A comunicação de ciência em tempos de COVID-19: estudo de caso do Instituto de Tecnologia Química e Biológica António Xavier (ITQB NOVA)

A pandemia de covid-19 provocou uma crise sanitária mundial sem precedentes historicamente recentes, com consequências socioeconómicas que ainda hoje, no início de 2022, estão a ser avaliadas. Para a comunicação de ciência, tem sido uma oportunidade ímpar de se notabilizar, dada a natureza científica e nova do agente causador: uma doença e um coronavírus inéditos, que obrigaram a acelerar a investigação e a manter esclarecida uma sociedade global à espera de respostas. Uma oportunidade, porém, não isenta a disrupção causada pelas medidas de segurança, proteção e combate à pandemia, e pelos desafios impostos pelos períodos de lockdown e confinamento. À semelhança de tantos profissionais de outras áreas, investigadores e comunicadores viram-se forçados a encontrar novas formas de continuar a trabalhar perante as limitações. Tendo escolhido o Gabinete de Comunicação de Ciência e Imagem do Instituto de Tecnologia Química e Biológica António Xavier (ITQB NOVA) para realizar o estágio do Mestrado em Comunicação de Ciência da NOVA FCSH/ ITQB NOVA, em março de 2020, o impacto da covid-19 na comunicação de ciência do instituto tornou-se um potencial objeto de estudo estimulante e quase inevitável. Tendo em conta que, na instituição em análise, a comunicação de ciência faz parte da missão institucional e o contributo dos investigadores é visto como essencial nessa missão, procurou-se obter a perspetiva de diferentes intervenientes sobre os fatores que causaram maior disrupção na sua atividade no período em análise, e as soluções encontradas para dar continuidade às atividades de investigação e de comunicação de ciência, e aos novos desafios trazidos pela pandemia. Os resultados e conclusões apontam nomeadamente para uma forte capacidade de reação, adaptação e reinvenção por parte dos profissionais do ITQB NOVA envolvidos em ações de comunicação de ciência, aproveitado as limitações impostas para descobrir novas formas de trabalhar e inovar, tirando partido de uma situação de crise extremamente adversa como oportunidade para aprender e fazer evoluir a comunicação de ciência do instituto.The COVID-19 pandemic brought about a world health crisis without any historically recent precedents, with socioeconomic consequences which are still being assessed today, in the beginning of 2022. For science communication, it has been an unique opportunity to be very much in evidence, given the scientific and novel nature of the responsible agent: a new disease and coronavirus, which forced the acceleration of research and the need to keep a global society waiting for answers well informed. An opportunity, however, filled with disruption, caused by the safety and protection measures enforced to fight the pandemic, and by the challenges imposed by the lockdown and confinement periods. Just like so many professionals in other areas, researchers and communicators had to find new ways to keep on working in the face of adversity and constraints. Having chosen the Science and Image Communication Office of the Institute of Chemical and Biological Technology António Xavier (ITQB NOVA, in the Portuguese acronym) to carry out the internship for the Master in Science Communication from NOVA FCSH/ ITQB NOVA, in March 2020, the impact of COVID-19 in the institute’s science communication activities became an exciting, almost inevitable, study object. Considering science communication is part of the institutional mission at ITQB NOVA and the contribution of researchers is seen as essential for that mission, we sought to obtain the perspectives from different participants regarding the aspects that caused the most disruption during the analysed period, and the solutions they found both to pursue their research and science communication activities, and to answer the challenges brought about by the pandemic. The results and conclusions suggest that professionals at ITQB NOVA involved in science communication actions showed a strong reaction, adaptation and reinvention capacity, making use of the imposed limitations to discover new ways of working and innovating, taking advantage of an extremely adverse crisis situation as an opportunity to learn and evolve the institute’s science communication

Seasonal patterns of amphibian larvae pond communities in a Mediterranean transitional landscape

