Comunidades Bentônicas dos Recifes Rasos das Ilhas Oceânicas Brasileiras: Avaliação Comparativa e Fatores Estruturadores
| Ano de defesa: | 2025 |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/21/21134/tde-15042025-091828/ |
Resumo: | Os sistemas recifais são ecossistemas marinhos altamente diversos, nos quais os organismos bentônicos desempenham papel fundamental na estruturação das comunidades e nas interações tróficas, principalmente com peixes recifais. As ilhas oceânicas brasileiras - Arquipélago de São Pedro e São Paulo (SP), Atol das Rocas (RA), Arquipélago de Fernando de Noronha (FN) e Ilha da Trindade (TR) possuem sistemas recifais relevantes e compartilham águas oligotróficas tropicais, mas apresentam características físicas e biológicas únicas, com altas taxas de endemismo de espécies em alguns grupos, por exemplo prosobrânquios e peixes recifais. Além disso, essas ilhas são em geral bem preservadas e protegidas por Unidades de Conservação Marinha (UCs), variando de múltiplos usos a restrição total. Já eram conhecidos aspectos gerais das comunidades bentônicas das ilhas oceânicas brasileiras, mas realizados a partir de observações pontuais, que não incorporam a dinâmica espaço-temporal. De forma a se compreender mais a fundo o funcionamento desses sistemas, este estudo analisou as variações espaço-temporais na estrutura e composição da comunidade bentônica recifal nessas quatro ilhas de 2013 a 2019, até 18m de profundidade, avaliando diversos fatores bióticos e abióticos que estruturam essas comunidades. A cobertura bentônica foi quantificada por fotoquadrados e a ictiofauna por censos visuais para avaliar sua influência no bentos. Dados oceanográficos (temperatura, coeficiente de atenuação batimétrica difusa da luz a 490 nm Kd490, radiação fotossinteticamente ativa, carbono orgânico particulado, clorofilaa e força das ondas) foram obtidos por satélites e modelos de reanálise. Como resultado, o número de morfotipos do bentos variou entre as ilhas, de 62 em FN a 23 em SP, possivelmente relacionado ao tamanho, isolamento, idade, geomorfologia e variáveis ambientais de cada ilha. Apesar das diferenças significativas na cobertura bentônica entre as ilhas, a matriz de algas epilíticas foi em geral dominante (29,6- 43,7%), seguida pelas macroalgas (18,6-39,7%) e algas calcárias (1,9-19,6%). A comunidade de Trindade apresentou uma cobertura distinta, com a mais alta dominância de macroalgas (29,1%) e componentes abióticos (areia, cascalho e rocha nua) enquanto Noronha e Rocas apresentaram cobertura bentônica e composições similares nessa resolução, provavelmente devido à proximidade geográfica e condições ambientais semelhantes. Filtradores/suspensívoros (tunicados e briozoários) foram encontrados apenas no Arquipélago de São Pedro São Paulo. Entre 2013 e 2019, a cobertura bentônica permaneceu relativamente estável nas quatro ilhas, com variações específicas: aumento de cianobactérias em FN e de algas calcárias crostosas em TR. Árvores de Regressão Multivariada (MRT) identificaram a força das ondas e a biomassa de herbívoros/detritívoros e onívoros como as variáveis abióticas mais influentes na cobertura bentônica, explicando cerca de 60% da variação, com resolução por ilhas. Em resoluções de amostragem mais detalhadas, por sítios, a MRT explicou 38% da variação, correlacionando a biomassa de peixes herbívoros/detritívoros à matriz de algas epilíticas, algas calcárias crostosas, algas filamentosas e zoantídeos; de onívoros, à matriz de algas epilíticas e macroalgas; e de carnívoros, à matriz de algas epilíticas e macroalgas estoloníferas (Caulerpa spp). As análises com Árvores de Regressão Impulsionadas (BRT) reforçaram a influência dos peixes herbívoros/detritívoros na cobertura da matriz de algas epilíticas, que predominou nas ilhas oceânicas equatoriais, e a importância dos onívoros na predominância de macroalgas mais pronunciada em Trindade. Os resultados destacam que a estrutura da comunidade bentônica é moldada por fatores ambientais e interações tróficas específicas de cada ilha, destacando o papel das pressões físicas e ecológicas na dinâmica dos recifes rasos destes ecossistemas remotos. |
