Dynamics of phytoplankton communities around the Antarctic Peninsula and off the portuguese coast

Tese de doutoramento, Biologia (Ecologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012The study of phytoplankton dynamics is a fundamental tool in environmental assessment and monitoring, studies of trophic relationships and modeling ecosystems. The present study was a rare opportunity to study two different ecosystems, such as a polar zone, the Antarctic, and a temperate zone influenced by upwelling processes, the Portuguese coast. The main objective of this study was to understand the physical-chemical processes related to the phytoplankton communities’ distribution in these areas. Particularly, the Nazaré submarine canyon region (coast of Portugal) and around the tip of the Antarctic Peninsula, and characterize their communities through pigment analysis (HPLC) and identifying dominant species by microscopy. A great spatial variability in chlorophyll a (Chl a) was observed in the Antarctic Peninsula: highest levels in the vicinity of the James Ross Island (exceeding 7 mg m-3 in 2009), intermediate values (0.5 to 2 mg m-3) in the Bransfield Strait, and the lowest concentrations in the Weddell Sea and Drake Passage (below 0.5 mg m-3). On the other hand, in the region of Nazaré submarine canyon, a clear onshore-offshore gradient was visible: high Chl a concentrations were recorded in the canyon head, near the coast, where values greater than 4 mg m-3 were observed; in contrast, Chl a was relatively low in offshore regions, with values below 0.5 mg m-3. The use of taxonomic tools such as CHEMTAX software allowed efficient quantification of the contribution of different taxonomic groups present to total Chl a (biomass index). This study also showed that the spatial distribution of macronutrients is one of the key factors regulating the distribution of phytoplankton communities in the Nazaré Canyon region, while in the neighboring Antarctic Peninsula, other factors, such as light availability and/or iron distribution, mostly associated with the structure of the water column, determined the spatial composition of phytoplankton communities. The results presented are important to understand the oceanographic dynamics of these regions, and provide new insights for the overall knowledge of phytoplankton dynamics. Moreover, this work contributed with invaluable in situ data, which can be used in ecosystem modeling.O ambiente marinho contém comunidades biológicas muito diversas que estão interligadas em complexas cadeias tróficas. Na base dessas cadeias tróficas encontra-se o fitoplâncton (principal produtor primário dos oceanos), que embora representando menos de 1% da biomassa vegetal do planeta, é responsável por cerca de metade da produção primária na Terra. O estudo da dinâmica do fitoplâncton constitui uma ferramenta fundamental na monitorização e avaliação ambiental, nos estudos das relações tróficas e na modelação dos ecossistemas. A presente dissertação constituiu uma rara oportunidade de estudar dois ecossistemas tão distintos como uma zona polar, a Antártica, e uma zona temperada influenciada por processos de afloramento, a costa portuguesa. Apesar de o oceano Austral ser, usualmente, caracterizado como uma região de elevadas concentrações de nutrientes, mas com baixas concentrações de clorofila a (Chl a), existem determinadas zonas ao redor da Antártica onde se registam elevadas taxas de produtividade marinha, que servem de importantes áreas de alimentação para herbívoros e que são cruciais para captação de CO2 atmosférico em termos globais. Por sua vez, as regiões costeiras caracterizadas pelos processos de afloramento, como o caso da costa de Portugal, estão entre os ecossistemas marinhos mais produtivos dos oceanos e são conhecidas por sustentar algumas das regiões de pesca mais importantes do mundo. O principal objectivo deste estudo foi compreender os processos físico-químicos responsáveis pela distribuição das comunidades de fitoplâncton na região da Península Antártica e na região do canhão da Nazaré (costa de Portugal), caracterizando as respectivas comunidades através da análise Resumo 22 pigmentar por HPLC (high-performance liquid chromatography, que se poderá traduzir como cromatografia líquida de elevada precisão) e identificando as espécies dominantes por microscopia. A utilização de ferramentas químico-taxonómicas como o programa CHEMTAX permitiu uma eficiente quantificação da contribuição das diversas classes taxonómicas para o total de Chl a (índice de biomassa). O estudo ecológico efectuado na região da costa de Portugal encontra-se descrito e discutido no Capítulo II. Este trabalho baseou-se em uma campanha oceanográfica efectuada na região do canhão da Nazaré, numa altura do ano em que predominaram ventos favoráveis (quadrante norte) para a ocorrência de processos de afloramento costeiro. Esta situação foi evidenciada pelo surgimento de uma banda de águas mais frias, junto à costa, observada nas imagens de satélite da temperatura da superfície da