Tese de mestrado em Biologia da Conservação, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016Os anfíbios têm histórias de vida muito diversas e um ciclo de vida complexo, com características ecológicas diferentes em fases diferentes, desempenhando assim um papel importante nos ecossistemas. Acresce o seu grande contributo para a produção secundária e a biomassa dos ecossistemas. No entanto, as populações de anfíbios então em declínio à escala global e a uma velocidade alarmante. As principais ameaças conhecidas para as populações de anfíbios são as alterações do uso do solo, as alterações climáticas e surtos de doenças emergentes, como a quitridiomicose. Os charcos são importantes para a reprodução de muitas espécies de anfíbios, e para o desenvolvimento dos ovos e das larvas, já que os ovos e as larvas de muitas espécies são aquáticos e os charcos são ricos em nutrientes e pobres em predadores. Os charcos são também ricos em biodiversidade, constituem elementos chave da paisagem, fornecem serviços de gestão da água, respostas às alterações climáticas e têm valor estético e recreativo. Muitos charcos foram construídos pelo homem com vista à sua utilização nas práticas agrícolas tradicionais. Por este motivo, a manutenção destes charcos artificiais é ameaçada pelas alterações do uso do solo, quer pela intensificação agrícola, quer pelo abandono. Para compreender os factores que afectam a coexistência das espécies e a estrutura e a dinâmica das comunidades é necessário conhecer os padrões e os processos espaciais e temporais das comunidades. Adicionalmente, para compreender os fenómenos ecológicos, é necessário considerar as escalas espaciais e temporais em que estes ocorrem. Contudo a variação inter- e intra-anual destes fenómenos, como no caso da fenologia, apesar de ser reconhecida como tendo um papel importante na estrutura e no funcionamento dos ecossistemas, não tem sido convenientemente explorada. Existem evidências de que alguns factores biofísicos podem influenciar a estrutura e a dinâmica das comunidades de anfíbios em charcos, nomeadamente a hidrologia, os factores climáticos, a área e a profundidade do charco, as características do habitat local, a altitude, a predação e a taxa inter-anual de substituição das espécies. Existem poucos estudos porém sobre a variação temporal das comunidades de anfíbios em charcos, e a maioria destes apenas aborda a variação inter-anual. A área do charco, a hidrologia, o clima, a predação, a dinâmica do habitat e factores regionais podem afectar a taxa inter-anual de substituição das espécies. No que diz respeito à variação intra-anual, existem algumas evidências de segregação temporal, algumas espécies têm dois períodos de reprodução, e muitas espécies exibem plasticidade no período de reprodução e no período larvar. Ademais, a temperatura e precipitação podem afectar a fenologia. A região Mediterrânica é caracterizada por um clima altamente heterogéneo no tempo e no espaço, quer em escalas locais quer regionais, resultando numa elevada imprevisibilidade temporal e espacial das condições ambientais. Esta imprevisibilidade pode influenciar a ecologia e o comportamento reprodutores das espécies: por exemplo, as espécies podem exibir plasticidade quanto ao início da reprodução e na duração do período larvar; e a selecção de habitat de reprodução pode mudar de acordo com a hidrologia. São raros os estudos que abordam a variação intra-anual de toda a comunidade de anfíbios em múltiplos charcos. Neste trabalho investigámos e modelámos a variação intra-anual de comunidades de larvas de anfíbios em charcos numa paisagem Mediterrânica de transição, no Sudoeste da Península Ibérica. Este estudo tem dois objectivos: (1) detectar padrões intra-anuais na estrutura das comunidades e na fenologia das espécies, e (2) investigar a influência de factores climáticos (precipitação e temperatura) e da hidrologia (profundidade do charco) na estrutura das comunidades e na abundância específica. A área de estudo situa-se no Parque Natural da Serra de São Mamede e no Sítio de Importância Comunitária da Rede Natura 2000 de São Mamede. Esta região inclui a serra mais alta a sul do rio Tejo, em Portugal, alcançando 1025 m e tendo orientação NW-SE. O clima da região é Mediterrânico de influência Atlântica. A cadeia montanhosa de São Mamede tem uma elevada diversidade de fauna e flora, sustentada pela grande variedade climática e pela grande diversidade de habitats. Esta região é altamente adequada para o estudo da estrutura e da dinâmica de comunidades de anfíbios, e das interações e da persistência das espécies, pois a diversidade de anfíbios é elevada, sendo uma das mais altas na Península Ibérica. Os charcos estudados eram temporários, com hidroperíodo longo (apenas um charco secou anualmente) e hidrologia diversa. Recolhemos dados sobre a presença e a abundância de larvas e de ovos de anfíbios em oito charcos durante dois anos e meio. Amostrámos as larvas e os ovos de anfíbios através de arrastos com camaroeiro. Fizemos prospecções por contacto visual para complementar a informação sobre a presença de larvas e de ovos das diferentes espécies. Os dados climáticos foram obtidos da estação meteorológica mais próxima. Analisámos o padrão temporal (variação mensal) da estrutura das comunidades ajustando um modelo periódico sinusoidal, baseado num ciclo de actividade sazonal circa-anual, à riqueza específica, à diversidade de larvas e de ovos, e à abundância total de larvas e de ovos. A fenologia de cada espécie foi analisada através do número