May 26, 2020

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By Salome Buglass

Featured image: Salome Buglass and Dr. Sylvia Earle hold up kelp samples during a dive near Isabela Island, Galapagos National Park (c) Kip Evans, Mission Blue.

The Spanish version can be read below.


For almost three years now, as part of the Seamount Research Project at the Charles Darwin Foundation and working in collaboration with the Galápagos National Park Directorate, we have been investigating deep-sea ecosystems in the Galápagos Archipelago. It’s been an immense privilege, as our research group is among the first to explore and describe life in the deep, dark and remote spaces of the Galápagos Marine Reserve. It is also very exciting work, as we are constantly discovering new marine species for the Galápagos as well as for science. One of our most recent and surprising discoveries was finding a new deep-water kelp forest ecosystem at around 50 meters of depth.

 

(c) Amanda Townsel, Mission Blue

 

Surveying marine environments in-situ at depths below the limits of traditional scuba diving ( deeper than 40 meters) is very challenging as it requires cutting edge technology. Indeed, most of our research is desk-based, analyzing videos and images taken mostly by remotely operated vehicles. It often felt like I was studying virtual ecosystems, as I had never seen these habitats with my own eyes. So when I was asked to join Mission Blue’s Hope Spot Expedition to the Galápagos, together with Dr. Sylvia Earle, and use a crewed submersible to collect data on deep-sea habitats, words could not express my excitement and joy.

On October 3rd 2019, our team together with members of the Galápagos National Park, joined Mission Blue’s expedition for 5 days aboard the M/V Argo. Our goal was to survey this mysterious kelp forest and explore uncharted deep-sea habitats along the steep walls of the western islands of the Archipelago. The first dive in the DeepSee submersible was to the summit of a seamount where the deep kelp forest was discovered, in the central region of the Archipelago between Isabela and Santa Cruz. Shmulik Blum, the pilot, Dr. Earle and I descended to 70 meters and then slowly ascended towards the summit on which the kelp forest stands. At that depth, we all had turned blue like Smurfs, as blue is the only light in the spectrum that can reach those depths. Within minutes we were “flying” above fields of kelp, their long blades dancing to the rhythm of the swell. This was an unforgettable panorama of the ecosystem I will be spending the next 4 years investigating for my PhD thesis.

Dr. Earle was right: being able to see this system with my own eyes did enable me to get a much better gauge of the sheer size of the ecosystem and how it interacts with its elements and inhabitants. As a marine botanist herself, and a huge inspiration to all of us female scientists, getting the opportunity to go down to the kelp forest with Dr. Earle was an absolutely incredible learning experience. It has also provided me the encouragement to take on the challenge of investigating and describing this new deep-water habitat.

In that twilight zone, Dr. Earle and I quickly got to work, annotating all the species we could. As soon as it was possible, Shmulik manipulated the mechanical arm to collect some kelp specimens and take water samples. We then performed transects across the kelp meadow to measure the size of this habitat. All of this data will help answer key questions about this hitherto undescribed ecosystem: How is this kelp forest able to grow in the tropics and at these depths? What species of kelp are these macro-algae and are they new or endemic? What species rely on this forest for food and shelter?

 

(c) Amanda Townsel, Mission Blue

 

Kelp forests are among the most important marine ecosystems in the world and harbor significant biodiversity. Globally, they are disappearing due to ocean heatwaves and uncontrolled predation in the wake of food web alterations. So finding new kelp forests that likely play a critical role in supporting biodiversity in the Galápagos is important. Moreover, given that they lie in deeper, cooler water, these habitats may act as refuges during heatwaves and play a key role in ecological resilience within the marine reserve.

During the subsequent submersible dives, we explored deep-sea habitats along the steep walls of Punta Vicente Roca and Punta Espinoza. This was my first experience diving in absolute darkness. I thought I would be scared, but actually I felt quite the opposite. After having spent two years analyzing over 40 hours of deep-sea footage in my office, I felt at home! I was able to identify so many species that to most people would look like life from another planet. We found cold-water coral reefs, sponges and soft coral gardens, which are not only beautiful but critical habitats for hosting biodiversity. Such information is also critical for mapping the presence of deep-sea biodiversity hotspots across the marine reserve. Apart from carrying out video transects of these spaces for later desk-based study, we also took batches of deep seawater samples. These samples will provide us with the first glimpse into the physical water conditions that surround these deep-sea reefs.

