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Publicação
Flow velocity affects spatial patterns and settlement of freshwater mussels
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Os mexilhões de água doce da ordem Unionida desempenham um papel fundamental na
manutenção da integridade dos ecossistemas. No entanto, apesar de apresentarem uma vasta
distribuição mundial e uma elevada diversidade, os mexilhões de água doce estão entre os grupos
taxonómicos mais ameaçados a nível global, com cerca de 45% das espécies classificadas como
quase ameaçadas a extintas. Esta elevada vulnerabilidade está diretamente relacionada com a
particularidade do ciclo de vida dos mexilhões de água doce. Os ovos fertilizados dão origem a
larvas ectoparasitas obrigatórias, designadas por gloquídeos, que permanecem nas brânquias ou
barbatanas de peixes hospedeiros específicos até completar a metamorfose, após a qual os juvenis
são libertados na coluna de água, transportados pela corrente, e estabelecem-se no substrato, onde
completam o seu desenvolvimento. Estas características tornam os mexilhões de água doce muito
sensíveis a alterações ambientais e à perda de habitat, bem como muito dependentes das
populações de peixes hospedeiros.
Nas regiões mediterrânicas, os mexilhões de água doce enfrentam uma ampla gama de
perturbações ambientais de origem antrópica, que os tornam quase duas vezes mais ameaçados
do que nas restantes áreas de distribuição. As principais ameaças que afetam as espécies incluem,
por ordem descendente de gravidade, a modificação dos habitats aquáticos, a poluição, as
alterações climáticas e as modificações no uso da paisagem. Especificamente, as modificações
dos habitats aquáticos reduzem a conectividade fluvial e a disponibilidade e mobilidade dos
hospedeiros gloquidiais, e consequentemente diminuem o recrutamento das populações. Em
particular, a regulação hidrológica, altera o ambiente físico, químico e biológico dos ecossistemas
lóticos, o que leva ao declínio e extinção das populações de mexilhões. Esta situação é muito
preocupante na Península Ibérica onde o agravamento do aquecimento e a redução da precipitação
devidos às alterações climáticas deverá implicar alterações severas nos padrões hidrológicos dos
ecossistemas lóticos.
Neste estudo, analisamos os efeitos da velocidade de corrente na distribuição e uso do habitat de
adultos e no estabelecimento de juvenis de mexilhões de água doce, incidindo sobre as espécies,
Margaritifera margaritífera, classificada como Em Perigo a nível global, e Unio tumidiformis,
um endemismo do sudoeste da Península Ibérica, classificado como Vulnerável.
Especificamente, analisamos a relação entre a velocidade de corrente e a localização de adultos
de Margaritifera margaritífera e Unio tumidiformis nos rios Beça e Vascão, respetivamente, com
base em registos de velocidade efetuados por drones. Em cada rio, analisamos três sectores
fluviais, durante eventos de caudal elevado em ambos os rios, ocorridos entre Março e Maio, e
durante eventos de caudal reduzido no rio Beça, ocorridos entre Junho e Julho. As variações de
velocidade ao longo dos sectores fluviais, foram caracterizadas com base em registos de
marcadores, principalmente blocos de cortiça de 5x5 cm pintados com tinta biodegradável branca.
A distribuição de Margaritifera margaritífera foi pesquisada por snorkeling ou usando um
aquascópio, e a distribuição de Unio tumidiformis foi analisada tateando as margens com as mãos
ou mergulhando em busca de manchas de indivíduos quando a turbidez da água era alta. Os
vetores de velocidade e a posição exata dos mexilhões obtidos em cada setor e data foram
representados em mapas de campo de velocidade. Complementarmente, para analisar se a
localização dos indivíduos era independente da disponibilidade de velocidades de corrente, este
parâmetro foi medido em 50 pontos aleatoriamente selecionados em cada sector, e as distribuições
obtidas foram contrastadas com as distribuições de velocidades usadas usando testes de independência de X2
. Os nossos resultados evidenciaram preferências significativas de M.
margaritifera por velocidades entre 0,2 e 0,5 m/s, e de U. tumidiformes por velocidades entre 0,1
e 0,2 m/s, que poderão estar relacionadas com o uso de refúgios de caudal por ambas as espécies.
