Life history, population dynamics and conservation of underwater Mediterranean forests: insights from the long-lived alga Cystoseira zosteroides = Història de vida, ecologia de poblacions i conservació dels boscos submergits del Mediterrani: el cas de l'alga longeva Cystoseira zosteroides

[eng] Life history theory and population ecology have been especially neglectful of marine species, with most ecological principles developed from studies based on terrestrial species. This is especially true for macroalgae species, for which population dynamics and life history studies are still scarce. Given their fundamental role as habitat-forming species and primary producers in temperate seas worldwide, understanding the dynamics of macroalgae populations is fundamental, not only for their own conservation but also for their associated biodiversity and marine coastal ecosystems functioning. Therefore, the present dissertation aims to unravel some of the processes and mechanisms that shape the population dynamics of the deep-water, long-lived and habitat-forming macroalga, Cystoseira zosteroides. With this information, we aim to bolster our ability to predict the future of this species in a globally impacted world, as well as to develop management tools to improve their conservation status. Overall, we aim to improve our current comprehension about the population dynamics and life history of macroalgae. The results obtained from our monitored populations show that C. zosteroides have slow population dynamics. By using comparative analyses, we observed contrasting life history strategies among macroalgae species. While other intertidal fucoid and kelp populations highly depend on reproductive processes and the growth of organisms, natural and undisturbed C. zosteroides populations are maintained by the high survival and long lifespan of adult individuals. We also demonstrated that the dispersal ability of brown macroalgae is very limited compared to other taxa, with kelps showing higher dispersal potential than fucoids. Our findings showed that disturbances highly influence C. zosteroides population dynamics. After an extreme storm and the impact of a ghost fishing net, their populations displayed a high increase in recruitment rates, suggesting a negative density-dependence effect of adults on early stages. We observed that in recruitment plates located inside well-developed adult canopies post-settlement survival is lower than outside the adult canopy. This evidence that adult C. zosteroides individuals establish a ceiling for the development of recruits. Thus, density-dependence plays a key role regulating C. zosteroides population dynamics, triggering their recovery after major disturbances. In contrast to natural populations, after major mortality events, their recovery and dynamics highly depend on the reproductive process. This is particularly worrying given the limited effective dispersal of this species. Finally, despite the high ability of C. zosteroides to compensate morality pulses through density-dependence, their recovery can take decades, rendering their populations more vulnerable. Although isolated mortality events can be compensated, our demographic simulations showed that the combined effect of physical disturbances, compromise the viability of C. zosteroides populations. Furthermore, we demonstrated that warming has a high impact on early life stages of this species. Decreased early survival and settlement rates due to rising temperatures delay the recovery ability of C. zosteroides and increase the vulnerability of their populations. Overall, our findings do not only contribute to better comprehend macroalgae population dynamics, but also provide new insights for their effective management. With this dissertation we evidence the key role of population ecology and life history into understanding the dynamics of species, stressing how these disciplines may help us to better comprehend the future of coastal marine ecosystems.[cat] La teoria sobre les històries de vida i l’ecologia de poblacions desenvolupen principis ecològics basats principalment en estudis realitzats en espècies terrestres, sovint sense tenir en compte les espècies marines. A través d’aquesta tesi preteníem descriure alguns dels processos i mecanismes que configuren la dinàmica poblacional de Cystoseira zosteroides, una macroalga longeva i formadora d’hàbitat, que habita en aigües profundes del Mediterrani Nord- Occidental. En un context més ampli, també es pretén augmentar la nostra comprensió actual sobre la dinàmica poblacional i la història de vida de les macroalgues. Els resultats obtinguts mostren que C. zosteroides presenta una dinàmica poblacional molt lenta. Mentre que altres poblacions de Fucals i de Kelps d’hàbitats de poca profunditat depenen principalment de processos reproductius i del creixement dels organismes, les poblacions naturals i no pertorbades de C. zosteroides es mantenen gràcies a l’elevada supervivència i la llarga esperança de vida dels individus adults. També demostrem que la capacitat de dispersió de les macroalgues brunes és molt limitada en comparació amb altres taxons, tot i que els Kelps presenten un major potencial de dispersió que les Fucals. Els nostres resultats també demostren que la denso-dependència juga un paper clau regulant la dinàmica poblacional de C. zosteroides, ja que pot impulsar la seva recuperació després de grans pertorbacions. A diferència de les poblacions no alterades, després de grans esdeveniments de mortalitat, la recuperació i dinàmica de les poblacions de C. zosteroides depèn molt dels processos reproductius. Això és especialment preocupant donada la limitada dispersió efectiva d’aquesta espècie. No obstant, tot i que els esdeveniments de mortalitat aïllats es poden compensar amb polsos de reclutament, les nostres simulacions demogràfiques demostren que l’efecte combinat dels pertorbacions físiques, com les tempestes i les xarxes de pesca abandonades, comprometen la viabilitat de les poblacions de C. zosteroides. A més, hem demostrat que l’escalfament té un gran impacte en les primeres etapes de vida d’aquesta espècie, fet que retarda la capacitat de recuperació de C. zosteroides i augmenta la seva vulnerabilitat a altres pertorbacions. En general, els nostres resultats no només contribueixen a comprendre millor la dinàmica poblacional de les macroalgues, sinó que també proporcionen noves idees per a la seva gestió eficaç. Amb aquesta tesi, es demostra el paper clau de l’ecologia de poblacions i la història de la vida en la comprensió de la dinàmica de les espècies i destaca com aquestes disciplines poden ajudar-nos a entendre millor el futur dels ecosistemes marins costaners