de charcos ocupados (por larvas e por ovos) em cada mês. As relações entre a fenologia das comunidade e espécies e as variáveis climáticas (temperatura e precipitação) e hidrológicas (profundidade do charco) foram analisadas utilizando regressão linear múltipla. Os nossos resultados apoiam a existência de um padrão intra-anual na estrutura das comunidades de larvas de anfíbios dos charcos. A riqueza específica, a diversidade de larvas e de ovos, e a abundância total de larvas e de ovos revelaram um padrão sazonal circa-anual, com um pico na primavera. O modelo sinusoidal ajustado apoia a existência deste padrão. No nosso estudo cada espécie de anfíbio exibiu um padrão fenológico coerente, e estes padrões variaram entre espécies. O padrão sazonal observado na estrutura das comunidades resulta da combinação destes padrões fenológicos de cada espécie. Como esperado, observou-se um desfasamento entre as curvas sinusoidais da diversidade de ovos e de larvas, com a curva dos ovos precedendo a das larvas, sucedendo o mesmo para a abundância total. Contudo o desfasamento foi menor para a diversidade do que para a abundância. Adicionalmente, a fenologia das espécies também revelou alguma variabilidade, entre anos e entre charcos. A plasticidade fenológica das espécies pode favorecer a persistência das comunidades em ambientes imprevisíveis como a região Mediterrânica, com a sua característica heterogeneidade climática no tempo e no espaço. Os nossos resultados sugerem que a segregação temporal dos períodos de reprodução e de desenvolvimento larvar pode contribuir para a coexistência de espécies, e assim para a persistência de comunidades diversas. A resposta das espécies e das comunidades aos factores ambientais (temperatura, precipitação e profundidade do charco) foi largamente coerente com o conhecimento anterior sobre a sua ecologia. Os nossos resultados apoiam a importância de charcos com um hidroperíodo longo, juntamente com a manutenção de uma rede de charcos com uma hidrologia variável de acordo com causas naturais, para a conservação da diversidade de anfíbios na região Mediterrânica. Adicionalmente, porque a riqueza e a diversidade específicas, bem como a fenologia de muitas espécies, são afectadas pelo clima e pela hidrologia, as alterações climáticas e a manipulação da hidrologia dos charcos, nomeadamente a sua regularização e o seu nivelamento, podem influenciar a estrutura e persistência das comunidades de anfíbios. Este estudo estende a aplicação de modelos sinusoidais a comunidades de larvas de anfíbios. Estes modelos permitem a previsão de tendências futuras na dinâmica das comunidades, o que pode contribuir para melhorar as práticas de gestão para a conservação. A pesquisa futura deverá focar-se no desenvolvimento destes modelos e no seu acoplamento com a modelação de variáveis ambientais. Por fim, a presença de variação intra-anual sugere que os estudos sobre a diversidade de anfíbios devem cobrir o ano inteiro. Adicionalmente, a variabilidade inter-anual observada na região de estudo, assim como as grandes flutuações temporais documentadas para outras populações de anfíbios, indicam que estudos a longo prazo são necessários para compreendermos plenamente os padrões e os processos destas comunidades.We investigated and modeled the intra-annual variation of amphibian larvae communities in ponds in a Mediterranean transitional landscape, in the southwest of the Iberian Peninsula. This study has two goals: (1) to detect intra-annual patterns in community structure and species phenology, and (2) to investigate the influence of climate (precipitation and temperature) and hydrology (pond depth) on community structure and species abundance. We collected data on presence and abundance of amphibian larvae and eggs in eight ponds over a period of two and a half years. Our findings support the existence of an intra-annual pattern in amphibian larvae pond communities. Species richness, diversity of larvae and eggs, and overall abundance of larvae and eggs showed a seasonal pattern, with a peak in the spring, as supported by the fitted sinusoidal model. Each amphibian species exhibited a coherent phenological pattern, and patterns varied among species. The seasonal pattern of the amphibian community structure resulted from the combination of the phenological patterns of the different species. Some phenological variability was also detected in all species. Phenology plasticity might favor the persistence of diverse communities in unpredictable environments as the Mediterranean region. Our results also suggest that temporal segregation of the breeding and larval periods may contribute to species coexistence and thus to the persistence of diverse communities. The effects of environmental factors were consistent with previous knowledge on the species and the communities ecology. Climate and hydrology affect species richness, diversity, and phenology, therefore climate change and manipulation of pond hydrology may influence community structure and persistence. This study expands the application of sinusoidal models to amphibian larvae communities. These models can be used to predict future trends in community dynamics, which can contribute to improve conservation management practices. Finally, the occurrence of intra-annual variation suggests that amphibian surveys need to cover the entire year. Moreover, the inter-annual variability observed in this and other studies indicate that long term studies are necessary to better understand these community patterns and processes

