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Projeto de investigação
Migrants as a seasonal ecological force shaping communities and ecosystem functions in temperate and tropical coastal wetlands
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Using satellite imagery to identify foraging habitats for shorebirds and model their distribution in the mudflats of the Bijagós archipelago, Guinea-Bissau
Publication . Belo, João Ricardo Moreira de Freitas; Granadeiro, José Pedro,1964-; Catry, Teresa
As áreas intertidais situam-se na interface entre os ambientes marinhos e terrestres. Estas são áreas que estão expostas ao ar durante o período de baixa-mar e submersas pela água do mar durante o período de preia-mar. Como tal, estas áreas estão sujeitas a flutuações ambientais extremas e os organismos que aí habitam têm de ser capazes de tolerar estas variações (a salinidade elevada, o tempo de exposição ao ar e o de imersão no mar, por exemplo). Como as tolerâncias dos diferentes organismos são distintas, forma-se um gradiente vertical (desde a linha de água até às áreas superiores da costa), dividido em secções, nas quais os organismos se distribuem – processo chamado de zonação. Existem também outros gradientes, como o do tamanho médio do grão de sedimento, que leva a uma enorme diversidade de habitats: desde as amplas planícies estuarinas de grão fino até às costas rochosas de grão mais grosso. Os estuários e outras áreas intertidais encontram-se entre os ecossistemas mais produtivos do globo. Devido a esta enorme produtividade, estas áreas podem albergar grandes populações de vertebrados, como peixes e aves costeiras. As aves costeiras pertencem a um grupo vasto, composto principalmente por aves de pequeno e médio porte, e ocorrem sobretudo em zonas costeiras e zonas húmidas. Estas aves têm um caracter altamente migratório e todos os anos migram de zonas de elevada latitude, onde se encontram as suas principais áreas de reprodução, e dispersam para zonas mais a sul, para as suas áreas de invernada. Para tal, usam rotas migratórias que interligam diversas áreas chave do Planeta onde vão parando, até atingirem o seu destino final, as áreas de invernada. Aí alimentam-se essencialmente de invertebrados bentónicos, como poliquetas, crustáceos e bivalves, a fim de atingirem os seus requerimentos energéticos para migrarem de volta para as áreas de reprodução. No entanto, as populações de aves costeiras estão em declínio acentuado, e esta observação já foi feita em diversas partes do Planeta. As principais causas deste decréscimo estão relacionadas com o aumento da pressão das atividades humanas em áreas intertidais (estuários e zonas costeiras, por exemplo). Um dos exemplos é maior taxa de ocupação destas áreas devido ao crescimento da população humana. Também a subida média do nível da água do mar já tem sido relatada como uma ameaça crescente, pois leva à perda de áreas intertidais e, consequentemente, afeta as populações de aves. A rota migratória do Atlântico Este é percorrida por milhões de aves costeiras, anualmente. Esta rota liga as zonas de reprodução do Ártico (desde o Canadá até à Sibéria) à Costa Oeste de África. O arquipélago dos Bijagós localiza-se nesta região africana e faz parte da Guiné-Bissau (11º52’ N, 15º 36’ W), sendo um dos locais de invernada mais importantes para estas aves. Todos os anos alberga cerca de 700000 a 900000 aves costeiras e foi classificado como Reserva da Biosfera pela UNESCO (2011) e como sítio Ramsar pela Convenção Ramsar (2014). Neste arquipélago existe uma espécie de caranguejo-violinista Afruca tangeri que se encontra distribuído por todo o arquipélago. Estes caranguejos são considerados engenheiros de ecossistemas, uma vez que alteram as características do sedimento, afetando também os padrões de biodiversidade que aí ocorrem. No entanto, este arquipélago dos Bijagós é dos menos estudados em África. Torna-se, portanto, imperativo aumentar o conhecimento existente sobre este local extremamente importante para a biodiversidade e sobretudo para as aves costeiras que, apesar de muito ameaçadas, encontram aqui uma área de extrema importância. Torna-se importante também perceber quais os fatores que afetam a sua distribuição nas zonas de invernada. Este estudo tem como objetivos principais (1) mapear a variabilidade de sedimentos existentes nas planícies intertidais do arquipélago dos Bijagós, usando técnicas de sensoriamento remoto aplicado a imagens de satélite de alta resolução, e (2) perceber quais os