Effective dispersal and density-dependence in mesophotic macroalgal forests: Insights from the Mediterranean species Cystoseira zosteroides

Dispersal and recruitment are fundamental processes for population recovery following disturbances in sessile species. While both processes are well understood for many terrestrial species, they still remain poorly resolved for some macroalgal species. Here we experimentally investigated the effective dispersal and recruit survival of a mesophotic Mediterranean fucoid, Cystoseira zosteroides. In three isolated populations, four sets of settlement collectors were placed at increasing distances (from 0 to 10 m) and different orientations (North, South, East and West). We observed that effective dispersal was restricted to populations' vicinity, with an average of 6.43 m and not further than 13.33 m, following a Weibull distribution. During their first year of life, survival was up to 50%, but it was lower underneath the adult canopy, suggesting a negative density-dependence. To put our results in a broader context we compared the effective dispersal of other fucoid and kelp species reported in the literature, which confirmed the low dispersal ability of brown algae, in particular for fucoids, with an effective dispersal of few meters. Given the importance of recruitment for the persistence and recovery of populations after disturbances, these results underline the vulnerability of C. zosteroides and other fucoid species to escalating threats

Indicateurs espèces thermophobes: État des populations de la gorgone blanche Eunicella singularis dans le Parc national de Port-Cros.

Étude réalisée par l’Universitat de Barcelona, dans le cadre d’un Partenariat Scientifique avec le Parc National de Port-Cros Contrat n° : 13-030 - 83400 PCLes gorgones sont des composantes courantes des communautés coralligènes et elles jouent un rôle très important dans certains écosystèmes méditerranéens de fond dur car il s’agit d’espèces ingénieures qui modèlent l’habitat. Cependant, ces espèces sont parmi les plus menacées par le réchauffement climatique, mais des informations sur leur démographie et leur distribution, aspect crucial pour la conservation et la gestion durable, sont encore rares. Par conséquent, nous avons caractérisé les populations de Eunicella singularis dans le Parc national de Port-Cros tout en examinant leur distribution spatiale et en profondeur, ainsi que la structure de tailles de ces populations et l’affectation des perturbations. Cette espèce est présente principalement dans la partie sud des îles, sur des sites exposés à des courants et à une profondeur allant de 9,5 à 38 m, mais montrant une grande variabilité dans les limites de distribution supérieures et inférieures entre les sites. Les valeurs de la densité, la taille et la mortalité des populations étudiées ont été très semblables aux études précédentes menées dans d'autres endroits de la Méditerranée. La plupart des populations étudiées ont été dominées par des colonies de taille moyenne, ont montré une faible proportion de colonies fortement endommagées, et les colonies les plus blessées avaient des épibiontes, suggérant que la plupart d'entre elles n'ont pas été exposées à de fortes perturbations récentes. Dans un seul site, Le Petit Sarranier, les populations de E. singularis montrent un pourcentage élevé de la surface endommagée, principalement sans épibiose, ainsi que des colonies mortes et une forte dominance de petites colonies. Ça semble indiquer que cette population, celle de moindre profondeur parmi les populations examinées, est exposée à des perturbations naturelles. Nos résultats montrent que les populations les moins profondes (moins de 15 m) présentent des signaux de mortalité récente avec une forte proportion de blessures par rapport aux populations les plus profondes. Ainsi, il semble que la température de l’eau, avec une formation d'une thermocline saisonnière, pourrait être le principal facteur qui affecte les populations peu profondes de E. singularis dans le Parc national de Port-Cros, bien que d'autres facteurs que la température pourraient avoir un rôle important dans le façonnement des tendances observées. Cette étude a fourni une base pour de futures études sur cette espèce dans le Parc, ce qui sera essentiel pour améliorer notre compréhension de la dynamique de cette espèce sur des échelles de temps plus grandes et de leurs tendances futures dans le cadre du scénario global de changement environnemental