Assim, é possível considerar que a velocidade de corrente pode desempenhar um papel na
estruturação dos padrões espaciais de M. margaritifera e U. tumidiformis, e que alterações de
caudal decorrentes das alterações climáticas e da exploração da água podem afetar ambas as
espécies e ameaçar a sua persistência, ao promoverem mudanças na disponibilidade de
velocidades adequadas as mesmas. Além disso, os resultados indicam ainda que o registo de
traçador realizado por drones deve ser reconhecido como uma técnica útil para estimar a
velocidade da corrente permitindo obter dados em condições desfavoráveis, sem despesas
adicionais ou riscos para os investigadores.
Paralelamente, analisamos experimentalmente o deslocamento e deriva de juvenis de M.
margaritifera em função da velocidade de corrente, avaliando também o uso de microesferas de
polietileno como proxy de juvenis desta espécie. Os ensaios experimentais foram realizados em
canais hidráulicos, a velocidades entre 0-0.1461 m/s, e replicados 3 vezes. Em cada ensaio, uma
solução com 50 juvenis ou 50 microesferas foi injetada no canal a 150 cm da extremidade do
canal e a 7,50 cm do fundo, e uma cobertura de acrílico foi colocada no início do canal para evitar
que a água retrocedesse e arrastasse juvenis e microesferas. A distância entre o local da injeção e
o final do canal foi dividida em 15 seções de 10 cm, e os juvenis e microesferas em cada seção
foram contados a olha nú, coletados com uma pipeta Pasteur e posteriormente recontados sob
ampliação de 10x. Para testar as diferenças nas relações de fluxo estabelecidas para juvenis e
microesferas, foi utilizada ANCOVA One-Way usando o tipo de partícula como variável
independente, os números observados como variável dependente, e velocidade de corrente como
covariável. Além disso, para explorar se a velocidade de fluxo está associada à distribuição de
juvenis e microesferas ao longo do canal, realizamos uma ANCOVA a dois critérios, usando o
número de juvenis e microesferas observados como variáveis dependentes, o tipo de partícula e o
setor do canal como fatores fixos e a velocidade de corrente como covariável. Os resultados
obtidos mostraram que a velocidade de corrente influencia o deslocamento de M. margaritifera
ao longo do canal , não havendo diferenças significativas nos padrões para juvenis e microesferas.
Especificamente, foi possível perceber que o deslocamento de juvenis para jusante por longas
distâncias ocorre sob velocidades de corrente elevadas, o que sugere, que a distribuição desigual
dos bancos de mexilhões provavelmente ocorre apenas sob velocidades de corrente reduzidas,
quando o deslocamento é limitado e os juvenis se estabelecem na proximidade dos locais onde
foram libertados. Além disso, a demonstração de que as microesferas de polietileno são
equivalentes em termos hidráulicos a indivíduos juvenis de M. margaritifera confirma a eficiência
da experimentação e sugere que este método de simulação pode eventualmente ser aplicado em
outros estudos sobre juvenis de mexilhões de água doce.
Este estudo, permitiu aumentar o conhecimento sobre os requisitos de habitat dos mexilhões de
água doce, e em particular sobre as suas preferências de velocidade de corrente, com base no qual
é possível sugerir algumas recomendações específicas com vista à sua conservação. Destaca-se
como particularmente importante, a definição de caudais ecológicos em áreas represadas, que
permitam evitar o hydropeaking durante o período de libertação de juvenis, e o estabelecimento
de redes de refúgios nos setores fluviais, para garantir a proteção das espécies. Para além disso,
no caso de M. margaritifera, as reintroduções de juvenis devem ser feitas em áreas com
velocidades de corrente nas faixas de preferências desta espécie, determinadas neste estudo. Para
U. tumidiformis, que parece adaptada a águas calmas, a ausência de fluxo pode impedir a dispersão de juvenis, e reduzir ainda mais a área de distribuição. Consequentemente, a construção
de barragens no rio Vascão pode ser uma série ameaça para esta espécie, e eventuais caudais
ecológicos a implementar para a sua manutenção devem ser cuidadosamente planeados.