Deep learning for supervised classification of temporal data in ecology

Temporal data is ubiquitous in ecology and ecologists often face the challenge of accurately differentiating these data into predefined classes, such as biological entities or ecological states. The usual approach consists of transforming the time series into user-defined features and then using these features as predictors in conventional statistical or machine learning models. Here we suggest the use of deep learning models as an alternative to this approach. Recent deep learning techniques can perform the classification directly from the time series, eliminating subjective and resource-consuming data transformation steps, and potentially improving classification results. We describe some of the deep learning architectures relevant for time series classification and show how these architectures and their hyper-parameters can be tested and used for the classification problems at hand. We illustrate the approach using three case studies from distinct ecological subdisciplines: i) insect species identification from wingbeat spectrograms; ii) species distribution modelling from climate time series and iii) the classification of phenological phases from continuous meteorological data. The deep learning approach delivered ecologically sensible and accurate classifications demonstrating its potential for wide applicability across subfields of ecology.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Spatial distribution of citizen science casuistic observations for different taxonomic groups

PT acknowledges support from the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT/MCTES) (SFRH/BD/89543/2012). ACH acknowledges support from the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT/MCTES) (UID/BIA/50027/2013) and from FEDER through the Operational Programme for Competitiveness Factors – COMPETE (POCI-01-0145-FEDER-006821). TAM thanks partial support by CEAUL (funded by FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Portugal, through the project UID/MAT/00006/2013). CC acknowledges support from the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) FCT for funds to GHTM - UID/Multi/04413/2013. We thank all volunteers who participate in BioDiversity4All project.Opportunistic citizen science databases are becoming an important way of gathering information on species distributions. These data are temporally and spatially dispersed and could have limitations regarding biases in the distribution of the observations in space and/or time. In this work, we test the influence of landscape variables in the distribution of citizen science observations for eight taxonomic groups. We use data collected through a Portuguese citizen science database (biodiversity4all.org). We use a zero-inflated negative binomial regression to model the distribution of observations as a function of a set of variables representing the landscape features plausibly influencing the spatial distribution of the records. Results suggest that the density of paths is the most important variable, having a statistically significant positive relationship with number of observations for seven of the eight taxa considered. Wetland coverage was also identified as having a significant, positive relationship, for birds, amphibians and reptiles, and mammals. Our results highlight that the distribution of species observations, in citizen science projects, is spatially biased. Higher frequency of observations is driven largely by accessibility and by the presence of water bodies. We conclude that efforts are required to increase the spatial evenness of sampling effort from volunteers.Publisher PDFPeer reviewe

