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Publicação
Phytoplankton community in the Algarve coastal region: implications to bivalve aquaculture production
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
A aquacultura de organismos aquáticos, incluindo peixes, moluscos, crustáceos e plantas aquáticas é o sistema de produção de alimentos de crescimento mais rápido em todo o mundo, com um aumento de 527% na produção global de aquacultura de 1990 a 2018. Nesta conjuntura global, em que se verificam cada vez mais restrições à exploração pesqueira, a produção aquícola na costa portuguesa apresenta um enorme potencial a ser explorado dada a excelência da sua localização geográfica. Portugal é também um dos países onde mais se consome pescado, registando um consumo médio per capita de 55,6 kg / ano, valor que se encontra bastante acima da média mundial. A aquacultura em Portugal apresentou, nos últimos anos, um grande desenvolvimento não só ao nível da tecnologia e estruturas utilizadas, mas também na introdução de novas espécies com maior valor comercial. Desde a década de 1970 houve um maior investimento na aquacultura de várias espécies de bivalves, tais como o mexilhão e a ostra. No entanto, a produção total da aquacultura marinha de Portugal mantém se aquém do esperado, sendo que em 2017 representou menos de 1% da produção de alguns países europeus. Neste momento, a produção de bivalves em aquacultura representa, anualmente, cerca de metade da produção aquícola total, sendo a outra metade constituída maioritariamente pela produção de peixe. A aquacultura offshore realizada em longlines instaladas em pontos ao longo da costa é um dos métodos mais utilizados mundialmente para a produção de bivalves e, dada a extensão da costa portuguesa, apresenta-se como método com elevado potencial de rentabilidade e sustentabilidade. Comparada com a produção de peixes em gaiolas, este é um método que se apresenta vantajoso uma vez que os bivalves, sendo organismos filtradores, se alimentam principalmente de fitoplâncton e de outros compostos orgânicos presentes naturalmente na coluna de água, ao contrário dos peixes em que é necessária a introdução de alimento. É na costa do Algarve que se pode observar maior quantidade de unidades de aquacultura offshore. Na verdade, esta é a área da costa portuguesa que apresenta uma área marítima com maior proteção da agitação marítima e onde a temperatura e outros fatores ambientais são mais favoráveis à produção de várias espécies. Contudo, a escolha dos locais de produção é tipicamente empírica, por vezes não tendo em conta todos os fatores bióticos e abióticos que embora favoráveis à aquacultura apresentam, no entanto, alguma variabilidade ao longo da costa sul. Hoje em dia, de acordo com a informação disponibilizada no geoportal aquicultura da DGRM, existem na costa do Algarve 9 unidades de aquacultura offshore apenas para a produção de mexilhões e ostras, representando mais de 200 hectares. No resto da costa portuguesa existe apenas uma unidade de produção de mexilhões localizada perto de Peniche. A espécie de mexilhão mais produzida em Portugal e no mundo é o Mytilus edulis com a produção em Portugal a atingir 1746 toneladas em 2018 e a espécie de ostra mais produzida em Portugal é a Crassostrea Gigas, com um valor total de produção de 3451 toneladas em 2018. Estas duas espécies são frequentemente escolhidas pela sua grande distribuição geográfica natural, pelo seu ciclo de vida ter sido já estudado e compreendido ao pormenor, por já possuírem um mercado bem desenvolvido, por apresentarem grande eficiência na sua produção e também pelo seu elevado valor nutritivo quando consumido. Deste modo, o principal objetivo deste trabalho é compreender a distribuição espacial das comunidades fitoplanctónicas na costa do Algarve para avaliar as implicações na seleção de áreas para a produção de bivalves offshore. De forma a atingir este objetivo, foram estabelecidas diversos objetivos específicos: i) Avaliar como os fatores ambientais afetam a distribuição espacial das comunidades fitoplanctónicas na costa Algarvia; ii) Identificar áreas com elevada produção de biomassa fitoplanctónica ao longo da costa Algarvia e avaliar quais os grupos fitoplanctónicos que mais contribuem para esta produção; iii) Identificar os locais com maior potencial para implantação de unidades de aquacultura offshore, de acordo com a