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Comunidades Bentônicas dos Recifes Rasos das Ilhas Oceânicas Brasileiras: Avaliação Comparativa e Fatores EstruturadoresBenthic Community of Shallow Reefs in Brazilian Oceanic Islands: A Comparative Assessment and Structuring FactorsAnálise multivariadaEnvironmental driversEpilithic algal matrixFatores ambientaisInterações tróficasMatriz de algas epilíticasMultivariate analysisOceano Atlântico SudoestePeixes recifaisRecife rochosoReef fishRocky reefSouthwestern Atlantic OceanTrophic interactionsOs sistemas recifais são ecossistemas marinhos altamente diversos, nos quais os organismos bentônicos desempenham papel fundamental na estruturação das comunidades e nas interações tróficas, principalmente com peixes recifais. As ilhas oceânicas brasileiras - Arquipélago de São Pedro e São Paulo (SP), Atol das Rocas (RA), Arquipélago de Fernando de Noronha (FN) e Ilha da Trindade (TR) possuem sistemas recifais relevantes e compartilham águas oligotróficas tropicais, mas apresentam características físicas e biológicas únicas, com altas taxas de endemismo de espécies em alguns grupos, por exemplo prosobrânquios e peixes recifais. Além disso, essas ilhas são em geral bem preservadas e protegidas por Unidades de Conservação Marinha (UCs), variando de múltiplos usos a restrição total. Já eram conhecidos aspectos gerais das comunidades bentônicas das ilhas oceânicas brasileiras, mas realizados a partir de observações pontuais, que não incorporam a dinâmica espaço-temporal. De forma a se compreender mais a fundo o funcionamento desses sistemas, este estudo analisou as variações espaço-temporais na estrutura e composição da comunidade bentônica recifal nessas quatro ilhas de 2013 a 2019, até 18m de profundidade, avaliando diversos fatores bióticos e abióticos que estruturam essas comunidades. A cobertura bentônica foi quantificada por fotoquadrados e a ictiofauna por censos visuais para avaliar sua influência no bentos. Dados oceanográficos (temperatura, coeficiente de atenuação batimétrica difusa da luz a 490 nm Kd490, radiação fotossinteticamente ativa, carbono orgânico particulado, clorofilaa e força das ondas) foram obtidos por satélites e modelos de reanálise. Como resultado, o número de morfotipos do bentos variou entre as ilhas, de 62 em FN a 23 em SP, possivelmente relacionado ao tamanho, isolamento, idade, geomorfologia e variáveis ambientais de cada ilha. Apesar das diferenças significativas na cobertura bentônica entre as ilhas, a matriz de algas epilíticas foi em geral dominante (29,6- 43,7%), seguida pelas macroalgas (18,6-39,7%) e algas calcárias (1,9-19,6%). A comunidade de Trindade apresentou uma cobertura distinta, com a mais alta dominância de macroalgas (29,1%) e componentes abióticos (areia, cascalho e rocha nua) enquanto Noronha e Rocas apresentaram cobertura bentônica e composições similares nessa resolução, provavelmente devido à proximidade geográfica e condições ambientais semelhantes. Filtradores/suspensívoros (tunicados e briozoários) foram encontrados apenas no Arquipélago de São Pedro São Paulo. Entre 2013 e 2019, a cobertura bentônica permaneceu relativamente estável nas quatro ilhas, com variações específicas: aumento de cianobactérias em FN e de algas calcárias crostosas em TR. Árvores de Regressão Multivariada (MRT) identificaram a força das ondas e a biomassa de herbívoros/detritívoros e onívoros como as variáveis abióticas mais influentes na cobertura bentônica, explicando cerca de 60% da variação, com resolução por ilhas. Em resoluções de amostragem mais detalhadas, por sítios, a MRT explicou 38% da variação, correlacionando a biomassa de peixes herbívoros/detritívoros à matriz de algas epilíticas, algas calcárias crostosas, algas filamentosas e zoantídeos; de onívoros, à matriz de algas epilíticas e macroalgas; e de carnívoros, à matriz de algas epilíticas e macroalgas estoloníferas (Caulerpa spp). As análises com Árvores de Regressão Impulsionadas (BRT) reforçaram a influência dos peixes herbívoros/detritívoros na cobertura da matriz de algas epilíticas, que predominou nas ilhas oceânicas equatoriais, e a importância dos onívoros na predominância de macroalgas mais