Local environmental variables are key drivers of ant taxonomic and functional beta-diversity in a Mediterranean dryland

The decomposition of beta-diversity (β-diversity) into its replacement (βrepl) and richness (βrich) components in combination with a taxonomic and functional approach, may help to identify processes driving community composition along environmental gradients. We aimed to understand which abiotic and spatial variables influence ant β-diversity and identify which processes may drive ant β-diversity patterns in Mediterranean drylands by measuring the percentage of variation in ant taxonomic and functional β-diversity explained by local environmental, regional climatic and spatial variables. We found that taxonomic and functional replacement (βrepl) primarily drove patterns in overall β-diversity (βtot). Variation partitioning analysis showed that respectively 16.8%, 12.9% and 21.6% of taxonomic βtot, βrepl and βrich variation were mainly explained by local environmental variables. Local environmental variables were also the main determinants of functional β-diversity, explaining 20.4%, 17.9% and 23.2% of βtot, βrepl and βrich variation, respectively. Findings suggest that niche-based processes drive changes in ant β-diversity, as local environmental variables may act as environmental filters on species and trait composition. While we found that local environmental variables were important predictors of ant β-diversity, further analysis should address the contribution of other mechanisms, e.g. competitive exclusion and resource partitioning, on ant β-diversity.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Drivers of Insect Community Change along the Margins of Mountain Streams in Serra da Estrela Natural Park (Portugal)

Mountain ecosystems are important biodiversity hotspots and valuable natural laboratories to study community assembly processes. Here, we analyze the diversity patterns of butterflies and odonates in a mountainous area of high conservation value—Serra da Estrela Natural Park (Portugal)—and we assess the drivers of community change for each of the two insect groups. The butterflies and odonates were sampled along 150 m transects near the margins of three mountain streams, at three elevation levels (500, 1000, and 1500 m). We found no significant differences in odonate species richness between elevations, but marginal differences (p = 0.058) were found for butterflies due to the lower number of species at high altitudes. Both insect groups showed significant differences in beta diversity (βtotal) between elevations, with species richness differences being the most important component for odonates (βrich = 55.2%), while species replacement drove the changes between butterfly assemblages (βrepl = 60.3%). Climatic factors, particularly those depicting harsher conditions of temperature and precipitation, were the best predictors of total beta diversity (βtotal) and its components (βrich, βrepl) for the two study groups. The study of insect biodiversity patterns in mountain ecosystems and of the role played by different predictors contribute to further our understanding on the community assembly processes and may help to better predict environmental change impacts on mountain biodiversity.FUNDING: This work benefited the support from Energias de Portugal (EDP) Fund for Biodiversity 2011 and Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) through project PTDC/BIA-BIC/1013/2014 and contract DL57/2016/CP1375/CT0001 to MB. PAVB and MB are currently also funded by the project Azores DRCT Pluriannual Funding (M1.1.A/FUNC.UI&D/010/2021-2024). The APC was funded by FCT project UIDB/00329/2020–2024 (Thematic Line 1—integrated ecological assessment of environmental change on biodiversity).info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Population persistence in landscapes fragmented by roads: disentangling isolation, mortality and the effect of dispersal