biomassa fitoplanctónica e condições ambientais. Assim, com base numa campanha oceanográfica inserida no projeto AQUIMAR e a bordo do navio oceanográfico NRP Almirante Gago Coutinho, foi feita a amostragem da coluna de água para 52 estações ao longo de toda a costa algarvia, durante o mês de outubro de 2018. Foram estudados fatores ambientais como a temperatura, salinidade, oxigénio dissolvido, correntes oceânicas e também alguns nutrientes tais como sílica, fósforo, o azoto inorgânico dissolvido (DIN) e a forma como estes estão espacialmente distribuídos. Os valores em temperatura, salinidade e de oxigénio dissolvido encontraram-se dentro dos valores descritos para a costa do Algarve, ao contrário da distribuição dos nutrientes que foi observada em concentrações bastante baixas. Quanto às correntes foi observada uma direção de corrente maioritariamente vinda de sudoeste e com uma magnitude média entre 100 e 150 mm/s. Foi também estudada em detalhe, através da análise quimio-taxonómica (HPLC-CHEMTAX), a constituição em classes da comunidade fitoplanctónica, tendo sido observadas em maior concentração as classes Bacillariophyceae e Dinophyceae. A variação geográfica destas classes e a influência dos fatores ambientais na sua distribuição foi ainda estudada através de uma análise de correspondência canônica. Os parâmetros que maior influência apresentaram na distribuição da comunidade fitoplanctónica foram a distância à costa, a temperatura, o DIN e a sílica. Foram combinados todos os parâmetros relevantes para identificação das áreas com maior potencial na produção de bivalves ao longo da costa sul portuguesa, o que resultou na formulação de um índice de aptidão que se propõe como nova metodologia a aplicar. Os parâmetros utilizados foram a distância à costa, a temperatura, a presença em DIN, a distribuição da biomassa fitoplanctónica e ainda a presença das classes Bacillariophyceae e Dinophyceae. Para a distância à costa foram consideradas adequadas as estações a uma distância máxima de 6 milhas náuticas por ser esta a distância máxima de acesso à carta mínima para condução de embarcações em Portugal e também devido à acessibilidade e redução de custos. A temperatura adequada para mexilhões e ostras de diferentes regiões geográficas varia entre 18 e 25ºC, tendo sido este o intervalo considerado adequado para a sua produção. Para o DIN, foram consideradas adequadas as estações cujo valor de concentração estava entre os mais elevados, neste caso foi superior o percentil 90. As concentrações de DIN foram usadas porque o azoto é um nutriente limitante e pode ser um potencial indicador para a produção primária. Para a biomassa fitoplanctónica foi aplicada a mesma abordagem, tendo sido consideradas adequadas as estações cujo valor da concentração em clorofila a foi superior ao percentil 90. Como indicador para a presença da biomassa fitoplanctónica, foi ainda considerado um parâmetro referindo-se especificamente à dominância das classes Bacillariophyceae e Dinophyceae, por estas serem consideradas as mais importantes no crescimento e desenvolvimento na produção de bivalves. Para as classes Bacillariophyceae e Dinophyceae, foram consideradas adequadas as estações em que a soma da concentração destes dois grupos foi superior ao valor médio. Para a construção deste índice, foi ainda considerado adicionar os dados das correntes oceânicas, mas por haver apenas uma estação de amostragem, estes dados não foram incluídos. Utilizando os dados da campanha de outubro de 2018 e através do índice de aptidão, foram observadas as áreas numa zona compreendida desde a costa de Sagres, Lagos, Portimão e Faro até uma distância de 6 milhas náuticas. Ao observar a localização das unidades de aquacultura já existentes no Algarve, é possível constatar que se localizam nas áreas identificadas neste trabalho como tendo o maior potencial ou sendo mais adequadas. É possível concluir-se que estes tenham sido os locais onde, ao longo dos anos e empiricamente, a produção de bivalves se tenha mostrado mais eficiente. Este método foi desenvolvido utilizando dados de uma única campanha como um estudo de caso, no entanto, a aplicação do índice proposto a um maior conjunto de dados com maior variabilidade sazonal e para toda a costa de Portugal, poderá no futuro expandir as possibilidades de exploração desta produção no nosso país, aproximando-o do máximo da sua potencialidade.