pronunciada em Trindade. Os resultados destacam que a estrutura da comunidade bentônica é moldada por fatores ambientais e interações tróficas específicas de cada ilha, destacando o papel das pressões físicas e ecológicas na dinâmica dos recifes rasos destes ecossistemas remotos.Reef systems are highly diverse marine ecosystems, where benthic organisms play a key role in structuring communities and shaping trophic interactions, particularly with reef fishes. The Brazilian oceanic islandsSão Pedro and São Paulo Archipelago (SP), Rocas Atoll (RA), Fernando de Noronha Archipelago (FN), and Trindade Island (TR)harbor ecologically relevant reef systems and share tropical oligotrophic waters. However, each island exhibits unique physical and biological characteristics, including high levels of endemism among certain groups such as prosobranchs and reef fishes. These islands are generally well-preserved and protected by Marine Protected Areas (MPAs), ranging from multiple-use zones to strict no-take reserves. Although some general information on the benthic communities of these islands existed, it was based mostly on isolated surveys lacking a spatiotemporal perspective. To gain a deeper understanding of reef dynamics, this study analyzed spatial and temporal variations in the structure and composition of benthic reef communities across the four islands from 2013 to 2019, down to 18 meters depth, evaluating a range of biotic and abiotic factors influencing these communities. Benthic cover was quantified using photoquadrats, while reef fish communities were assessed through underwater visual censuses to evaluate their influence on the benthos. Oceanographic variables (e.g., temperature, diffuse light attenuation coefficient at 490 nm Kd490, photosynthetically active radiation, particulate organic carbon, chlorophyll-a, and wave force) were obtained from satellite data and reanalysis models. Benthic morphotype richness varied among islands, from 62 in FN to 23 in SP, likely influenced by each islands size, isolation, age, geomorphology, and environmental conditions. Despite marked differences in benthic cover, epilithic algal matrix (EAM) was generally dominant (29.643.7%), followed by macroalgae (18.639.7%) and calcareous algae (1.919.6%). Trindade\'s benthic community was distinct, with the highest dominance of macroalgae (29.1%) and abiotic substrates (sand, rubble, bare rock), while FN and RA exhibited similar benthic compositions at this resolution, likely due to geographical proximity and environmental similarity. Filter-feeders such as tunicates and bryozoans were recorded only at the São Pedro and São Paulo Archipelago. From 2013 to 2019, benthic cover remained relatively stable across the islands, though some trends were detected: an increase in cyanobacteria in FN and in crustose calcareous algae in TR. Multivariate Regression Trees (MRT) identified wave force and the biomass of herbivorous/detritivorous and omnivorous fishes as the most influential variables on benthic cover, explaining about 60% of the variation when analyzed by island. At finer resolution (site level), MRT explained 38% of the variation, showing correlations between herbivore/detritivore biomass and EAM, crustose calcareous algae, filamentous algae, and zoanthids; omnivores with EAM and macroalgae; and carnivores with EAM and stoloniferous macroalgae (e.g., Caulerpa spp.). Boosted Regression Trees (BRT) further highlighted the influence of herbivorous/detritivorous fishes on EAM coverdominant in equatorial oceanic islandsand the role of omnivores in the pronounced macroalgal dominance observed in Trindade. Overall, the results reveal that benthic community structure is shaped by island-specific environmental conditions and trophic interactions, emphasizing the importance of both physical and ecological pressures in the dynamics of these remote shallow reef ecosystems.