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Study of the sightings pattern of the Portuguese Man-of-War (Physalia physalis) in mainland Portugal
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Autores
Resumo(s)
A caravela-portuguesa (Physalia physalis) é um sifonóforo cosmopolita, amplamente
distribuído por diversas regiões oceânicas do mundo, frequentemente avistado em águas portuguesas.
Sendo um ser colonial, P. physalis é composta por zoóides especializados que trabalham em conjunto,
formando um indivíduo funcional. O pneumatóforo, um flutuador em forma de balão cheio de gás,
mantém a colónia à superfície do mar e também atua como vela, permitindo que o vento e as correntes
oceânicas impulsionem o seu movimento. Os gastrozoóides são responsáveis pela alimentação e
digestão, os gonozoóides pela reprodução e os dactilozoóides, comumente denominados tentáculos, pela
captura de presas e pela autodefesa. Estes tentáculos possuem células especializadas conhecidas como
cnidócitos, que contêm nematocistos, organelos responsáveis pela injeção de toxinas. O contacto direto
com a caravela-portuguesa pode ter sérias repercussões para a saúde humana, desde necrose da pele até
complicações cardiorrespiratórias e, em casos mais graves e pessoas mais sensíveis, até mesmo a morte.
Além das implicações diretas na saúde humana, os arrojamentos em massa deste organismo
apresentam impactos ambientais e socioeconómicos significativos. Do ponto de vista ecológico, estes
fenómenos podem promover desequilíbrios na cadeia trófica, uma vez que existe uma maior predação
por parte de P. physalis. Por outro lado, em termos socioeconómicos, a presença massiva deste
sifonóforo nas praias pode provocar uma diminuição substancial do turismo costeiro, prejudicando a
economia das regiões costeiras que dependem dessa atividade. O aumento da frequência e intensidade
destes eventos, provavelmente intensificado pelas alterações climáticas, destaca a necessidade urgente
de monitorizar a distribuição e a abundância desta espécie.
Tanto quanto se sabe, a distribuição da caravela-portuguesa é maioritariamente controlada por
fatores ambientais como o vento, as correntes oceânicas superficiais, o afloramento costeiro, etc.
Compreender a relação entre estas variáveis e a ocorrência de arrojamentos é fundamental não só para
obter informações sobre a variação interanual da espécie, mas também para verificar os possíveis efeitos
das alterações climáticas na sua distribuição e abundância no futuro. Contudo, devido a diversos fatores,
como dificuldades na amostragem científica da espécie, existe ainda uma grande lacuna no
conhecimento sobre a sua distribuição, ecologia e biologia.
O presente estudo visa contribuir para a diminuição dessa lacuna de conhecimento, propondose analisar a correlação entre a temperatura da superfície do mar (SST), a direção e a intensidade do
vento, bem como os índices de afloramento costeiro e da Oscilação do Atlântico Norte (NAO), e os
padrões de avistamentos da caravela-portuguesa na costa de Portugal continental. Considerando que a
costa portuguesa está sob a influência de eventos sazonais de afloramento costeiro e que P. physalis é
uma espécie neustónica, influenciada principalmente pelas correntes oceânicas superficiais e pelos
ventos, a direção e a intensidade dos ventos podem influenciar significativamente a ocorrência da
espécie junto à costa. Além disso, os avistamentos de P. physalis são mais frequentes fora da época
predominante de afloramento costeiro, uma vez que as águas da superfície são transportadas para
offshore durante estes eventos. Face ao cenário das alterações climáticas e aos relatos de aumento das
populações de organismos gelatinosos em várias regiões, regista-se um crescimento tanto na frequência
dos avistamentos como no número de indivíduos observados por avistamento, ao longo do tempo. Para
efetuar esta análise, utilizaram-se dados do projeto de ciência cidadã GelAvista, que desde 2016 tem
vindo a recolher informação sobre a distribuição e abundância de diferentes espécies de gelatinosos em
Portugal. A ciência cidadã é uma ferramenta vantajosa, uma vez que oferece uma abordagem eficaz para
recolha de grandes quantidades de dados em áreas extensas, permitindo obter informações que seriam
difíceis de alcançar exclusivamente por métodos científicos de pesquisa tradicional. Durante os sete anos de estudo, de 2016 a 2022, o GelAvista recebeu 2600 avistamentos de P.
physalis. Após exclusão dos dados de avistamento dos Açores e da Madeira, o conjunto de dados incluía
1036 avistamentos. A análise estatística da correlação com as variáveis ambientais baseou-se em 681
avistamentos. De modo a capturar a sua diversidade ambiental, a costa de Portugal continental foi
dividida em cinco áreas distintas: Norte, Centro, Lisboa e Setúbal, Sudoeste e Sul.