fatores ambientais que influenciam a distribuição de aves costeiras em alimentação no ecossistema intertidal dos Bijagós, através de um exercício de modelação espacial. Pretende-se construir mapas preditivos da ocorrência de várias espécies de aves costeiras nesta área de importância global. Este estudo encontra-se dividido em dois capítulos, que se encontram sumariamente abaixo descritos. No primeiro capítulo é apresentado um exercício de classificação e mapeamento da variabilidade dos sedimentos da área intertidal, no arquipélago dos Bijagós. Este estudo foi realizado numa ampla planície intertidal (com uma área de cerca de 1000 ha), localizada na parte sul do Parque Nacional de Orango. Para tal, obteve-se uma imagem detetada pelo sensor do satélite do Sentinel-2 MSI (Multi-spectral Instrument), lançado pela Agência Espacial Europeia. No campo, foram amostradas 228 unidades de área homogénea em termos de composição do sedimento, a fim de serem usadas como áreas de treino e de validação para implementar uma classificação supervisionada. Em cada área foi estimada visualmente a sua dimensão, a percentagem de cobertura de água, de macroalgas, de conchas e de áreas ocupadas pelos caranguejos-violinistas (Afruca tangeri). Também foi tirada uma amostra de sedimento em cada área, para mais tarde determinar o conteúdo de partículas finas (partículas< 0.63μm) e o conteúdo de matéria orgânica do sedimento. Após recolhidas todas as amostras, foram estabelecidas quatro classes de habitat, com base em duas das variáveis recolhidas – a percentagem do sedimento coberta por áreas de caranguejo-violinista e a percentagem de partículas finas do sedimento. As classes de habitat definidas foram: Sand-FBA (áreas com: percentagem de partículas finas < 10% e cobertura de área ocupada por caranguejo > 30%); Sand (áreas com: percentagem de partículas finas < 10% e cobertura de área ocupada por caranguejo < 30%); Muddy (áreas com: percentagem de partículas finas >10% e cobertura de área ocupada por caranguejo < 30%) e Muddy-FBA (áreas com: percentagem de partículas finas > 10% e cobertura de área ocupada por caranguejo < 30%). Após definidas as classes realizou-se uma classificação supervisionada, utilizando o algoritmo Random Forest. A imagem a ser classificada foi composta por várias camadas: dez bandas espectrais, um modelo de inundação (gerado também com base numa série de imagens de satélite), uma camada contendo os valores de NDWI (Normalized Difference Water Index) para cada pixel e as cinco componentes principais resultantes de uma análise de componentes principais. As eficácias de classificação foram elevadas, variando desde 0.89 (Muddy) até 0.99 (Muddy-FBA). Além da classificação, foi também efetuada uma comparação entre dois métodos classificativos: um em que cada tipo de habitat foi classificado em etapas diferentes, dependente das diferenças da assinatura espetral de cada habitat (método 1), ou seja, habitats com espetros distintos vão sendo sucessivamente separados da restante área, até toda a área intertidal se encontrar classificada; e outro em que a classificação foi feita numa só etapa, ou seja, com todas as classes de habitat (método 2). As eficácias de classificação aplicando ambos os métodos foram semelhantes, contudo foram ligeiramente mais elevadas aquando da aplicação do método 1. Também foram comparadas as eficácias de classificação entre duas imagens detetadas remotamente com um mês de diferença. As principais conclusões foram que (1) aplicando o método descrito, áreas intertidais semelhantes a esta podem ser classificadas com elevada eficácia; (2) áreas de caranguejos-violinistas podem ser distinguidas claramente de outras áreas e (3) este método pode ser replicado através da extração da assinatura espetral de cada tipo de habitat. No segundo capítulo, o objetivo foi perceber quais as variáveis ambientais que mais influenciam a distribuição de aves costeiras em alimentação para conseguir identificar áreas importantes para a sua conservação. A área de estudo foi a mesma que a descrita anteriormente. Definiram-se 67 áreas de contagem (na maior parte dos casos tinham uma dimensão de 250*250 metros), onde foram contadas aves em alimentação. Cada área foi contada duas vezes. Estas áreas foram caracterizadas em termos de diferentes habitats utilizando o mesmo conjunto de variáveis descritos acima e também foi recolhida a penetrabilidade de cada tipo de habitat. Determinaram-se, através de programas de sistemas de informação geográfica, as distâncias