 

(c) Amanda Townsel, Mission Blue

 

The aim of the Seamounts Research Project is to locate, map and characterize key habitats in the mesophotic (40 to 200 meters) and deep-sea (200 to 4000 meters) zones associated with seamounts and steep walls. Working in collaboration with and the support of institutions like Mission Blue, Ocean Exploration Trust, Woods Whole Research Institute and National Geographic, we have been able to acquire critical datasets to help up move forward with our ambitious goal to uncover the unknown.

The discovery of new kelp forests that lie just a little deeper in the relatively well-explored waters of the Galápagos shows how little we know about life in deep-water environments and the critical need to continue exploring these spaces. I hope that our research will not only support the management and protection of keystone deep-water marine habitats within the Galápagos, but also provide new data and methodologies that will encourage the exploration and study of deep-water environments around the world – an undertaking that is long due.

 


 

Una inmersión en los enigmáticos ecosistemas profundos de las Galápagos

Escrito por: Salomé Buglass

 

Por casi tres años ahora, como parte del programa de investigación de montes submarinos de la Fundación Charles Darwin, y trabajando en conjunto con la Dirección del Parque Nacional Galápagos, hemos investigado ecosistemas marinos profundos en el archipiélago Galápagos. Ha sido un privilegio inmenso, ya que nuestro grupo de investigación está entre los primeros que han explorado las profundidades y descrito la vida que existe en esos espacios profundos, oscuros y remotos dentro de la Reserva Marina Galápagos. También es trabajo emocionante. Estamos constantemente descubriendo nuevas especies marinas, tanto para Galápagos como para el conocimiento científico. Uno e nuestros más recientes y sorprendentes hallazgos es de un nuevo ecosistema de bosque de algas marinas (kelp) a profundidades de cerca de 50 metros.

Monitorear los ecosistemas marinos en profundidades más allá de los limites del buceo tradicional—o a más de 40 metros—es desafiante. Realizar estos estudios requiere tecnología altamente avanzada. De hecho, mucho de nuestro trabajo se realiza desde escritorios, analizando y revisando videos e imágenes obtenidos por vehículos operados desde la superficie; una forma de robots a control remoto que nos permiten “ver” a través de sus cámaras. A menudo, he sentido que estaba estudiando ecosistemas virtuales, como nunca los había podido ver con mis propios ojos. Así que cuando me pidieron participar en la expedición de Mission Blue de Hope Spot—sitio de esperanza—a las Galápagos, junto con la Dra. Sylvia Earle, y bucear en un submarino tripulado para obtener datos sobre habitats profundos, no tenía palabras para expresar my emoción y alegría!

En el 3ro de Octubre de 2019, nuestro equipo, junto con miembros del Parque Nacional Galápagos participó en la expedición de Mission Blue por 5 días abordo la embarcación M/V Argo. Nuestra meta era observar el misterioso bosque de algas marinas, y explorar hábitats marinos profundos nunca antes vistos, a lo largo de acantilados empinados de descienden desde las islas occidentales del archipiélago. La primera inmersión en el submarino DeepSee fue a la cima de un monte submarino, en donde se descubrió el profundo bosque de kelp, en la región central del archipiélago entre las islas Isabela y la isla Santa Cruz.

Shmulik Blum, el piloto del submarino, la Dra. Earle, y yo descendimos a 70 metros y luego subimos hacia la cima del monte submarino, en donde se encuentra el bosque de kelp. A esa profundidad, todos nos veíamos azules como smurfs, como el azul es el único color que penetra a esas profundidades. En minutos estábamos “volando” sobre los bosques de kelp, mientras sus largas hojas bailaban con el ritmo de las olas. Fue un panorama inolvidable del ecosistema que pasaré los próximos cuatro años estudiando.

La Dra. Earle tenía razón: ver este ecosistema con mis propios ojos me permitió entender con mucha más claridad la inmensidad de ese ecosistema profundo y las interacciones entre sus elementos geológicos y biológicos; sus elementos y sus habitantes. Como la Dra. Earle es botanista marina, y un ejemplo inspirador para todas nosotras las mujeres científicas, tener esa oportunidad de ver el bosque submarino con ella fue una experiencia de aprendizaje inigualable. Esa experiencia me dio alientos para enfrentar el reto de investigar y describir este nuevo ecosistema de agua profunda.

