades con el análisis de varianza permutacional multivariado aplicado a los ensamblajes de peces registrados con el método de vaciado y el censo visual (Fig. 4, Adonis = 9.0476, g.l. = 1, P < 0.001). Los censos visuales detectaron ensamblajes de peces con contribuciones similares de especies residentes y oportunistas. Por otro lado, el método de vaciado detectó ensamblajes de peces con mayores contribuciones de especies residentes que son dominantes en términos de abundancia (Fig. 4). Las especies que caracterizaron los ensamblajes fueron las especies residentes Bathygobius ramosus (r ² = 0.61, P < 0.01), Tomicodon zebra (r.g = 0.61, P < 0.01) y Malacoctenus sudensis (r ² = 0.34, P < 0.01), las cuales se detectaron en altas abundancias usando el método de vaciado, y las especies oportunistas Abudefduf concolor (r ² = 0.28, P < 0.01) y M. curema (r ² = 0.55, P < 0.01), las cuales fueron detectadas igualmente con los censos visuales y el método de vaciado. El análisis de especies indicadoras detectó que los residentes B. ramosus (r.g = 0.17, P < 0.05) y T. zebra (r.g = 0.20, P < 0.01) fueron especies típicas que parecen ser detectadas principalmente por el método del vaciado.

Figura 4 Ensamblajes de los peces detectados con el vaciado y el censo visual en 10 pozas intermareales muestreadas 13 veces entre junio y diciembre de 2018 en El Zonte, El Salvador, basados en un escalamiento dimensional no-métrico (nMDS). Datos de la abundancia total fueron transformados a raíz cuadrada y las disimilitudes están basadas en el índice de similitud de Bray-Curtis, las elipses muestran el 95% de intervalos de confianza. Residentes (R), oportunistas (O).