desde o centroide de cada área até ao limite da área de mangal, ao limite de bancos de areia e até ao canal mais próximo. Em seguida aplicaram-se modelos de distribuição de espécies GAMs (Generalized additive models) para testar quais destas variáveis tinham mais influência e mais poder explicativo na ocorrência e na abundância de 11 e 7 espécies de aves costeiras, respectivamente. Os preditores mais selecionados pelos modelos foram o tempo de exposição dos sedimentos (i. e. o tempo em que estão fora de água), a percentagem de partículas finas, a percentagemde área ocupada por caranguejos-violinistas, a distância à mancha de mangal mais próxima e a distância ao canal de água mais próximo. No geral, o poder explicativo dos modelos (medido em percentagens) foi elevado, sendo que as abundâncias do Maçaricos-galego, Numenius phaeopus, por exemplo, foram explicadas em 60%. De seguida, estes preditores foram usados para classificar a área intertidal, através de técnicas de deteção remota, e obtiveram-se mapas preditivos relativos a toda a área de estudo. As principais conclusões foram que (1) a aplicação de GAMs permitiu predições eficazes e relações interpretáveis entre as aves e o habitat, (2) espécies diferentes têm diferentes preferências de habitat, sendo que a manutenção da diversidade encontrada nestas áreas é de extrema importância no âmbito da conservação destas espécies e (3) os mapas preditivos foram eficazes uma vez que existe elevada concordância entre as frequências de ocorrência observadas e as probabilidades de ocorrência previstas. Este estudo tem potenciais de aplicação relevantes em termos de conservação, uma vez que quer os sistemas intertidais, quer as aves costeiras encontram-se atualmente fortemente ameaçados. A ligação entre os dois capítulos é feita a partir dos mapas preditivos, pois conseguiu-se prever as probabilidades de ocorrência das espécies numa área relativamente abrangente, através da utilização de técnicas de deteção remota. No futuro, este estudo pode ser expandido para uma escala maior, para todo o arquipélago. Isto é de extrema importância uma vez que este local é um dos mais relevantes ao longo da rota migratória do Atlântico. Este e a identificação de áreas importantes para a aves costeiras pode ser crítico para a definição de ações de conservação.
Utilização dos arrozais do estuário do Tejo por Íbis-preta e Cegonha-branca: ecologia alimentar e conflitos na produção de arroz
Publication . Andrês, Beatriz da Silva; Catry, Teresa; Granadeiro, José Pedro
As zonas húmidas estão entre os habitats mais produtivos do planeta e são habitats
essenciais para aves aquáticas. No entanto, as zonas húmidas naturais têm diminuído globalmente
por via de ação humana, contrastando com o aumento de zonas húmidas artificiais, como os
arrozais. Estes tornam-se um habitat alternativo para aves aquáticas onde as populações de Íbispreta (Plegadis falcinellus) e Cegonha-branca (Ciconia ciconia) têm aumentado
significativamente, em particular na Península Ibérica. Este trabalho foi realizado nos arrozais da
Lezíria Grande de Vila Franca de Xira com o objetivo de (1) caracterizar a abundância de Íbispreta e Cegonha-branca ao longo do ciclo do arroz, (2) descrever a sua dieta, (3) avaliar a
disponibilidade de alimento para estas espécies e (4) avaliar a sua seleção de habitat. Foi ainda
(5) estimada a perda económica associada a danos nos arrozais e (6) avaliada a eficácia dos
espantamentos de aves promovidos pelos produtores de arroz. A abundância de Íbis-preta foi
máxima em dezembro, no início da época do lavradio e a de Cegonha-branca em setembro,
imediatamente antes da colheita. O Lagostim-vermelho-do-Louisiana foi a principal presa
consumida por Íbis-preta e Cegonha-branca. Na época da colheita, a Íbis-preta mostrou
preferência por campos colhidos e posteriormente, antes da sementeira, por campos lavrados. Já
a Cegonha-branca não apresentou preferência por um habitat em particular ao longo ciclo do
arroz. Os danos registados nos arrozais correspondem a perdas de 1% na produção (ca.100000€
de prejuízo). A eficácia dos espantamentos de aves promovidos pelos orizicultores foi afetada
principalmente pela distância das aves ao espantador. Os resultados reiteram a importância dos
arrozais como habitat alternativo para diversas espécies de aves aquáticas, nomeadamente para a
Íbis-preta e para a Cegonha-branca, especialmente no contexto global, onde a perda de zonas
húmidas naturais é um motivo de preocupação do ponto de vista da conservação.