Acquisition et renseignement de l’indicateur espèces thermophobes: État des populations de la gorgone blanche Eunicella singularis dans le Parc national de Port-Cros dans le cadre de OBi_1. (2016). Rapport final. Contrat Parc national de Port-Cros & Universitat de Barcelona

Étude réalisée par l’Universitat de Barcelona, dans le cadre d’un Partenariat Scientifique avec le Parc National de Port-Cros. Contrat n°: 16-010 - 83400 P

Estudi de la dinàmica de la població de l'espècie de briozou Pentapora fascialis de la Reserva Marina de les Illes Medes. Informe tècnic per al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter.

Estudi realitzat per la Universitat de Barcelona per encàrrec del Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix TerAquesta memòria presenta els resultats del grup de treball del Departament d’Ecologia de la UB respecte a l’estudi de les comunitats de briozous de la Reserva Marina de les Illes Medes amb l’objectiu d’estudiar i caracteritzar la dinàmica del briozou Pentapora fascialis i establir les bases per a utilitzar aquesta espècie com a indicadora de l’efecte dels submarinistes sobre les comunitats bentòniques

Seguiment anual de Briozous, Gorgònia vermella i Coves a la Reserva Natural Parcial Marina de les Medes del Parc Natural del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter. Memòria 2017

Les mesures de protecció a les illes Medes van entrar en vigor el 1983, amb una Ordre de la Generalitat de Catalunya que establia la Reserva Marina de les illes Medes i que comportava restringir l’activitat en aquest indret de gran interès per a la biodiversitat marina. Al 1985 una resolució establia normes de compliment obligatori a la zona vedada i el 1990 i la Llei 19/1990 va convertir-se en el marc jurídic de la protecció i conservació de la flora i fauna del fons marí de les illes Medes i del tros de costa del Montgrí, entre la roca del Molinet i la Punta Salines. Finalment, El Parc Natural del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter es va crear per la llei 15/2010, de 21 de maig de 2010, amb l’objectiu principal d’unificar la normativa de protecció dels tres espais que conformen el Parc Natural (massís del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter). En aquest espai protegit podem trobar diferents zones amb diferents nivells de protecció: 1) la zona de Parc Natural (PN) a la costa del Montgrí entre la punta del Milà i la punta Salines, on la pesca, inclosa la pesca submarina és permesa; 2) la Zona Perifèrica de Protecció (ZPP) que correspon al tram de costa entre punta Milà i punta del Molinet, on la pesca submarina és prohibida; i 3) la Reserva Natural Parcial (RNP), que comprèn les illes Medes, on no es permet cap tipus d’activitat pesquera. La normativa específica dels usos i activitats de la zona estan regulats pel Pla Rector d’Usos i Gestió recollit aprovat el 2008 (en el Decret 222/2008, d'11 de novembre, pel qual s'aprova el Pla rector d'ús i gestió de l'Àrea Protegida de les illes Medes), i que recentment ha estat modificat en els seus annexes 1 i 6 (ORDRE AAM/112/2015, de 30 d'abril)..

Seguiment anual de Briozous, Gorgònia vermella i Coves a la Reserva Natural Parcial Marina de les Medes del Parc Natural del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter. Memòria 2018

