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Numa era caracterizada por impactos significativos de pressões antropogénicas nos ecossistemas marinhos costeiros, diversas comunidades de fundo duro estão a sofrer alterações severas sob a influência conjunta das alterações climáticas, degradação do habitat, poluição e introdução de espécies invasoras. Grandes proporções de comunidades de fundo duro estão localizadas em regiões costeiras pouco profundas e são constituídas por organismos predominantemente sésseis, o que as torna particularmente sensíveis, uma vez que não podem facilmente evitar perturbações. A monitorização da biodiversidade marinha dessas comunidades é portanto crucial, uma vez que fornece provas para apoiar a gestão, conservação e investigação marinha, que ajudam a minimizar os nossos impactos, melhorar o seu estado ambiental e manter os seus serviços ecossistémicos essenciais. Apesar da sua importância, os habitats sub-mediterrânicos de fundo duro do Mar Mediterrâneo permaneceram significativamente não comunicados a este respeito, devido à sua difícil acessibilidade e à sua complexa e frágil natureza biogénica. O aspecto mais problemático das práticas de monitorização do fundo duro provém da grande variedade de diferentes métodos utilizados nesta investigação, resultando em comparações e integrações prejudicadas e difíceis dos resultados obtidos. Nos últimos anos, as Estruturas Autónomas de Monitorização de Recifes (ARMS), concebidas para a amostragem da fauna enigmática dos habitats dos recifes de coral, provaram ser um dispositivo de amostragem eficiente e não destrutivo para tais comunidades que oferecem simultaneamente um elevado nível de padronização metodológica. A sua crescente relevância levou à fundação da Rede de Observação da Biodiversidade Marinha (MBON), que visa estabelecer locais de observação globais baseados em ARMS para fins principais de avaliação da biodiversidade da fauna bentónica e detecção de espécies não indígenas (NIS) através de foto-análise e métodos baseados na genómica. Desde 2018, a Estação de Biologia Marinha Piran do Instituto Nacional de Biologia (MBP NIB) está envolvida no MBON. Como os tempos e períodos de implantação do ARMS variam, dependendo dos diferentes padrões de sucessão em áreas distintas, habitats bentónicos e questões científicas a serem abordadas, são necessárias implantações experimentais do ARMS antes de serem estabelecidos locais e protocolos de observação adequados. A este respeito, 11 unidades ARMS foram implantadas ao longo dos anos 2018-2021, servindo como testes em 3 locais distintos no Mar da Eslovénia, cada um representando um habitat bentónico notável naregião. O principal objectivo das unidades ARMS implantadas no local de amostragem de Piran, que representava um habitat bentónico dominado por rochas e o sítio da Bóia Vida, que se assemelhava a um habitat mais rico em sedimentos, era a avaliação da biodiversidade a longo prazo. Pelo contrário, o principal factor de interesse das unidades ARMS implantadas no local de amostragem do Porto de Koper era a detecção de NIS. Com o objectivo de estabelecer uma análise fotográfica das placas ARMS como parte da monitorização da biodiversidade e do método de detecção NIS para o Mar da Eslovénia, a comunidade biofouling que se desenvolveu em 11 unidades ARMS implantadas em diferentes estações do ano dentro de vários períodos que vão de 3 a 13 meses, foi avaliada através da utilização de 3 métodos de foto-análise aprovados. Dois métodos foram baseados na estimativa da cobertura do organismo por uma sobreposição aleatória de pontos (100 & 300 pontos) com a ajuda de um software dedicado à anotação de imagens, sendo o outro um levantamento manual de taxa sob uma sobreposição de grelha 5x5. Foi feita uma comparação lado a lado dos diferentes conjuntos de dados, para determinar o melhor método de foto-análise para os fins desejados. A estrutura e composição da comunidade derivada a partir de estimativas de taxas biofouling adquiridas por foto-análise de placas ARMS revelaram influências significativas do habitat circundante, estação de imersão, período de implantação e orientação da superfície das placas para a comunidade estabelecida. A sobreposição aleatória de 300 pontos foi determinada como o método de foto-análise mais apropriado, uma vez que forneceu a informação mais precisa, precisa e estatisticamente robusta da composição da comunidade num período de tempo razoavelmente curto. A utilização da Contagem de Pontos de Coral com extensões Excel (CPCe), um software especial concebido para fins de anotação de imagens bentónicas, tornou a foto-análise pontual de placas um método muito simples e eficiente em termos de tempo, devido à grande quantidade de automatização que o programa oferece. As faces das placas orientadas para baixo apresentavam uma cobertura colonizada significativamente maior, e comunidades taxonomicamente mais ricas em comparação com as de orientação superior. O principal factor responsável pela menor colonização das placas de orientação superior foi a maior sedimentação que suprimiu o assentamento e crescimento larvar. A influência da época de imersão na composição da comunidade pareceu ser uma consequência de poças larvares distintas, presentes na coluna de água no momento da implantação do ARMS. Os propágulos já disponíveis na coluna de água podem iniciar directamente a colonização de placas ARMS recentemente implantadas, o que lhes confere uma vantagem pelo menos no processo de sucessão precoce de incrustações. Assim, salientamos fortemente a importância da implantação de ARMS para a monitorização repetida na mesma altura do ano, de preferência nos meses de Verão, a fim de minimizar a variabilidade deste factor de influência. O aumento da duração do período de implantação estava ligado a um maior desenvolvimento dos organismos incrustadores e a uma maior complexidade da comunidade, uma vez que havia mais tempo disponível para