água do mar. Nesta região da costa de Portugal foram observadas maiores concentrações de Chl a, relacionadas com a presença de diatomáceas e/ou dinoflagelados, nas regiões costeiras em associação com a presença de águas mais frias e ricas em nutrientes. Nas regiões mais afastadas da costa, fora da região de afloramento, observou-se um aumento da estratificação, menores concentrações de nutrientes e um total domínio de primnesiófitas, com um incremento na contribuição das cianobactérias nas estações mais oceânicas. Por outro lado, a presença do canhão submarino determinou um diferencial Norte-Sul na circulação dos nutrientes, que proporcionou uma injecção de maiores quantidades de nutrientes (bem visível na distribuição espacial do fosfato) para a região costeira a Sul do canhão, favorecendo o desenvolvimento de diatomáceas nesta área. Os dinoflagelados, por sua vez, competindo com as Resumo 23 diatomáceas por nutrientes e, provavelmente, melhor adaptados a regimes com menores concentrações de fosfato estabeleceram-se numa região a norte da cabeceira do canhão, onde este nutriente foi observado em concentrações muito baixas. Esta região de elevada biomassa (valores de Chl a superiores a 4 mg m-3) foi caracterizada por um forte florescimento de um dinoflagelado tóxico formador de cadeias longas – Alexandrium affine – em conjunto com outros dinoflagelados como Ceratium candelabrum, Ceratium furca, Ceratium fusus, Dinophysis acuta e Dinophysis caudata. O Capítulo III diz respeito ao estudo acerca da distribuição espacial das comunidades de fitoplâncton no entorno da Península Antártica, baseado nos resultados obtidos em dois cruzeiros oceanográficos realizados em dois anos consecutivos (2008 e 2009) no final do verão austral. As maiores biomassas registaram-se nas estações mais costeiras e próximas à Península, que apresentaram uma coluna de água mais homogénea e, possivelmente, uma maior disponibilidade em ferro devido aos processos de mistura. Estas zonas mais costeiras, em especial a região ao redor da ilha de James Ross (onde se registaram valores de Chl a superiores a 7 mg m-3), foram associadas com um predomínio de diatomáceas. Em zonas mais oceânicas (mar do Weddell e Passagem de Drake) verificou-se um aumento da estratificação, provavelmente restringindo os níveis de ferro na camada eufótica, o que limitou a biomassa e favoreceu o crescimento de organismos nanoplanctónicos, como as criptófitas e/ou Phaeocystis antarctica (primnesiófita). A utilização de índices pigmentares permitiu avaliar alguns processos fisiológicos das comunidades de fitoplâncton em resposta a determinadas condições ambientais (disponibilidade de ferro, luz e/ou herbivoria). Esta informação serviu para uma melhor compreensão dos Resumo 24 complexos processos responsáveis pela dinâmica do fitoplâncton ao redor da Península Antártica. A região do Estreito de Bransfield apresentou uma grande variabilidade espacial e temporal das suas características físico-químicas devido, em parte, a uma influência repartida de águas provenientes do mar de Weddell e do mar de Bellingshausen. Este facto reflectiu-se na grande variabilidade observada na distribuição da biomassa (concentrações de Chl a entre 0.5 e 2 mg m-3) e, consequentemente, das comunidades de fitoplâncton. Na sequência desta grande variabilidade observada para o Estreito de Bransfield e juntando uma terceira campanha oceanográfica realizada em 2010, na mesma época do ano (final do verão austral) e nas mesmas estações de amostragem realizadas em 2008 e 2009, efectuou-se um estudo específico para a região do Estreito de Bransfield, apresentado no Capítulo IV, sobre a variabilidade interanual das comunidades de fitoplâncton (variação na dominância dos principais grupos taxonómicos) em relação às condições físico-químicas e climáticas observadas. Foi ainda possível associar o início do degelo marinho, para a região do Estreito de Bransfield, com as variações observadas nas comunidades de fitoplâncton no final do verão austral (período em que se realizaram as amostragens). Tal como já observado por diversos autores para outras regiões ao redor da Península Antártica, uma alteração no início e/ou intensidade do degelo marinho causa um desfasamento (atraso ou antecipação) na natural sucessão fitoplanctónica da região. No ano de 2010, onde se verificaram temperaturas atipicamente frias durante o verão austral, o início/intensidade do degelo (gatilho fundamental para o desenvolvimento dos primeiros florescimentos de diatomáceas) foi de tal forma atrasado que resultou Resumo 25 em valores de biomassa bastante reduzidos durante todo o verão austral de 2010. Além disso, este processo resultou em um domínio de criptófitas em detrimento das diatomáceas, naquele ano, com presumíveis implicações para toda a cadeia trófica marinha da região.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT, SFRH/BD/36336/2007) e projetos (PTDC/MAR/100348/2008), financiado pela FCT;(GOCE-CT-2005-511234), financiado pela Comissão Europeia; SOS-CLIMATE, financiado pelo CNPq (Brasil