Comanda: Direcció General de Polítiques Ambientals i Medi Natural / Departament de Territori i Sostenibilitat, Generalitat de Catalunya. Número d’expedient: PTOP_2017_130Les mesures de protecció a les illes Medes van entrar en vigor el 1983, amb una Ordre de la Generalitat de Catalunya que establia la Reserva Marina de les illes Medes i que comportava restringir l’activitat en aquest indret de gran interès per a la biodiversitat marina. Al 1985 una resolució establia normes de compliment obligatori a la zona vedada i el 1990 i la Llei 19/1990 va convertir-se en el marc jurídic de la protecció i conservació de la flora i fauna del fons marí de les illes Medes i del tros de costa del Montgrí, entre la roca del Molinet i la Punta Salines. Finalment, El Parc Natural del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter es va crear per la llei 15/2010, de 21 de maig de 2010, amb l’objectiu principal d’unificar la normativa de protecció dels tres espais que conformen el Parc Natural (massís del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter). En aquest espai protegit podem trobar diferents zones amb diferents nivells de protecció: 1) la zona de Parc Natural (PN) a la costa del Montgrí entre la punta del Milà i la punta Salines, on la pesca, inclosa la pesca submarina és permesa; 2) la Zona Perifèrica de Protecció (ZPP) que correspon al tram de costa entre punta Milà i punta del Molinet, on la pesca submarina és prohibida; i 3) la Reserva Natural Parcial (RNP), que comprèn les illes Medes, on no es permet cap tipus d’activitat pesquera. La normativa específica dels usos i activitats de la zona estan regulats pel Pla Rector d’Usos i Gestió recollit aprovat el 2008 (en el Decret 222/2008, d'11 de novembre, pel qual s'aprova el Pla rector d'ús i gestió de l'Àrea Protegida de les illes Medes), i que recentment ha estat modificat en els seus annexes 1 i 6 (ORDRE AAM/112/2015, de 30 d'abril

Seguiment de la biodiversitat marina al Parc Natural de Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter. Informe 2014

Informe 2014. Contracte nº AG-2014-654 amb la Generalitat de Catalunya. Departament d‘Agricultura, Ramaderia, Pesca, Alimentació i Medi Natural. Servei d'Espais Naturals Protegits.Aquesta memòria presenta els resultats del grup de treball del Departament d’Ecologia de la UB respecte el seguiment de l’any 2014, tal i com consta al plec prescripcions expedient AG-2014-654, en compliment de la llei 19/1990 de 10 de desembre del Parlament de Catalunya, i amb les millores proposades a l’oferta tècnica Seguiment del medi marí als Parcs Naturals marins de Catalunya. Aquests resultats tenen l’objectiu d’avaluar les poblacions i hàbitats marins en relació tant amb les activitats humanes que hi tenen lloc com amb els factors ambientals; analitzar l’estat de les espècies i les comunitats, la seva evolució temporal i l’efecte que hi produeix la protecció, així com detectar altres situacions de risc pel patrimoni natural com podrien ser les espècies introduïdes o invasores o bé els possibles efectes del canvi climàtic

Seguiment del medi marí al Parc Natural de Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter. Memòria 2017

Aquesta memòria recull els resultats del grup de treball del Departament d’Ecologia de la Universitat de Barcelona relatiu al seguiment del medi marí al Parc Natural de Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter de l’any 2017, tal i com consta al plec de prescripcions amb expedient PTOP-2017-130 en compliment de la llei 19/1990 de 10 de desembre del Parlament de Catalunya, i amb les millores proposades a l’oferta tècnica homònima Els resultats dels treballs de camp tenen com a objectiu central l’avaluació de l’estat de les poblacions i dels hàbitats marins en relació tant amb les activitats humanes que es duen a terme als espais naturals estudiats com amb els factors ambientals. Així mateix s’analitza la seva evolució en el temps dels descriptors i s’intenta avaluar l’efecte de la protecció. El darrer objectiu és de detectar altres situacions de risc pel patrimoni natural com podrien ser l’arribada d’espècies alienes o invasores o bé els possibles efectes del canvi climàtic

Seguiment del medi marí al Parc Natural de Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter. Memòria 2018.

Aquesta memòria recull els resultats del grup de treball del Departament d’Ecologia de la Universitat de Barcelona relatiu al seguiment del medi marí al Parc Natural de Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter de l’any 2018, tal i com consta al plec de prescripcions amb expedient PTOP-2017-130 en compliment de la llei 19/1990 de 10 de desembre del Parlament de Catalunya, i amb les millores proposades a l’oferta tècnica homònima. Els resultats dels treballs de camp tenen com a objectiu central l’avaluació de l’estat de les poblacions i dels hàbitats marins en relació tant amb les activitats humanes que es duen a terme als espais naturals estudiats com amb els factors ambientals. Així mateix s’analitza la seva evolució en el temps dels descriptors i s’intenta avaluar l’efecte de la protecció. El darrer objectiu és de detectar altres situacions de risc pel patrimoni natural com podrien ser l’arribada d’espècies alienes o invasores o bé els possibles efectes del canvi climàtic