Para explorar a relação entre os avistamentos de caravela-portuguesa e os fatores ambientais
selecionados, aplicaram-se diversos modelos estatísticos, incluindo o Modelo de Regressão Linear e
Modelos Lineares Generalizados (GLM). O Modelo Linear Generalizado com Efeitos Aleatórios
(GLMM) acabou por ser o selecionado, uma vez que considera a heterogeneidade nas variáveis mês e
área. Todas as análises estatísticas foram realizadas no Rstudio com as versões R.4.4.0 e R.4.4.1,
respetivamente. Os efeitos estatisticamente significativos só foram considerados para valores de p≤ 0,05.
Os resultados revelaram que existe um padrão predominante de observação de um indivíduo
por registo e que a ocorrência da espécie é mais frequente entre os meses de novembro e maio. A área
de Lisboa e Setúbal registou o maior número de avistamentos e, consequentemente, o maior número de
indivíduos de P. physalis observados por registo. Este resultado pode ser, em parte, explicado pela maior
densidade populacional na área, por comparação com as restantes áreas de estudo, gerando uma maior
probabilidade de avistamentos. A área Sudoeste, por sua vez, com menor densidade populacional, com
diferentes condições orográficas e com condições oceanográficas específicas, registou menos
avistamentos.
Durante o período de estudo, foram documentados dois eventos significativos de arrojamento
em massa de P. physalis. O primeiro deu-se na área Sul, em março de 2018, e foi corroborado por outros
estudos que documentaram o aumento de ocorrências desta espécie, nesta mesma época do ano, na costa
do Golfo de Cádis. Neste período, um evento incomum de afloramento na costa Sul, juntamente com
tempestades, pode ter contribuído para a ocorrência deste fenómeno. O segundo evento ocorreu em
janeiro de 2021, abrangendo toda a costa ocidental. Acredita-se que o elevado índice negativo da NAO,
associado à ocorrência de forte precipitação, registado durante este mês, tenha sido um fator
determinante para este segundo evento. Outros estudos também relataram uma correlação entre esta fase
do índice e a presença da espécie.
A análise estatística revelou uma tendência positiva na ocorrência deste sifonóforo, ao longo do
período de estudo. Embora as alterações climáticas possam ser uma possível explicação para este
aumento, é importante considerar que o crescimento do número de indivíduos observados pode não
refletir necessariamente um aumento da abundância da caravela-portuguesa na costa de Portugal
continental, mas sim uma maior adesão do público ao projeto GelAvista.
Relativamente às variáveis ambientais, os ventos provenientes do Norte, Nordeste e Noroeste
mostraram estar fortemente correlacionados com o número de indivíduos por registo, bem como as
situações de acalmia. Os ventos de quadrante Norte podem facilitar o transporte dos espécimes para
áreas mais próximas da costa. Por outro lado, as situações de quebra de vento, poderão promover o
arrojamento de Physalia physalis nas praias. A intensidade do vento, por sua vez, não apresentou
significância estatística, contrariando algumas suposições anteriormente feitas na literatura para outras
regiões.
A temperatura da superfície do mar apresentou uma correlação negativa com a ocorrência de P.
physalis, sugerindo que esta é superior quando os valores desta variável ambiental são inferiores. Este
resultado difere de inúmeros estudos prévios onde foi estabelecida uma relação positiva entre a
temperatura da superfície do mar e a ocorrência da espécie em estudo. Esta discrepância sugere a necessidade de mais pesquisas para esclarecer a relação entre esta variável ambiental e os arrojamentos
da espécie.