Previsão de geada em Santa Catarina

Frost is a weather event characterized by the formaton of ice on exposed objects and plants, being observed mainly from May to September in Southern Brazil. Climate study and frost forecast are important for the agricultural sectordue to crop damage and consequent economic losses. This paper proposes a probabilistc model for the forecast of frost in different intensites in the State of Santa Catarina, Southern Brazil. The methodology uses a generalized linear model to determine a frost index, corresponding to the relatonship between the occurrence of frosts in different intensites and the following variables of prognostc Weather Research and Forecastng (WRF) model: minimum daily air temperature (Tmin); relatve humidity and wind velocity, observed at the same tme as Tmin. The results obtained from the data analysis of a 3-yearperiod showed good performance of the model in predictng frost, especially in the separaton of the different intensites of the phenomenon.A geada é um evento meteorológico caracterizado pela formação de gelo sobre plantas e objetos expostos ao relento, sendo observada principalmente nos meses de maio a setembro na Região Sul do Brasil. O estudo climatológico e a previsão do fenômeno são importantes para o setor agropecuário em razão dos danos às culturas e consequentes prejuízos à economia. Este trabalho propõe um modelo probabilístco para previsão de geadas de diferentes intensidades no Estado deSanta Catarina. A metodologia utliza um modelo linear generalizado para determinar um índice de geada, correspondente à relação entre a ocorrência de geadas de diferentes intensidades e as seguintes variáveis prognóstcas do modelo meteorológico Weather Research and Forecastng (WRF): a temperatura mínima diária do ar (Tmin); a umidade relativa (UR) e a intensidade do vento (v) observadas no mesmo horário de Tmin. Os resultados obtidos a partr da análise de 3 anos de dados mostraram um bom desempenho do modelo na previsão de geada, principalmente na separação das diferentes intensidades do fenômeno

Spatiotemporal variability of dissolved inorganic macronutrients along the northern Antarctic Peninsula (1996–2019)

The northern Antarctic Peninsula is a key region of the Southern Ocean due to its complex ocean dynamics, distinct water mass sources, and the climate-driven changes taking place in the region. Despite the importance of macronutrients in supporting strong biological carbon uptake and storage, little is known about their spatiotemporal variability along the northern Antarctic Peninsula. Hence, we explored for the first time a 24-year time series (1996–2019) in this region to understand the processes involved in the spatial and interannual variability of macronutrients. We found high macronutrient concentrations, even in surface waters and during strong phytoplankton blooms. Minimum concentrations of dissolved inorganic nitrogen (DIN; 16 μmol kg−1), phosphate (0.7 μmol kg−1), and silicic acid (40 μmol kg−1) in surface waters are higher than those recorded in surrounding regions. The main source of macronutrients is the intrusions of Circumpolar Deep Water and its modified variety, while local sources (organic matter remineralization, water mass mixing, and mesoscale structures) can enhance their spatiotemporal variability. However, we identified a depletion in silicic acid due to the influence of Dense Shelf Water from the Weddell Sea. Macronutrient concentrations show substantial interannual variability driven by the balance between the intrusions of modified Circumpolar Deep Water and advection of Dense Shelf Water, which is largely modulated by the Southern Annular Mode (SAM) and to some extent by El Niño-Southern Oscillation (ENSO). These findings are critical to improving our understanding of the natural variability of this Southern Ocean ecosystem and how it is responding to climate changes

Mapeamento de Áreas Agrícolas com Máquina de Vetor de Suporte no Noroeste de Minas Gerais, Brasil