Fiddler crabs impact the structure of the benthic macroinvertebrate community and the spatial distribution of foraging shorebirds in tropical intertidal mudflats
Publication . Paulino, João Carlos Ferreira Paulo; Catry, Teresa; Granadeiro, José Pedro,1964-
Os engenheiros de ecossistemas são organismos que transformam ou criam habitats, afetando muitas outras espécies. Os ecossistemas intertidais estão entre os mais produtivos do planeta e têm um papel vital na sobrevivência de muitos vertebrados, nomeadamente peixes e aves. A sua importância é especialmente relevante para aves costeiras migradoras fora da época de reprodução uma vez que várias espécies apenas se alimentam de macroinvertebrados bentónicos presentes nestas áreas. O caranguejo-violinista, Afruca tangeri, é descrito como um engenheiro de ecossistemas em bancos de vasa intertidais, onde tem impactes importantes, nomeadamente na alteração das características biogeoquímicas do sedimento e do ciclo de nutrientes. Além destes impactes, o caranguejo-violinista integra a dieta de grande parte das aves costeiras presentes no seu habitat, o que o torna um recurso muito importante. Este estudo visou investigar a influência que as populações de caranguejo-violinista têm na estrutura da restante comunidade de macroinvertebrados bentónicos e dos seus principais predadores, as aves costeiras, no arquipélago dos Bijagós, Guiné-Bissau. O estudo decorreu em Adonga, no Parque Nacional de Orango, no arquipélago dos Bijagós. Para cumprir os objetivos foram selecionados dois tipos de área: com elevada e com baixa densidade de caranguejos. Em ambos os tipos de áreas, procedeu-se à amostragem da comunidade de macroinvertebrados bentónicos utilizando cores de sedimento. Posteriormente todos os invertebrados recolhidos foram identificados ao nível taxonómico mais baixo possível e, para cada tipo de área, foi determinada a diversidade e riqueza da comunidade assim como a densidade, biomassa total e biomassa disponível para as aves (5 cm superficiais do sedimento) de cada taxon identificado. Foi também realizada uma amostragem da comunidade de aves costeiras recorrendo a parcelas marcadas em ambos os tipos de área analisadas e procedendo a contagens (intervaladas de uma hora) no período de 2h antes a 2h depois do pico da maré vazia. Posteriormente, para cada tipo de área, foi calculada a riqueza e diversidade da comunidade de aves costeiras e a densidade de cada uma das espécies de aves costeiras contadas. Foram ainda descritos e comparados o comportamento alimentar e a dieta de quatro espécies de aves: Maçarico-galego (Numenius phaeopus), Tarambola-cinzenta (Pluvialis squatarola), Perna-vermelha-comum (Tringa totanus) e Borrelho-grande-de-coleira (Charadrius hiaticula) com base em vídeos (3-4 mins) de indivíduos em alimentação. Com o objetivo de caracterizar as populações de caranguejo-violinista em cada tipo de área foram efetuados vídeos em 60 quadrados de amostragem. Posteriormente, os vídeos foram analisados e para cada tipo de área determinou-se a densidade, rácio sexual e distribuição das classes de tamanho das populações de caranguejo e ainda o rácio caranguejo/tocas nas áreas de elevada densidade de caranguejos. Por fim caracterizámos os dois tipos de área em termos de granulometria (percentagem de finos) e conteúdo de matéria orgânica do sedimento. Áreas com elevada densidade de caranguejos demonstraram um maior conteúdo em finos e matéria orgânica no sedimento. Nestas mesmas áreas, as comunidades de aves costeiras e macroinvertebrados apresentaram menor riqueza, diversidade e densidade, e, no caso dos macroinvertebrados, menor biomassa total e biomassa disponível para as aves. A comunidade de macroinvertebrados bentónicos em áreas com baixa densidade de caranguejo é dominada pelos poliquetas sedentárias das famílias Cirratulidae, Maldanidae e Capitellidae e pelos bivalves das famílias Veneridae (maioritariamente Pelecyora isocardia) e Lucinidae. Nas áreas com elevada densidade de caranguejo, as espécies acima referidas encontram-se também entre as mais abundantes, sendo ainda de mencionar os poliquetas errantes da família Nereidae e a substituição dos bivalves Lucinidae pela família