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPLotufo, Tito Monteiro da CruzLeonel, Ana Cristina Alencar Barros Costa Monteiro2025-02-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/21/21134/tde-15042025-091828/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-05-13T18:55:01Zoai:teses.usp.br:tde-15042025-091828Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-05-13T18:55:01Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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Os sistemas recifais são ecossistemas marinhos altamente diversos, nos quais os organismos bentônicos desempenham papel fundamental na estruturação das comunidades e nas interações tróficas, principalmente com peixes recifais. As ilhas oceânicas brasileiras - Arquipélago de São Pedro e São Paulo (SP), Atol das Rocas (RA), Arquipélago de Fernando de Noronha (FN) e Ilha da Trindade (TR) possuem sistemas recifais relevantes e compartilham águas oligotróficas tropicais, mas apresentam características físicas e biológicas únicas, com altas taxas de endemismo de espécies em alguns grupos, por exemplo prosobrânquios e peixes recifais. Além disso, essas ilhas são em geral bem preservadas e protegidas por Unidades de Conservação Marinha (UCs), variando de múltiplos usos a restrição total. Já eram conhecidos aspectos gerais das comunidades bentônicas das ilhas oceânicas brasileiras, mas realizados a partir de observações pontuais, que não incorporam a dinâmica espaço-temporal. De forma a se compreender mais a fundo o funcionamento desses sistemas, este estudo analisou as variações espaço-temporais na estrutura e composição da comunidade bentônica recifal nessas quatro ilhas de 2013 a 2019, até 18m de profundidade, avaliando diversos fatores bióticos e abióticos que estruturam essas comunidades. A cobertura bentônica foi quantificada por fotoquadrados e a ictiofauna por censos visuais para avaliar sua influência no bentos. Dados oceanográficos (temperatura, coeficiente de atenuação batimétrica difusa da luz a 490 nm Kd490, radiação fotossinteticamente ativa, carbono orgânico particulado, clorofilaa e força das ondas) foram obtidos por satélites e modelos de reanálise. Como resultado, o número de morfotipos do bentos variou entre as ilhas, de 62 em FN a 23 em SP, possivelmente relacionado ao tamanho, isolamento, idade, geomorfologia e variáveis ambientais de cada ilha. Apesar das diferenças significativas na cobertura bentônica entre as ilhas, a matriz de algas epilíticas foi em geral dominante (29,6- 43,7%), seguida pelas macroalgas (18,6-39,7%) e algas calcárias (1,9-19,6%). A comunidade de Trindade apresentou uma cobertura distinta, com a mais alta dominância de macroalgas (29,1%) e componentes abióticos (areia, cascalho e rocha nua) enquanto Noronha e Rocas apresentaram cobertura bentônica e composições similares nessa resolução, provavelmente devido à proximidade geográfica e condições ambientais semelhantes. Filtradores/suspensívoros (tunicados e briozoários) foram encontrados apenas no Arquipélago de São Pedro São Paulo. Entre 2013 e 2019, a cobertura bentônica permaneceu relativamente estável nas quatro ilhas, com variações específicas: aumento de cianobactérias em FN e de algas calcárias crostosas em TR. Árvores de Regressão Multivariada (MRT) identificaram a força das ondas e a biomassa de herbívoros/detritívoros e onívoros como as variáveis abióticas mais influentes na cobertura bentônica, explicando cerca de 60% da variação, com resolução por ilhas. Em resoluções de amostragem mais detalhadas, por sítios, a MRT explicou 38% da variação, correlacionando a biomassa de peixes herbívoros/detritívoros à matriz de algas epilíticas, algas calcárias crostosas, algas filamentosas e zoantídeos; de onívoros, à matriz de algas epilíticas e macroalgas; e de carnívoros, à matriz de algas epilíticas e macroalgas estoloníferas (Caulerpa spp). As análises com Árvores de Regressão Impulsionadas (BRT) reforçaram a influência dos peixes herbívoros/detritívoros na cobertura da matriz de algas epilíticas, que predominou nas ilhas oceânicas equatoriais, e a importância dos onívoros na predominância de macroalgas mais pronunciada em Trindade. Os resultados destacam que a estrutura da comunidade bentônica é moldada por fatores ambientais e interações tróficas específicas de cada ilha, destacando o papel das pressões físicas e ecológicas na dinâmica dos recifes rasos destes ecossistemas remotos. |
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