A agricultura é um dos setores que mais se destaca na economia do Brasil, sendo necessário muitas vezes o emprego do sensoriamento remoto, para identificação da expansão das áreas agrícolas e estimativas da sua produção. Esse trabalho tem por objetivo mapear as áreas agrícolas do noroeste de Minas Gerais por meio de máquina de vetor de suporte e comparar os resultados obtidos com o censo estatístico do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Para identificação das áreas agrícolas foi utilizado o algoritmo Service Vector Machine e imagens dos satélites e sensores Landsat 8 / OLI e Terra / MODIS. As amostras de treinamento do algoritmo foram obtidas por meio de imagem de alta resolução espacial, disponível no programa Google Earth Pro, nas classes rios, floresta, agricultura, pastagem e silvicultura. O mapeamento utilizando imagem do sensor OLI apresentou melhor Acurácia Global (0,81) e Kappa (0,66). A classificação com imagem OLI e MODIS apresentaram maior precisão na classe agricultura quando comparada as demais classes, apresentando confusão com pastagem, em decorrência da alta fitomassa da pastagem na época de aquisição das imagens (verão). O cálculo das áreas agrícolas demonstra superestimativa do Service Vector Machine (SVM) na classificação das imagens OLI e MODIS, com forte relação dos dados MODIS com o censo do IBGE (R²=0,83). Apenas municípios com áreas agrícolas superiores a 50.000 ha apresentaram menor erro na estimativa das áreas agrícolas. A aplicação do algoritmo mostra-se potencial para mapeamento da agricultura por meio de imagens dos sensores MODIS e OLI, porém deve-se avaliar a época de aquisição das imagens orbitais e variações nos parâmetros do algoritmo para melhorar a acurácia da classificação

Impact of sea ice on the structure of phytoplankton communities in the northern Antarctic Peninsula

The seasonal advance and retreat of sea ice around the northern Antarctic Peninsula can have a significant impact on phytoplankton, mainly due to alterations in the availability of ice-free areas, micronutrient inputs by meltwater and variations in water column structure. The aim of this work was to evaluate the effect of sea ice conditions on phytoplankton biomass and community composition in an area off the northern Antarctic Peninsula, a region undergoing important warming processes. In two consecutive summer cruises (2013 and 2014), seawater samples were analysed for nutrients and phytoplankton (through HPLC-CHEMTAX approach), and measurements were made for water column physical structure evaluation. Two contrasting conditions were studied: a strong environmental gradient around the sea ice edge, with a marked meltwater signal (summer 2013) and the same area with little indication of meltwater and no detectable sea ice conditions (summer 2014). In the first year, the phytoplankton communities were massively dominated by nanoflagellates such as cryptophytes, small dinoflagellates and Phaeocystis antarctica, but with differences between stations with less influence of meltwater (dominance of dinoflagellates type B, mainly Gymnodinium spp., mean chlorophyll a = 1.37 mg m−3) and stations closer to the sea ice edge (dominance of cryptophytes, mean chlorophyll a = 0.98 mg m−3). In the second year, cryptophytes were apparently replaced by diatoms type B (mainly Pseudonitzschia spp., 24% contribution, mean chlorophyll a = 0.93 mg m−3), although dinoflagellates were also important. Therefore, there was a clear distinction between the phytoplankton communities under sea ice influence, where mainly cryptophytes were associated with shallow mixed layers and high water column stability in 2013 and an important presence of diatoms in 2014, associated with deeper mixed layers, lower silicic acid concentrations and higher magnitudes of both salinity and temperature, under very little sea ice influence. Gymnodinioid dinoflagellates were an important component in both years, apparently occupying sites/conditions less favourable to cryptophytes. These results support previous suggestions that climate factors leading to shortening of the sea ice season in the region do have an important impact particularly in shaping the dominance of the main phytoplankton functional groups in the region

Large diatom bloom off the Antarctic Peninsula during cool conditions associated with the 2015/2016 El Niño

Diatoms play crucial functions in trophic structure and biogeochemical cycles. Due to poleward warming, there has been a substantial decrease in diatom biomass, especially in Antarctic regions that experience strong physical changes. Here we analyze the phytoplankton contents of water samples collected in the spring/summer of 2015/2016 off the North Antarctic Peninsula during the extreme El Niño event and compare them with corresponding satellite chlorophyll-a data. The results suggest a close link between large diatom blooms, upper ocean physical structures and sea ice cover, as a consequence of the El Niño effects. We observed massive concentrations (up to 40 mg m–3 of in situ chlorophyll-a) of diatoms coupled with substantially colder atmospheric and oceanic temperatures and high mean salinity values associated with a lower input of meltwater. We hypothesize that increased meltwater concentration due to continued atmospheric and oceanic warming trends will lead to diatom blooms becoming more episodic and spatially/temporally restricted

