Resilience of dwarf seagrass meadows to simulated marine heat waves

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Simão, Sílvia Azevedo
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/49372
Resumo: Tese de mestrado em Ecologia Marinha, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
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spelling Resilience of dwarf seagrass meadows to simulated marine heat wavesZostera nolteiMacrofaunaAquecimento dos OceanosFotobiologiaPigmentos fotossintéticosTeses de mestrado - 2021Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências BiológicasTese de mestrado em Ecologia Marinha, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasDesde a Revolução Industrial que o aumento significativo da concentração de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, resultante das atividades humanas, tem vindo a provocar grandes alterações na físico-química dos oceanos. O CO2 atmosférico é dissolvido nos oceanos causando uma diminuição do pH da água, através de um processo denominado acidificação dos oceanos. Como resultado do aumento da captação de CO2 pelo oceano, o pH da superfície oceânica poderá diminuir entre 0,13 e 0,42 unidades, até o final do século XXI. Paralelamente, o aumento do efeito de estufa contribuiu significativamente para o aquecimento global da Terra e subsequentemente dos oceanos, uma vez que estes absorvem mais de 90% da acumulação de calor atmosférico. Deste modo e em resultado da subida das temperaturas médias globais, é previsível que ocorra um aumento de 1°C a 3°C da temperatura da superfície da água do mar (SST), até 2090. Por conseguinte, os eventos climáticos extremos têm vindo a ser cada vez mais frequentes e intensos, tanto a uma escala espacial como temporal. Dentro dos eventos climáticos extremos, as ondas de calor marinhas (MHW) foram identificadas como os principais fatores de stress para os organismos marinhos, provocando efeitos prejudiciais sobre as comunidades e ecossistemas costeiros. As MHWs são classificadas de acordo com a sua intensidade, variando de moderadas (categoria I) a extremas (categoria IV) e podem resultar não só de processos da interação entre a atmosfera e o oceano, como também da influência humana que aumenta a severidade e frequência destes eventos. De acordo com o Painel Intergovernamental para as Alterações Climáticas (IPCC), a frequência de MHWs duplicou desde 1982 e tem sido também acompanhada por um aumento de intensidade ao nível mundial. Estudos anteriores revelam que as MHWs provocam efeitos deletérios na biosfera marinha, ameaçando a biodiversidade. Os ecossistemas costeiros são de particular importância uma vez que são zonas cruciais de reprodução para uma grande variedade de organismos marinhos e são dos habitats mais expostos e vulneráveis às alterações climáticas e a consequentes aumentos da temperatura da água do mar. Dentro destes ecossistemas, as pradarias marinhas desempenham um papel ecológico essencial de suporte da biodiversidade uma vez que fornecem alimento, abrigo e habitats berçários para a vida marinha, sendo assim zonas de reprodução muito importantes para peixes e invertebrados. Para além disso, diminuem a erosão costeira e servem de espécies bandeira, indicadoras de estado do sistema onde se incluem. Assim como os mangais e os sapais, as pradarias marinhas são um dos principais sumidouros de carbono azul do planeta, tendo uma elevada capacidade de sequestro de carbono nas suas raízes e rizomas, o que as torna cruciais nas estratégias de combate e mitigação das alterações climáticas. Todas estas características culminam no reconhecimento de serem um dos ecossistemas mais produtivos da biosfera estando esta função ecológica na base todos estes serviços. Deste modo, torna-se imperativo estudar os efeitos que as futuras alterações climáticas poderão provocar nestes ecossistemas. As ervas marinhas são plantas vasculares com a capacidade de produzir flores, frutos e sementes, pertencendo assim ao grupo das angiospérmicas. Podem ser encontradas nas zonas costeiras de todos os continentes, excetuando a Antártica e crescem em águas pouco profundas devido à necessidade de luz para realização da fotossíntese. Enraízam-se em substratos macios e finos de lama ou areia e em zonas intertidais e subtidais em ambientes marinhos e estuarinos. A diversidade global de espécies de ervas marinhas é baixa (existem cerca de 66 espécies em todo o mundo). No entanto as ervas marinhas podem ter faixas que se estendem por milhares de quilómetros de costa, ocupando entre 160,000 e 600,000 km2 a nível mundial. Existem pradarias mono-específicas (formadas por apenas 1 espécie) ou multiespecíficas (formadas por várias espécies). As pradarias formadas por um maior número de espécies encontram-se nas zonas dos trópicos, enquanto que nas zonas temperadas as pradarias são formadas por uma ou duas espécies. No que diz respeito ao impacto das MHWs em ervas marinhas, estudo anteriores mostraram que, quando sujeitas a estes eventos extremos de temperatura há uma diminuição da sobrevivência, do crescimento e das taxas de fotossíntese destas plantas. As pradarias marinhas têm vindo a desaparecer, não só devido às alterações climáticas, mas também devido a causas relacionadas com a ação humana como técnicas de pesca destrutivas, danos causados pela ancoragem de embarcações de pesca e também por contaminação causada pelo tratamento de resíduos e esgotos urbanos que provocam a eutrofização. Com todos estes impactos, estes habitats costeiros são por isso classificados como vulneráveis e em perigo de extinção na Lista Vermelha de Espécies Ameaçadas da