Estes resultados fornecem uma base para pesquisas futuras, sugerindo a necessidade de uma
base de dados ambientais mais abrangente e da integração de dados de estudos anteriores com estudos
experimentais para melhorar a compreensão dos mecanismos responsáveis pelo arrojamento de P.
physalis. Sugere-se igualmente a expansão do período de estudo, bem como a inclusão de fatores
ambientais adicionais, como as correntes oceânicas superficiais, e recomenda-se a utilização de métodos
estatísticos com efeitos estruturados para obter melhor modelação das dependências temporais entre
meses e áreas, respetivamente.
The Portuguese Man-of-War (Physalia physalis) is a cosmopolitan colonial organism commonly found in Portuguese waters, with its distribution largely shaped by environmental factors. This study examined the relationship between sea surface temperature (SST), wind direction and intensity, the North Atlantic Oscillation (NAO), and Upwelling indexes with P. physalis sightings along mainland Portugal coast, using data from the GelAvista citizen science project (2016-2022). GelAvista records sighting data on gelatinous organisms in Portugal: location, date, time and number of specimens. The Portuguese coast was divided into North, Center, Lisbon & Setúbal, Southwest, and South areas. Statistical analysis was performed on Rstudio using a Generalized Linear Mixed-Effects Model (GLMM), using the number of observations as an offset. The study found that P. physalis sightings were most frequent from November to May, with the Lisbon & Setúbal area recording the highest sightings and the Southwest the fewest, possibly due to the population density and the orography of the areas. Over time, a positive trend in sightings indicated increasing species occurrence. Winds from the North, Northeast, Northwest, and calm winds were positively correlated with strandings, while wind intensity showed no significance. SST had a negative correlation, with more sightings at lower temperatures, consistent with higher winter sightings and prevailing coastal winds in the Portuguese coast. NAO and Upwelling indexes had no significant impact. These findings offer a foundation for future research, suggesting the need for a more comprehensive environmental database and integration of previous studies with laboratorial research to better understand the mechanisms behind P. physalis strandings. Extending the study period and incorporating additional environmental factors, such as surface ocean currents, should be considered. Finally, employing a statistical methodology that incorporates structured random effects would facilitate better modeling of the temporal and spatial dependencies across different months and areas.
The Portuguese Man-of-War (Physalia physalis) is a cosmopolitan colonial organism commonly found in Portuguese waters, with its distribution largely shaped by environmental factors. This study examined the relationship between sea surface temperature (SST), wind direction and intensity, the North Atlantic Oscillation (NAO), and Upwelling indexes with P. physalis sightings along mainland Portugal coast, using data from the GelAvista citizen science project (2016-2022). GelAvista records sighting data on gelatinous organisms in Portugal: location, date, time and number of specimens. The Portuguese coast was divided into North, Center, Lisbon & Setúbal, Southwest, and South areas. Statistical analysis was performed on Rstudio using a Generalized Linear Mixed-Effects Model (GLMM), using the number of observations as an offset. The study found that P. physalis sightings were most frequent from November to May, with the Lisbon & Setúbal area recording the highest sightings and the Southwest the fewest, possibly due to the population density and the orography of the areas. Over time, a positive trend in sightings indicated increasing species occurrence. Winds from the North, Northeast, Northwest, and calm winds were positively correlated with strandings, while wind intensity showed no significance. SST had a negative correlation, with more sightings at lower temperatures, consistent with higher winter sightings and prevailing coastal winds in the Portuguese coast. NAO and Upwelling indexes had no significant impact. These findings offer a foundation for future research, suggesting the need for a more comprehensive environmental database and integration of previous studies with laboratorial research to better understand the mechanisms behind P. physalis strandings. Extending the study period and incorporating additional environmental factors, such as surface ocean currents, should be considered. Finally, employing a statistical methodology that incorporates structured random effects would facilitate better modeling of the temporal and spatial dependencies across different months and areas.
Descrição
Tese de Mestrado, Mestrado em Ciências do Mar, 2024, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
Palavras-chave
Physalia physalis Modelos Lineares Generalizados Arrojamentos Alterações Climáticas Ciência Cidadã Teses de mestrado - 2024