Towards a standard methodology for benthic assemblages monitoring across local and global scale

Projetos de investigação
Unidades organizacionais
Fascículo
Resumo
Degradation and loss of coastal habitats affects all components of species diversity and ecosystem functions and services. For this reason, greater attention is needed to these ecosystems to assess and eventually control the disturbances to which they have been subjected and their consequences. Monitoring of marine communities is an essential procedure for environmental management, provided for by the European Marine Strategy Framework Directive (MSFD; 2008/56 / EC), with species composition being a basic descriptor for assessing 'Good Environmental Status' (GES). However, the scientific uncertainties about the benthic processes and the difficulties of sampling and monitoring them make the assessment of what constitutes the GES for the integrity of the seabed a difficult task. Furthermore, obtaining comparable data in benthic rock environments, which are often complex in nature, is not an easy task. The rocky bottoms pose particular difficulties for carrying out comprehensive surveys of the biodiversity patterns, since they present a great spatial complexity and local variability that affects the macrofauna communities. In the sampling of benthic macrofauna, macroalgae that inhabit rocky bottoms are good targets for monitoring studies based on colonization processes, because through these it is possible to sample the epifauna that uses them as habitat. However, the collection of macroalgae may not be sustainable, as it may compromise the survival of the populations of the target macroalgae and destroy fragile or threatened communities. As rocky habitats are relatively difficult to sample because they are heterogeneous and complex, many questions arise as to what methods should be used to sample these spatially variable communities. In this context, Artificial Substrates (AS) appear as a simple and non-destructive solution that can solve the main environmental and manmade problems associated with sampling in rocky environments, as they are easy to implement and their cost can be kept within reasonable values. The main objective of this thesis was to search for non-destructive standard methodologies using AS that can be colonized by a representative sample of the surrounding benthic assemblages. As a complementary objective, it was also sought to differentiate between different locations and times, as well as between fauna associated either with macroalgae or cryptofauna over time and at local and regional scales. This thesis is structured in five chapters based on analyzes of macrofauna assemblies, associated with SA with different types of structure. Through the use of several approaches, the validity of artificial substrates as sampling devices has been tested on a local and regional scale. The major objectives of this thesis were: - To investigate the viability of using AS for epifaunal comunities monitoring as an alternative to macroalgae collection. - To investigate the viability of using AS to distinguish dendritic and crevice epifaunal assemblages as an alternative to non-standard sampling methods. - To investigate the viability of using AS for epifaunal assemblages monitoring as an alternative to destructive methodologies overtime on a regional scale. - To investigate the viability of using the Taxonomic Sufficienci (TS) approach to optimize the costs and time constraints in marine monitoring studies based on AS. The results of the different approaches primarily display that the use of methodologies based on artificial substrates to assess macrobenthic communities must be standardized from the very beginning. Therefore, after evaluating the results of the tested approaches in this work, the proposed methodology is summarized below: - Artificial Substrate units: to nearshore hard-bottoms monitoring a combination of dendritic (ASMS) and crevice artificial substrates (ACMS) is the best approach. - Deployment period: 3 months must be the standard. - Long-term monitoring: an annual deployment at the beginning of the winter and retrieval of the AS every 3 months, combined with the additional deployment of uncolonized ASMS as replacements and its retrieval after 3 months, is the recommended approach. - Faunal identification level: species-level should be considered as the standard. Even so, depending on the specific goals of the study, family-level identification can be a usable strategy. Overall, AS with known structural complexity and volume were adequate to remove the variability of the sampling processes from the equation in quantitative sampling. In addition, the use of AS for monitoring purposes does not compromise algae stands or natural rocky reefs and can be used globally, as they are not limited by the natural life cycles inherent in algae and the natural distribution of the type of macroalgae or the reefs. Although SA appear as a simple solution that can solve the main environmental and man-made problems, as they are “low cost” and easily implementable, this methodology based on the identification of macrobenthic assemblies suffers from the temporal limitations in obtaining high taxonomic resolution data. Thus, under particular conditions and with a very well defined set of questions in mind, the (TS) approach can be a way to optimize costs and time constraints in marine monitoring studies.