a fixação adicional de larvas, crescimento do organismo e outros processos sucessórios. Este padrão descrito resultou na validação de ARMS implantados durante cerca de 12 meses mais apropriados para avaliações da biodiversidade através de métodos de análise fotográfica, uma vez que era possível obter mais informação da comunidade analisada. Em cada local de estudo, numerosos taxa biofouling foram exclusivos, com outros organismos presentes nos três locais, mas com quantidades diferentes. Isto ilustrou a presença de conjuntos de incrustação distintos em cada um dos três habitats bentónicos amostrados. Polychaetes, bryozoans e moluscos foram os grupos taxonómicos mais predominantes nos três locais, com contribuições significativas de algas em Piran, Porifera em Buoy Vida e Ascidiacea no local do estudo do Porto de Koper. Observou-se que os NIS se instalavam em placas ARMS independentemente da sua localização, indicando a sua relevância para efeitos de detecção de NIS. Como esperado, a maior quantidade de NIS foi detectada no local de amostragem do Porto de Koper, confirmando a área como um hotspot NIS e um local adequado do observatório ARMS para amostragem e avaliações NIS. Com base nesta investigação, será proposto um melhoramento de um protocolo nacional de avaliação foto-analítica das unidades ARMS, que consideraria a análise exclusivamente de faces de placas orientadas exclusivamente para baixo, utilizando o método de sobreposição de 300 pontos para aumentar a eficiência, mas mantendo ainda a qualidade adequada dos resultados obtidos. A tese contribuiu para os aspectos solicitados no âmbito de estudos semelhantes, relativamente à amostragem ARMS e protocolos de foto-análise associados. Ao mesmo tempo, este trabalho fornece orientações importantes para experiências ARMS semelhantes no futuro, para facilitar e facilitar os estabelecimentos de novos locais de observação MBON na região e em todo o mundo. In an era characterized by significant impacts of anthropogenic pressures on coastal marine ecosystems, diverse hard-bottom communities are undergoing severe changes under the jointly influence of climate change, habitat degradation, pollution and invasive species introduction. Monitoring marine biodiversity of such habitats is therefore crucial, as it provides evidence to support marine conservation policy and research, which can help to minimize our impacts, improve their environmental status and retain their essential ecosystem services. Due to the lack of scientific literature and monitoring procedures of hard-bottom habitats in the northern Adriatic, the Marine Biology Station Piran of the National Institute of Biology (MBP NIB) became involved in the Marine Biodiversity Observation Network (MBON), which focuses on long-term biodiversity assessments and non-indigenous species (NIS) detection by the usage of Autonomous Reef Monitoring Structure (ARMS) sampling devices. Since test trials of ARMS deployments are required before proper MBON observatory sites and protocols are established, 11 units were deployed at 3 locations, each representing a notable benthic habitat in the region, through the years 2018-2021. Aiming to establish photographic-based analysis of ARMS plates as a national monitoring programme for the Slovenian Sea, the biofouling community that developed on ARMS units deployed at different seasons of the year for various periods of 3-13 months was assessed through the use of 3 endorsed photo-analysis methods. The derived community structure from cover estimates of biofouling taxa acquired by photo-analysis of ARMS plate-faces demonstrated significant influences of the surrounding habitat, immersion season, deployment period and plate-face orientation. The 300 random point-overlay was determined as the most appropriate photo-analysis method, as it provided the most accurate, precise and statistically robust information of the community structure in a reasonably short time, supported by the use of a special image annotation software CPCe. Bottom oriented plate-faces displayed significantly greater colonized coverage, and taxonomically richer community compared to those of top-orientation, mainly contributed by higher sedimentation and lesser light availability, which decrease the preference and progress of larvae settlement. The influence of immersion season on the community structure seemed a consequence of distinct larval pools, present in the water column at the time of ARMS deployment. Length of the deployment period was linked to more developed fouling organisms and greater community complexity, validating ARMS deployed for 12 months or so more appropriate for assessments of biodiversity trough photo-analysis methods. At each study site, numerous biofouling taxa were exclusive, with others present in different amounts when compared among units from separate sites. Polychaetes, bryozoans and molluscs were the most prevalent taxonomic groups at all three sites, with significant contributions from Algae at Piran, Porifera at Buoy Vida and Ascidiacea at the Port of Koper study site. NIS were observed to settle on ARMS plates, with highest numbers of such taxa at the Port of Koper site, indicating their relevance for NIS detection purposes, especially at the respected site. Based on this research an improvement of a national protocol for photo-analysis assessments of ARMS units will be proposed, which would consider the analysis of exclusively bottom oriented plate-faces using the 300-point overlay method to increase efficiency but still retaining the adequate quality of the obtained results. The thesis contributed to the requested aspects stressed within similar studies, regarding ARMS sampling and associated photo-analysis protocols. At the same time this work provides important guidelines for similar ARMS experiments in the future, to ease and facilitate the establishments of new MBON observatory sites in the region and around the globe. |