Aquaculture in Portugal has shown, in recent years, a great development not only regarding technology, but also in terms of the species used, with the introduction of new species with great commercial value. Since the 1970's, there has been a great investment in aquaculture of several bivalve species, such as mussels and oysters. At the moment, in Portugal, the production of bivalves in aquaculture represents, annually, about half of the total production, with the other half constituted mainly by the production of finfish aquaculture. Offshore aquaculture, carried out at locations along the coast, is one of the most used methods worldwide for the production of bivalves. Given that Portugal is a country with an extensive coast, it can be assumed that there is great potential for this type of production. The bivalve offshore aquaculture has greater potential in terms of sustainability when compared to the production of fish in cages. This is mainly caused by the fact that finfish needs to be feed to survive and grow while for the bivalves the natural food present in environment (water column) is taken up by them, as these are filtering organisms that mainly feed on phytoplankton in ocean environments. It is on the Algarve coast that offshore aquaculture units can be seen in greater numbers since the Portuguese south coast presents a coastal maritime area with greater protection from sea agitation and where temperature and other environmental factors are more favorable to the production of various species. However, the choice of the production sites is typically empirical, sometimes not taking into account all the biotic and abiotic factors, which although favorable to aquaculture, have some variability along the south coast. In this work, through an oceanographic campaign inserted in the AQUIMAR project and on board the NRP Almirante Gago Coutinho oceanographic vessel, sampling was carried out in 52 stations along the entire Algarve coast during the month of October 2018. The main environmental factors studied were temperature, salinity, dissolved oxygen, as well as nutrient concentrations. Additional water samples were also collected to evaluate the spatial distribution of phytoplankton biomass, using chlorophyll a concentration as a proxy. Moreover, phytoplankton community composition (main groups) of samples was also analyzed through chemotaxonomy (HPLC-CHEMTAX), an approach that uses the pigment signature of the different phytoplankton groups. These data were then used to analyze the how the environmental factors influence the spatial distribution of phytoplankton in the Algarve coast. Phytoplankton is probably the most important source of food for the growth of bivalve organisms in open waters. To identify the areas with the greatest potential to produce these organisms along the south coast of Portugal, all relevant factors, with enough spatial resolution, were combined in an integrated analysis. A novel suitability index methodology is proposed herein. Using the data from the campaign of October 2018, the suitability index indicated that the areas closer than 6 nautical miles to the shoreline of Sagres, Lagos, Portimão and Faro are the locations with the greatest potential for the implementation of structures for aquaculture of offshore bivalves in the Algarve. In the future, this methodology should be applied to a more comprehensive dataset.
Aquaculture in Portugal has shown, in recent years, a great development not only regarding technology, but also in terms of the species used, with the introduction of new species with great commercial value. Since the 1970's, there has been a great investment in aquaculture of several bivalve species, such as mussels and oysters. At the moment, in Portugal, the production of bivalves in aquaculture represents, annually, about half of the total production, with the other half constituted mainly by the production of finfish aquaculture. Offshore aquaculture, carried out at locations along the coast, is one of the most used methods worldwide for the production of bivalves. Given that Portugal is a country with an extensive coast, it can be assumed that there is great potential for this type of production. The bivalve offshore aquaculture has greater potential in terms of sustainability when compared to the production of fish in cages. This is mainly caused by the fact that finfish needs to be feed to survive and grow while for the bivalves the natural food present in environment (water column) is taken up by them, as these are filtering organisms that mainly feed on phytoplankton in ocean environments. It is on the Algarve coast that offshore aquaculture units can be seen in greater numbers since the Portuguese south coast presents a coastal maritime area with greater protection from sea agitation and where temperature and other environmental factors are more favorable to the production of various species. However, the choice of the production sites is typically empirical, sometimes not taking into account all the biotic and abiotic factors, which although favorable to aquaculture, have some variability along the south coast. In this work, through an oceanographic campaign inserted in the AQUIMAR project and on board the NRP Almirante Gago Coutinho oceanographic vessel, sampling was carried out in 52 stations along the entire Algarve coast during the month of October 2018. The main environmental factors studied were temperature, salinity, dissolved oxygen, as well as nutrient concentrations. Additional water samples were also collected to evaluate the spatial distribution of phytoplankton biomass, using chlorophyll a concentration as a proxy. Moreover, phytoplankton community composition (main groups) of samples was also analyzed through chemotaxonomy (HPLC-CHEMTAX), an approach that uses the pigment signature of the different phytoplankton groups. These data were then used to analyze the how the environmental factors influence the spatial distribution of phytoplankton in the Algarve coast. Phytoplankton is probably the most important source of food for the growth of bivalve organisms in open waters. To identify the areas with the greatest potential to produce these organisms along the south coast of Portugal, all relevant factors, with enough spatial resolution, were combined in an integrated analysis. A novel suitability index methodology is proposed herein. Using the data from the campaign of October 2018, the suitability index indicated that the areas closer than 6 nautical miles to the shoreline of Sagres, Lagos, Portimão and Faro are the locations with the greatest potential for the implementation of structures for aquaculture of offshore bivalves in the Algarve. In the future, this methodology should be applied to a more comprehensive dataset.
Descrição
Tese de mestrado em Ciências do Mar, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
Palavras-chave
Aquacultura Offshore Bivalves Fitoplâncton HPLC-CHEMTAX Algarve Teses de mestrado - 2021