En esa dimensión desconocida, la zona mesofótica (40-200 metros de profundidad), la Dra. Earle y yo comenzamos a trabajar apresuradamente, anotando todas las especies que pudimos observar. Tan pronto fue posible, Shmulik manipulo el brazo mecánico del submarino para obtener muestras de las algas que componían ese bosque submarino, y muestras de agua a esa profundidad. Luego, realizamos trayectos para medir el tamaño de este único hábitat. Toda esta información nos ayudará a resolver preguntas claves sobre este ecosistema anteriormente desconocido: ¿Cómo puede crecer un bosque de kelp, especie conocida como de zonas temperadas, en los trópicos y a estas profundidades? ¿Qué especies componen este bosque de macro algas y son nuevas para la ciencia y/o endémicas a las Galápagos? ¿Cuales especies de animales utilizan este bosque submarino para obtener alimentos, o como escondite para mantenerse seguros?

Los bosques de kelp están entre los ecosistemas marinos más importantes en el mundo, y son anfitriones de una gran cantidad de biodiversidad marina. Globalmente, los bosques de kelp están amenazados por temperaturas elevadas, y depredación descontrolada resultado de alteraciones a la cadena alimenticia marina por sobrepeso y otros factores. Dado este contexto, el descubrimiento de nuevos ecosistemas de kelp que probablemente son críticos para la biodiversidad en las Galápagos es aún más importante. Además, como se encuentran en aguas más profundas y por ende en general más frías, estos hábitats podrían servir como refugios durante eventos de temperatura elevada, y podrían así ser claves para mantener resiliencia ecológica al cambio climático dentro de la reserva marina.

Durante las inmersiones de submarino que siguieron, exploramos hábitats de agua profunda en las paredes verticales de Punta Vicente, Roca, y Punta Espinoza. Estas fueron mis primeras experiencias descendiendo en oscuridad absoluta, ya que llegamos a profundidades donde no penetra la luz. Pensé que me daría miedo, pero de hecho sentí lo opuesto. Después de trabajar años analizando horas de videos obtenidos en el mar profundo (a más de 200 metros de profundidad) en mi oficina, ver ese ecosistema en frente me hizo sentir en casa! Pude identificar muchas especies que a la mayoría de la gente les parecerían ser de otro planeta.

Encontramos arrecifes coralinos de agua fría, esponjas y jardines de coral blando, que no son solo bellos, sino también hábitat critico para la biodiversidad. La información que pudimos obtener es fundamental para desarrollar mapas de locales de biodiversidad de aguas profundas dentro de la Reserva Marina Galápagos. Además de tomar video en trayectos para estudiar después en escritorios e identificar todas las especies, también tomamos muestras de agua a esas profundidades. Estas muestras de agua nos podrían ayudar a entender, por primera vez, las condiciones físicas del agua en donde crecen estos únicos arrecifes profundos.

La meta del proyecto de Investigación de Montes Submarinos en Galápagos es localizar, mapear, y describir hábitats claves en las zonas marinas mesofóticas (40 a 200 metros de profundidad) y profundas (200 a 4,000 metros de profundidad) que a lo largo de paredes verticales y montes submarinos en la reserva. Colaborando con instituciones como Mission Blue, Ocean Exploration Trust, la Institución Oceanográfica de Woods Whole, y National Geographic, y contando con el apoyo de las mismas, hemos podido adquirir datos esenciales que nos acercan a nuestra ambiciosa meta de entender sistemas desconocidos.

El descubrimiento de nuevos bosques de kelp que están solo un poco más profundos en las aguas de las Galápagos—en areas que son relativamente bien conocidas y exploradas—demuestra que aún sabemos muy poco sobre la vida en ambientes marinos profundos. Es esencial continuar explorando estos espacios, para crear nuevo conocimiento y continuar descubriendo nuevos organismos y hábitats. Mi esperanza es que nuestra investigación sea utilizada para apoyar la gestión y protección de hábitats claves dentro de Galápagos, y también contribuya nuevos datos y metodologías a la ciencia para alentar la exploración y el estudio de ecosistemas de agua profunda por todo el mundo—un emprendimiento que ya es hora de completar.

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