FISHBIODIVERSITY - Biodiversity, function, source-sink balance and services of fish communities in estuaries: modelling patterns and relationships, and predicting responses in view of natural and anthropogenic induced changes

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Changes in taxonomic, functional and phylogenetic diversity of the fish assemblage in a temperate estuary

Publication . Monteiro, Fábio Miguel Barroso; Vasconcelos, Rita; Martinho, Filipe

Os estuários são áreas de transição entre os rios e os mares, extremamente importantes para as comunidades de peixes, que utilizam os estuários para se alimentarem, como áreas de viveiro e como parte das suas rotas de migração. Devido à alta produtividade que é característica dos estuários e à elevada importância económica das suas espécies, as áreas estuarinas têm sido altamente exploradas pelo Homem. Esta sobre-exploração juntamente com as alterações climáticas, fazem dos estuários um dos ecossistemas mais ameaçados a nível global. A biodiversidade é um recurso natural valioso, quer a nível económico como cultural, e é também um excelente indicador ecológico. É também um conceito muito vasto, que engloba três vertentes (taxonómica, funcional e filogenética). O principal objetivo deste trabalho foi investigar a variabilidade espacial, sazonal e temporal das comunidades de peixes do estuário do Mondego, bem como a influência das variáveis ambientais na comunidade de peixes. Para cumprir este objetivo, utilizámos uma série temporal, com amostragens periódicas efetuadas no estuário, entre 2003 e 2013, com informações sobre a riqueza específica, as respetivas abundâncias de cada espécie em cada sessão de amostragem e os valores das variáveis ambientais (temperatura, salinidade, oxigénio, curso de água, precipitação e o índice North Atlantic Oscilation (NAO). Cada espécie foi classificada a nível taxonómico e de acordo com cinco características funcionais (preferência de salinidade, mobilidade, dieta, modo de alimentação e tamanho máximo) e dois genes mitocondriais (16s e COI). Para investigar as alterações nas comunidades de peixes do estuário, foram utilizados diversos índices de cada vertente da diversidade (taxonómica – riqueza específica, Shannon-Wiener, Simpson e Pielou; funcional – espécies funcionalmente únicas, riqueza funcional, equitabilidade funcional, divergência funcional, dispersão funcional e índice de Rao; e filogenética – índice de Rao e distância mínima entre pares de espécies). Para além disso, foi feita uma comparação direta entre as três vertentes da diversidade, utilizando o índice de Rao, uma vez que este índice permite fazer uma comparação entre vertentes distintas. Em relação às variáveis ambientais, os nossos resultados estão de acordo com outros estudos já realizados, onde a salinidade (relação direta), a temperatura (relação direta) e o caudal de água doce (relação inversa), foram os fatores que mais influenciam as comunidades de peixes. Para além disto, os nossos resultados, destacam a estabilidade das comunidades de peixes do estuário do Mondego, uma vez que não existiram diminuições de diversidade em nenhuma das três vertentes (com exceção da riqueza funcional, que está provavelmente relacionado com o desaparecimento de várias espécies de água doce devido a um aumento da salinidade), apesar de variações sazonais ao nível das abundâncias das espécies e de alguma variação entre anos em vários índices. As variações sazonais ao nível da equitabilidade (que aconteceram no verão), poderão estar relacionadas com a biologia reprodutiva das espécies e com as migrações associadas à reprodução das mesmas, uma vez que os juvenis da maior parte dos peixes que utilizam este estuário como área de viveiro, atingem densidades muito elevadas no estuário na primavera/verão. Verificou-se também um gradiente espacial (provavelmente causado pela salinidade), de montante a jusante, com as riquezas específica e funcional, mais elevadas a jusante e mais baixas a montante enquanto que a equitabilidade das espécies mais baixa a jusante e mais elevada na zona central do estuário. Relativamente à diversidade filogenética, não foi notório um gradiente espacial, uma vez que existiu uma diversidade filogenética maior a montante e a jusante do estuário e menor na zona central, o que poderá estar relacionado com uma maior diversidade característica das zonas marinhas e dulçaquícolas adjacentes ao estuário do que na área estuarina.

2016Master thesis

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Assessing changes in ecosystem functioning and services via functional traits of an estuarine fish assemblage

Publication . Monteiro, Margarida Avillez Ataíde Oliveira; Vasconcelos, Rita; Pires, Sofia Nunes Henriques Margarido, 1983-

Biodiversity loss is a pressing global issue. Yet, there is limited knowledge on the consequences of species loss for ecosystem functioning and services. The main objective of this study was to assess the potential influence on the provision of ecosystem services exerted by an estuarine fish assemblage via functional traits, and possible temporal and spatial variations. To explore links between fish biodiversity and ecosystem functioning and services we reviewed the literature for evidence on relationships between fish functional traits (e.g. body size, diet) and ecosystem service provision to humankind (e.g. nutrient cycling and biological control). Additionally, we used a time-series data on an estuarine fish assemblage (Mondego estuary, Portugal, sampled between 2003 and 2013) as a practical case-study for further developing our approach. For each fish species we assembled data on five functional traits and identified functional groups of species (e.g. through hierarchical cluster analysis). We characterized the potential contribution of the Mondego fish assemblage to the functioning of the ecosystem and its service provision. In addition, we determined the degree of functional redundancy in the fish assemblage, towards an evaluation of the degree of resilience of this assemblage in contributing to ecosystem functioning and service provision. The most important functional traits identified in the literature review to regulating services were feeding mode, diet and body size and their effects depended on both service and ecosystem. We identified seven functional groups in the fish assemblage, with potential to contribute to all regulating services analysed, except air purification, namely: nutrient cycling, coastal protection and disturbance prevention, maintenance of sediment processes and sediment redistribution, biological control, climate regulation, waste treatment and assimilation and regulation of linkages between ecosystems. However, this contribution was not equal for all groups, as each one was linked to specific services and differently represented in the fish assemblage. Also, fish functional groups showed spatial and inter-annual variation, which is probably associated with environmental conditions. The majority of fish functional traits measures were significantly correlated with salinity, temperature and oxygen and showed strong spatial and annual variation, despite a weak seasonal variation. Functional redundancy of the fish assemblage showed spatial and seasonal variations, which may be related with differences in abundance of species between stations, probably due to different environmental conditions, and seasons, which influence recruitment periods of some species. The annual functional redundancy differed between groups, with group 7 showing null values, possibly being the most vulnerable group to disturbance, and groups 5 and 6 showing the highest values, which may mean they contribute in a more resilient manner to the the provision of ecosystem services such as waste treatment and assimilation and climate regulation. This study is the first one to assess the provision of ecosystem services by the fish assemblage of the Mondego estuary through their functional traits and estimate their resilience. Future studies should develop the quantification of ecosystem services provided by fish in ecological and economical perspectives, assess the impacts of anthropogenic pressures in functional composition of fish assemblages and thus in the ecosystem services they can provide, and also estimate the resilience of those fish assemblages, which is essential to prioritize conservation efforts of fish assemblages and safeguard the services they provide.

2016Master thesis

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