Estudos Artísticos

Há um compromisso entre o artista e a sociedade. Não é possível retirar a arte do seu contexto social. Neste projecto, em que se desafiam os criadores a pesquisar a obra de outros criadores, reúnem-se aqueles artigos que melhor demonstram a responsabilidade e a solidariedade entre os criadores e os seus pares sociais. São obras, artistas, projetos, plataformas de intervenção, projetos que enfatizam as relações sociais como suporte. Sob esta temática geral foram reunidos 25 artigos para este número 6 da Revista Croma, em linhas de exploração variadas e mantendo a elevada internacionalização da revista: mais de noventa por cento das publicações são exógenas à Faculdade de Belas-Artes da Universidade de Lisboa ou do CIEBA, a sua unidade de investigação. Este é um indicador procurado e atingido de modo consistente em todos os exemplares publicados até hoje, e que se espera poder afirmar com continuidade. As diferentes perspetivas apresentadas nos variados artigos expõe a obra de autores que exploram dimensões relacionais ou perante as quais o espectador é convocado a deslocar o seu posicionamento, a desassossegar-se. A implicação surge como resultado da articulação expressiva dos recursos mais variados, em constante mistura, exibindo o modo como as dimensões materiais e ideais são fundadoras das diversas propostas. Nesta revista não há indiferença, há diferenças.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

MAMMALS IN PORTUGAL : A data set of terrestrial, volant, and marine mammal occurrences in P ortugal

Mammals are threatened worldwide, with 26% of all species being includedin the IUCN threatened categories. This overall pattern is primarily associatedwith habitat loss or degradation, and human persecution for terrestrial mam-mals, and pollution, open net fishing, climate change, and prey depletion formarine mammals. Mammals play a key role in maintaining ecosystems func-tionality and resilience, and therefore information on their distribution is cru-cial to delineate and support conservation actions. MAMMALS INPORTUGAL is a publicly available data set compiling unpublishedgeoreferenced occurrence records of 92 terrestrial, volant, and marine mam-mals in mainland Portugal and archipelagos of the Azores and Madeira thatincludes 105,026 data entries between 1873 and 2021 (72% of the data occur-ring in 2000 and 2021). The methods used to collect the data were: live obser-vations/captures (43%), sign surveys (35%), camera trapping (16%),bioacoustics surveys (4%) and radiotracking, and inquiries that represent lessthan 1% of the records. The data set includes 13 types of records: (1) burrowsjsoil moundsjtunnel, (2) capture, (3) colony, (4) dead animaljhairjskullsjjaws, (5) genetic confirmation, (6) inquiries, (7) observation of live animal (8),observation in shelters, (9) photo trappingjvideo, (10) predators dietjpelletsjpine cones/nuts, (11) scatjtrackjditch, (12) telemetry and (13) vocalizationjecholocation. The spatial uncertainty of most records ranges between 0 and100 m (76%). Rodentia (n=31,573) has the highest number of records followedby Chiroptera (n=18,857), Carnivora (n=18,594), Lagomorpha (n=17,496),Cetartiodactyla (n=11,568) and Eulipotyphla (n=7008). The data setincludes records of species classified by the IUCN as threatened(e.g.,Oryctolagus cuniculus[n=12,159],Monachus monachus[n=1,512],andLynx pardinus[n=197]). We believe that this data set may stimulate thepublication of other European countries data sets that would certainly contrib-ute to ecology and conservation-related research, and therefore assisting onthe development of more accurate and tailored conservation managementstrategies for each species. There are no copyright restrictions; please cite thisdata paper when the data are used in publications.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Pervasive gaps in Amazonian ecological research

Biodiversity loss is one of the main challenges of our time,1,2 and attempts to address it require a clear un derstanding of how ecological communities respond to environmental change across time and space.3,4 While the increasing availability of global databases on ecological communities has advanced our knowledge of biodiversity sensitivity to environmental changes,5–7 vast areas of the tropics remain understudied.8–11 In the American tropics, Amazonia stands out as the world’s most diverse rainforest and the primary source of Neotropical biodiversity,12 but it remains among the least known forests in America and is often underrepre sented in biodiversity databases.13–15 To worsen this situation, human-induced modifications16,17 may elim inate pieces of the Amazon’s biodiversity puzzle before we can use them to understand how ecological com munities are responding. To increase generalization and applicability of biodiversity knowledge,18,19 it is thus crucial to reduce biases in ecological research, particularly in regions projected to face the most pronounced environmental changes. We integrate ecological community metadata of 7,694 sampling sites for multiple or ganism groups in a machine learning model framework to map the research probability across the Brazilian Amazonia, while identifying the region’s vulnerability to environmental change. 15%–18% of the most ne glected areas in ecological research are expected to experience severe climate or land use changes by 2050. This means that unless we take immediate action, we will not be able to establish their current status, much less monitor how it is changing and what is being lostinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio