Stable Isotope Analysis and Trophic Structure of the Pelagic Community in the Western Mediterranean Sea

Pelagic fish communities are central to Mediterranean marine ecosystems, linking planktonic production to higher trophic levels. Although, their feeding dynamics remain difficult to resolve when relying on single‑method approaches with limited temporal resolution. This thesis investigates the trophic structure of pelagic assemblages in two contrasting regions, the Ebro Delta and La Azohía, by integrating stomach content analysis (SCA) with multi‑tissue stable isotope analysis (SIA). In the Ebro Delta, isotopic signatures revealed a wide δ¹³C and δ¹⁵N gradient reflecting coastal–offshore resource use and clear interspecific segregation. Small pelagic fishes formed a cohesive trophic group, whereas medium pelagics split into two isotopic clusters, and juvenile large predators occupied low trophic positions. Niche metrics showed strong variability among species, with swordfish displaying the broadest isotopic niche and anchovy the narrowest. Stomach contents confirmed invertebrate‑based diets in small pelagics and predominant piscivory in medium pelagics. Cross‑validation between SIA and SCA showed weak correspondence, with SCA generally showing higher trophic estimates. In La Azohía, multi‑tissue SIA highlighted marked inter‑tissue variability across nine species. Muscle and liver were consistently enriched in δ¹³C relative to structural tissues, while vertebrae and eyes showed more depleted and tightly clustered values, consistent with slower turnover. Tissue‑specific differences in δ¹⁵N confirmed distinct integration windows, supporting the value of multi‑tissue approaches for reconstructing short‑ and long‑term dietary histories. Overall, this work provides a detailed characterisation of pelagic trophic organisation in two Mediterranean regions and demonstrates the complementary strengths of SCA and multi‑tissue SIA in resolving feeding strategies and ecological dynamics.

Le comunità di pesci pelagici sono elementi centrali degli ecosistemi marini mediterranei, collegando la produzione planctonica ai livelli trofici superiori. Tuttavia, la loro ecologia alimentare rimane difficile da ricostruire quando si utilizzano approcci singoli con limitata risoluzione temporale. Questa tesi indaga la struttura trofica degli assemblaggi pelagici in due aree contrastanti, il Delta dell’Ebro e La Azohía, integrando l’analisi dei contenuti stomacali (SCA) con l’analisi isotopica stabile multi‑tessuto (SIA). Nel Delta dell’Ebro, i valori isotopici hanno evidenziato un ampio gradiente di δ¹³C e δ¹⁵N legato all’uso di risorse costiere e una chiara segregazione trofica tra specie. I piccoli pelagici formavano un gruppo trofico omogeneo, mentre i pelagici medi risultavano suddivisi in due cluster isotopici; i grandi giovani predatori occupavano posizioni trofiche basse. I parametri di nicchia isotopica hanno mostrato una forte variabilità tra specie, con il pesce spada caratterizzato dalla nicchia più ampia e l’acciuga dalla più ristretta. I contenuti stomacali hanno confermato diete basate su invertebrati nei piccoli pelagici e una predominanza di piscivoria nei pelagici medi. Il confronto tra SIA e SCA ha mostrato una corrispondenza debole, con SCA che tendeva a fornire stime trofiche più elevate. A La Azohía, l’analisi multi‑tessuto ha evidenziato marcate differenze isotopiche tra tessuti in tutte le nove specie analizzate. Muscolo e fegato risultavano più arricchiti in δ¹³C rispetto ai tessuti strutturali, mentre vertebre e occhi mostravano valori più impoveriti e meno variabili, coerenti con un turnover più lento. Le differenze in δ¹⁵N tra tessuti hanno confermato finestre di integrazione distinte, evidenziando il valore dell’approccio multi‑tessuto per ricostruire dinamiche trofiche a breve e lungo termine. Nel complesso, questo lavoro fornisce una caratterizzazione dettagliata dell’organizzazione trofica pelagica in due regioni mediterranee e dimostra la complementarità tra SCA e SIA multi‑tessuto nello studio delle strategie alimentari e delle dinamiche ecologiche.