União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN). As pradarias marinhas são conhecidas como hotspots de biodiversidade marinha, suportando e aumentando a diversidade da macrofauna associada. Os taxas dominantes da macrofauna associada a estes ecossistemas são os poliquetas, os moluscos e os crustáceos. O estudo das comunidades de macrofauna em pradarias marinhas é um complemento importante a considerar na monitorização destes ecossistemas costeiros por ser um dos elementos de qualidade biológica das águas costeiras de acordo com a Diretiva Quadro da Água da União Europeia. Zostera noltei encontra-se ao longo da região do Mediterrâneo e do Atlântico Norte Temperado. É uma espécie com um crescimento rápido e uma larga distribuição, formando extensas pradarias em zonas intertidais. Em Portugal, as pradarias de ervas marinhas estão presentes na maioria dos estuários, rias e lagoas. Z. noltei é a espécie mais abundante no estuário do Sado, seguindo-se Cymodocea nodosa e Zostera marina em zonas intertidais e subtidais. A zona de estudo do estuário do Sado é uma área com um impacto acentuado devido ao desenvolvimento agrícola, à presença de infraestruturas urbanas e atividades industriais e portuárias que tem ocorrido nas últimas décadas, tornando-o num sistema de águas poluídas e eutrofizadas com efeitos negativos nas comunidades estuarinas. A presente dissertação teve como objetivo estudar a resiliência das pradarias da erva marinha Z. noltei, e das comunidades de macroinvertebrados associada, no Estuário do Sado a cenários de MHWs de diferentes intensidades. Neste sentido, foram simulados três cenários laboratoriais (i.e. controlo, MHW de intensidade III e MHW de intensidade IV) em sistemas de suporte de vida semi-abertos adequados à manutenção ex situ de organismos marinhos e no final foram analisadas taxas de sobrevivência, perfil de pigmentos das folhas de Z. noltei, diversos parâmetros fotossintéticos e índices de biodiversidade da macrofauna associada (i.e. índice de diversidade de Shannon-Wiener, Simpson e Margalef e índice de equitabilidade de Pielou). Não foram observadas diferenças significativas entre tratamentos para qualquer um dos parâmetros analisados das plantas. O mesmo sucedeu com os índices de biodiversidade calculados para a macrofauna associada. A ausência de diferenças significativas entre os vários tratamentos demonstra que as pradarias marinhas de Z. noltei no Estuário do Sado estão adaptadas a mudanças abruptas, de curta duração, na temperatura da água. Tal deverá estar associado ao facto desta espécie existir em locais sujeitos a variações ambientais diárias (i.e. regimes de marés) nas zonas intertidais. Apesar destes resultados, o estudo do impacto destes eventos climáticos extremos em ervas marinhas continua a ser importante, não só por ser escasso e por haver uma necessidade constante de conservar estes ecossistemas, mas também para que seja possível prever a resiliência destas espécies quando expostas aos cenários futuros propostos pelo IPCC.Extreme weather events (EWEs) are becoming more frequent and intense, both at a spatial as well as temporal scales. Within EWEs, marine heat waves (MHWs) have been identified as major stressors to marine biota, taunting detrimental effects over coastal communities and ecosystems. According to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), the frequency of MHWs has doubled since 1982 at a worldwide level, being additionally accompanied by an intensity increase. Coastal habitats are of particular concern, and within these habitats, seagrass meadows are known to play an essential ecological role by providing food, shelter and crucial nursery habitats for a wide range of marine species. Additionally, they store staggering amounts of carbon in their roots which makes them important for the carbon cycle. They also act as ecological service providers, by promoting sea bottom stabilization, nutrient cycling, act as buffer/trophic transfer zones to sensitive habitats (i.e. coral reefs) and as “environmental status beacons” of coastal ecosystems. As a result of direct anthropogenic pressure and increasing/intensification of MHWs, these key “blue ecosystems” are experiencing a global pressure and subsequent decline. Within this context, the present dissertation aims to investigate the effect of simulated marine heat waves on Z. noltei and associated macrofauna, collected in the Sado estuary, by analyzing several endpoints including: survival, photobiological responses, pigment analyses and biodiversity indices (Shannon-Wiener, Simpson and Margalef diversity indexes, and Pielou’s evenness index). No significant effects were observed between treatments for any of the endpoints analyzed. The same happened with the biodiversity indexes calculated for the associated macrofauna. The present findings suggest that Z. noltei and associated macrofauna may be resilient to short-term extreme MHW conditions. Yet, it is worth noting that such plasticity and adaptive capacity may not suffice under long-term/chronic warming conditions expected and projected by the IPCC until the end of the century.Repolho, Tiago Filipe Baptista da Rosa 1974-Rosa, Rui Afonso Bairrão da 1976-Repositório da Universidade de LisboaSimão, Sílvia Azevedo202120212024-06-27T00:00:00Z2021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/49372TID:202934403enginfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:53:08Zoai:repositorio.ul.pt:10451/49372Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:01:02.065154Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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