Linear infrastructures, one of several forms of land-use, are a major driver of biodiversity loss. Roads impact populations at many levels, with direct road mortality and barrier effect contributing to decreased population abundance, higher isolation and subdivision, and therefore to increased extinction risk. In this paper, we compared the effect of road mortality and of the barrier effect on population isolation, persistence and size, and assessed the interaction of these effects with dispersal. We used a spatially explicit, process-based model of population dynamics in landscapes fragmented by varying levels of road density. We modelled a barrier effect independently from road mortality by varying the probability with which individuals avoid crossing roads. Both road mortality and the barrier effect caused population isolation. While road mortality alone had stronger negative effects than the barrier effect without extra mortality, the latter also resulted in decreased population size. Yet, road avoidance could, in some cases, rescue populations from extinction. Populations with a large dispersal distance were more negatively affected as road mortality increased. However, when there was no road mortality they maintained larger sizes than populations with a short dispersal distance. Our results highlight the much higher relative importance of road mortality than the barrier effect for population size and persistence, and the importance of assessing relevant species traits for effective long-term transportation planning and conservation management. Our model can be used in species-specific situations and with real landscape configurations in applications such as conservation planninginfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Carnivore abundance near motorways related to prey and roadkills

"This is the pre-peer reviewed version of the following article: Aimara Planillo, Cristina Mata, Andrea Manica y Juan E. Malo, Carnivore abundance near motorways related to prey and roadkills, The Journal of Wildlife Management 82.2 (2018):319-327 , which has been published in final form at https://doi.org/10.1002/jwmg.21384. This article may be used for non-commercial purposes in accordance with Wiley Terms and Conditions for Use of Self-Archived Versions"Landscape disturbance by roads may increase abundance of prey in verges (i.e., strips of terrain adjacent to roadways) or create other features that can attract carnivores and expose them to a higher risk of mortality by vehicle collision. We studied a system that included European rabbits (Oryctolagus cuniculus) and their predators in central Spain near 3 motorways during 2011 and 2012. We analyzed carnivore and rabbit abundance and the potential effect of prey populations on carnivore roadkill. We estimated rabbit and carnivore abundance index by surveying scats in 1-km transects in the landscape, and calculated a roadkill index in motorway stretches parallel to the transects from roadkill data obtained in a roadkill monitoring survey from 2007 to 2011. We analyzed carnivore response for the entire carnivore community and for 2 groups of species: the red fox, which is the most synanthropic carnivore in our study area, and the other carnivores. Fox abundance was higher near motorways compared to control sites, whereas the abundance of other species was related only to rabbit abundance. Furthermore, motorway stretches with higher carnivore abundance presented higher values of carnivore roadkills. Thus, motorways are a source of mortality for carnivores that should be managed carefully. The potential cascading effect of food resources near roads on carnivore mortality should be considered in management and food abundance near roads should be minimized in areas inhabited by carnivores of conservation concernA. P. was supported by a Ph.D. grant of the Basque Government (BFI09.362). This study forms part of the CENIT-OASIS Project funded by a consortium of companies supported by the Centro para el Desarrollo Tecnológico e Industrial of the Spanish Ministry of Science and Innovation (CENIT-2008 1016). The Comunidad de Madrid, together with the European Social Fund, supports the TEG research group through the REMEDINAL-3 Research Network (S2013/MAE-2719

Species’ traits as predictors of avoidance towards roads and traffic

Road-networks and their associated motorized traffic pose a threat to biodiversity and ecosystems, with different groups of species exhibiting different avoidance responses. The often species-specific nature of these behavioural responses to roads and traffic suggest that morphological, ecological, life-history and behavioural traits could be useful in explaining and predicting these responses. Trait-based predictive models have been used to assess extinction risk, land use impacts, and road mortality. Here we present the first, to our knowledge, test of their potential to address animal road avoidance. We studied the fleeing responses and spatial distribution in relation to roads of diverse ungulate species across three South African protected areas. Our results show that smaller, solitary species with non-grazing food habits are more likely to flee in response to presence of a vehicle. None of the tested traits showed a clear relationship based on biological hypotheses with initial distance to roads and tolerance distance to vehicles (used to describe behavioural avoidance towards roads and vehicles, respectively). However, we found significant effects that supported proposed methodological hypotheses. Our results show the potential to use traits as indicators of vehicle and traffic avoidance. Obtaining behavioural avoidance data in the field for many species and areas can be time consuming, but here we show it may be possible to use available trait data to generally predict species responses. This could be useful for initial species risk assessments