A degradação e perda de habitats costeiros afetam todos os componentes da diversidade de espécies e funções e serviços do ecossistema. Por esse motivo, é necessário maior atenção a esses ecossistemas para avaliar e eventualmente controlar as perturbações a que estes estiveram sujeitos e suas consequências. A monitorização das comunidades marinhas é um procedimento essencial para a gestão ambiental, prevista pela Diretiva Quadro Estratégia Marinha Europeia (MSFD; 2008/56 / CE), sendo a composição em espécies um descritor básico para avaliar o 'Bom Estado Ambiental' (GES). No entanto, as incertezas científicas sobre os processos bentónicos e as dificuldades de amostragem e monitorização dos mesmos tornam a avaliação do que constitui o GES para integridade do fundo do mar uma tarefa difícil. Além disso, a obtenção de dados comparáveis em ambientes rochosos bentónicos, frequentemente complexos por natureza, não é uma tarefa fácil. Os fundos rochosos colocam dificuldades particulares para a realização de levantamentos abrangentes dos padrões da biodiversidade, uma vez que apresentam uma grande complexidade espacial e variabilidade local que afeta as comunidades de macrofauna. Na amostragem da macrofauna bentónica, as macroalgas que habitam fundos rochosos são bons alvos para estudos de monitorização baseados em processos de colonização, pois através destas é possível amostrar a epifauna que as utiliza como habitat. No entanto, a recolha de macroalgas pode não ser sustentável, pode comprometer a sobrevivência das populações das macroalgas alvo e destruir comunidades frágeis ou ameaçadas. Como os habitats rochosos são relativamente difíceis de amostrar porque são heterogéneos e complexos, levantam-se muitas questões sobre que métodos devem ser usados para amostrar essas comunidades espacialmente variáveis. Nesse contexto, os Substratos Artificiais (AS) surgem como uma solução simples e não destrutiva que pode resolver os principais problemas ambientais e antrópicos associados às amostragens em ambiente rochoso, pois são de fácil implementação e o seu custo pode ser mantido dentro de valores razoáveis. O objetivo geral desta tese foi investigar metodologias padrão não destrutivas usando AS que possam ser colonizadas por uma amostra representativa das comunidades bentónicas circundantes. Como objetivo complementar, procurou-se ainda diferenciar entre locais e épocas distintas, bem como entre faunas associadas tanto a macroalgas como à criptofauna ao longo do tempo e em escalas locais e regionais. Esta tese está estruturada em cinco capítulos, tendo como base análises de amostragens da macrofauna, associadas a SA com diferentes tipos de estrutura. Através do uso de várias abordagens, a validade dos substratos artificiais como amostradores foi testada à escala local e regional. Os principais objetivos desta tese foram: - Investigar a viabilidade do uso de AS para monitorização de comunidades epifaunais como alternativa à recolha de macroalgas. - Investigar a viabilidade do uso de AS para distinguir assembleias epifaunais dendríticas e associadas a fendas como uma alternativa aos métodos de amostragem não padronizados. - Investigar a viabilidade do uso de AS para monitorização de assembleias epifaunais como alternativa às metodologias destrutivas ao longo do tempo em escala regional. - Investigar a viabilidade do uso da abordagem de Suficiência Taxonómica (TS) para otimizar os custos e as limitações de tempo em estudos de monitorização marinha baseados em AS. Os resultados das diferentes abordagens mostraram que o uso de metodologias baseadas em substratos artificiais para avaliar as comunidades macrobentónicas deve ser padronizado desde o início. Portanto, após avaliação dos resultados das abordagens testadas neste trabalho, a metodologia proposta é resumida a seguir: - Unidades de substrato artificial: para monitorizar fundos duros próximos da costa, uma combinação de substratos dendríticos (ASMS) e de fendas artificiais (ACMS) é a melhor abordagem. - Período de implantação: 3 meses deve ser o padrão. - Monitorização de longo prazo: uma implantação anual no início do inverno e recuperação dos AS a cada 3 meses, combinada com a implantação adicional de ASMS não colonizados como substitutos e sua recuperação após 3 meses, é a abordagem recomendada. - Nível de identificação da fauna: o nível de espécie deve ser considerado como o padrão. Mesmo assim, dependendo dos objetivos específicos do estudo, a identificação ao nível familiar pode ser uma estratégia a considerar. No geral, AS com complexidade estrutural e volume conhecidos foram adequados para remover a variabilidade dos processos de amostragem da equação na amostragem quantitativa. Além disso, o uso de AS para fins de monitorização não compromete os povoamentos de algas ou os recifes rochosos naturais e pode ser usado globalmente, uma vez que não são limitados pelos ciclos de vida naturais inerentes às algas e à distribuição natural do tipo de macroalga ou dos recifes. Embora os SA apareçam como uma solução simples que pode resolver os principais problemas ambientais e antrópicos, por serem de “baixo custo” e facilmente implementáveis, esta metodologia baseada na identificação de assembleias macrobentónicas sofre com as limitações temporais em obter alta resolução taxonôómica dados. Assim, em condições particulares e com um conjunto de questões muito bem definido em mente, a abordagem (TS) pode ser uma forma de otimizar os custos e as restrições de tempo em estudos de monitorização marinha.
Descrição
Tese de Doutoramento em Ciência, Tecnologia e Gestão do Mar
Palavras-chave
Artificial substrates , Marine Epifauna
Citação