Subsequentemente, novas investigações ligando a história hidrológica, as características das
distribuições dos mexilhões de água doce e modelos hidráulicos são necessárias para esclarecer
de que forma as modificações antropogénicas na hidrologia dos ecossistemas lóticos alteram as
populações de M. margaritífera e U. tumidiformis. É fundamental alargar a escala espacial de
análise e detalhar as relações entre a posição individual e a velocidade de corrente para projetar
planos de conservação eficientes para os mexilhões de água doce e para melhorar a integridade
dos ecossistemas.
Freshwater mussels of the order Unionida are a diverse and highly complex group. After an obligatory ectoparasitic larval stage in host fish, mussel juveniles are released in the water column, dragged by the flow, and settle in the river bottom. Flow velocity is expected to influence the spatial patterns of adults, and the transport and settlement of juveniles, but this remains poorly analyzed. This is concerning, because flow regulation through damming and impoundment is expected to increase with climate change, threating freshwater mussels, particularly in Mediterranean regions. In this study, we analyzed the effects of flow velocity on the distribution and habitat use of adults and on the settlement of juveniles of freshwater mussels. We focused on the Endangered Margaritifera margaritifera, and on the Vulnerable Unio tumidiformis, which is endemic to the southwestern Iberian Peninsula. Specifically, we quantified the relationships between velocity and locations of adult Margaritifera margaritifera and Unio tumidiformis, in the Beça and Vascão rivers, respectively, through drone recording. Further, we analyzed the displacement and drift of juveniles of M. margaritifera in laboratory hydraulic flumes under different flow velocities, also assessing the use of polyethylene microspheres as a proxy of dropped-off juveniles. We found significant preferences for specific velocity ranges by adults of both species which apparently reflected the use of flow refuges, and that velocity influenced the displacement of juveniles of M. margaritifera along the flumes, with no differences found in patterns for juveniles and microspheres. Taken together, our results suggest that flow velocity may affect the distribution of M. margaritifera and U. tumidiformis, at different spatial and temporal scales, highlighting the need to promote ecological flows in impounded areas, to avoid hydropeaking during the period of juvenile release, and to establish flow refuge in river networks, to ensure the conservation of both species.
Freshwater mussels of the order Unionida are a diverse and highly complex group. After an obligatory ectoparasitic larval stage in host fish, mussel juveniles are released in the water column, dragged by the flow, and settle in the river bottom. Flow velocity is expected to influence the spatial patterns of adults, and the transport and settlement of juveniles, but this remains poorly analyzed. This is concerning, because flow regulation through damming and impoundment is expected to increase with climate change, threating freshwater mussels, particularly in Mediterranean regions. In this study, we analyzed the effects of flow velocity on the distribution and habitat use of adults and on the settlement of juveniles of freshwater mussels. We focused on the Endangered Margaritifera margaritifera, and on the Vulnerable Unio tumidiformis, which is endemic to the southwestern Iberian Peninsula. Specifically, we quantified the relationships between velocity and locations of adult Margaritifera margaritifera and Unio tumidiformis, in the Beça and Vascão rivers, respectively, through drone recording. Further, we analyzed the displacement and drift of juveniles of M. margaritifera in laboratory hydraulic flumes under different flow velocities, also assessing the use of polyethylene microspheres as a proxy of dropped-off juveniles. We found significant preferences for specific velocity ranges by adults of both species which apparently reflected the use of flow refuges, and that velocity influenced the displacement of juveniles of M. margaritifera along the flumes, with no differences found in patterns for juveniles and microspheres. Taken together, our results suggest that flow velocity may affect the distribution of M. margaritifera and U. tumidiformis, at different spatial and temporal scales, highlighting the need to promote ecological flows in impounded areas, to avoid hydropeaking during the period of juvenile release, and to establish flow refuge in river networks, to ensure the conservation of both species.
Descrição
Tese de Mestrado, Biologia da Conservação, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
Palavras-chave
Margaritifera margaritifera Unio tumidiformis Necessidades hidráulicas Registos por drone Experiências em canais hidráulicos Teses de mestrado - 2022