Solecurtidae (maioritariamente Tagelus adansonii) como segundo bivalve mais abundante. É ainda de notar que os caranguejos-violinista tornam-se um dos taxa mais abundantes em áreas com elevada densidade de caranguejo, ultrapassados apenas pelo bivalve P. iscocardia. Não obstante, os caranguejos-violinistas são, isoladamente e com uma margem muito significativa, o taxon com os maiores valores de biomassa nestas áreas. Foram encontrados ainda 13 taxa em áreas com baixa densidade de caranguejo que estão completamente ausentes em áreas com elevada densidade de caranguejo. A comunidade de aves costeiras em áreas com elevada densidade de caranguejos é caracterizada pela dominância de Maçarico-galego (Numenius phaeopus), Perna-vermelha-comum (Tringa totanus), Maçarico-das-rochas (Actitis hypoleucos) e Íbis-sagrada (Treskiornis aethiopicus), sendo que o Maçarico-das-rochas ocorre quase exclusivamente nestas áreas. Todas estas espécies consomem preferencialmente caranguejos-violinista. Em contraste, em áreas com baixa densidade de caranguejos, a comunidade de aves costeiras é dominada por Pilrito-de-bico-comprido (Calidris ferruginea), Seixoeira (Calidris canutus), Borrelho-grande-de-coleira (Charadrius hiaticula), Pilrito-das-praias (Calidris alba), Pilrito-de-peito-preto (Calidris alpina) e Pilrito-pequeno (Calidris minuta), sendo este último quase exclusivo destas áreas. Todas estas espécies predam principalmente poliquetas, bivalves e/ou gastrópodes. As restantes espécies não demonstraram diferenças significativas na densidade entre áreas, sendo elas Fuselo (Limosa lapponica), Ostraceiro (Haematopus ostralegus), Tarambola-cinzenta (Pluvialis squatarola), Borrelho-de-testa-branca (Charadrius marginatus), Perna-verde (Tringa nebularia) e Rola-do-mar (Arenaria interpres). À exceção da Tarambola-cinzenta, todas as aves em alimentação nas áreas com baixa densidade de caranguejos apresentaram uma maior taxa de bicadas, mas essa diferença não se traduziu num maior sucesso alimentar. Praticamente não foram encontradas diferenças na dieta das aves entre áreas, à exceção de um maior consumo de bivalves/gastrópodes em áreas com baixa densidade de caranguejos por parte do Maçarico-galego e um maior consumo de bivalves/gastrópodes em áreas com elevada densidade de caranguejo por parte da Tarambola-cinzenta. Houve, no entanto, uma grande proporção de presas não identificadas devido ao seu pequeno tamanho e à distância a que os vídeos foram filmados. Nas áreas com elevada densidade, as populações de caranguejo-violinista são constituídas por indivíduos de classes de tamanho maiores, sendo que caranguejos com uma largura de carapaça superior a 1 cm são quase exclusivos destas áreas. Encontrámos ainda um rácio sexual enviesado para o número de fêmeas nestas áreas e um dos menores rácios caranguejo/toca alguma vez descrito. Não encontrámos diferenças significativas de tamanho entre machos e fêmeas de caranguejo-violinista. Este estudo destaca os possíveis efeitos das populações de caranguejo-violinista no seu habitat, particularmente mostra a existência de grandes diferenças na composição da comunidade de macroinvertebrados bentónicos e aves costeiras entre áreas com baixa e elevada densidade de caranguejos. Com o conhecimento adquirido após a realização deste estudo é possível prever a estrutura mais provável da comunidade de aves costeiras presentes numa área do arquipélago dos Bijagós com base apenas na presença de caranguejo-violinista e, daí, prever qual a importância dessas áreas para cada espécie de ave costeira presente. Apesar de uma grande proporção de espécies de aves costeiras incluir caranguejo-violinista na sua dieta, a maioria das espécies tende a evitar as áreas com elevadas densidades de caranguejos. A presença de caranguejos-violinistas e o seu impacto nos macroinvertebrados e nas aves podem, portanto, ser muito relevantes numa perspetiva conservacionista já que esta espécie de caranguejo está amplamente distribuída nos Bijagós, a segunda área mais importante para aves costeiras invernantes na África Ocidental.
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Programa de financiamento
3599-PPCDT
Número da atribuição
PTDC/BIA-ECO/28205/2017