New insights into the ecology and conservation of bryozoans: from global diversity patterns to the responses to anthropogenic stressors in the Mediterranean Sea = Noves aproximacions a l’ecologia i conservació dels briozous: des dels patrons globals de diversitat fins les respostes als impactes humans al Mar Mediterrani

Marine ecosystems are directly threatened by multiple and interactive human stressors at global and local scales. Hence, it is vital to study biodiversity and ecological patterns through a multi-disciplinary approach, from understanding global diversity patterns to evaluating the ecological responses of species to different impacts in order to protect marine ecosystems. In this thesis, we focused on bryozoans, an abundant group of sessile marine invertebrates distributed worldwide, but generally understudied. Accordingly, in this thesis we provide different approaches to understand discovery and macroecological patterns at global scales, and the response of species to different stressors at local scales, combining the use of open databases, the in situ monitoring of natural populations, experiments in aquaria and the development of restoration techniques. At global scale, in Chapter I we unraveled discovery patterns of fossil and extant bryozoans and showed the highest number of fossil species described, highlighting that the current biodiversity represents only a small proportion of Earth’s past biodiversity. Beyond these differences, both groups showed an increase in the taxonomic effort during the past century. Despite this progress, future projections of discovery patterns of both groups showed a large proportion of species remaining to be discovered by the final of this century. In Chapter II, most of the global diversity patterns of marine sessile groups, including bryozoans, showed a non-unimodal latitudinal pattern with a dip in the number of species at the equator and a higher diversity in the Southern ocean. Moreover, this region will be less affected by global warming at the final of this century. In contrast, our analyses showed that the most sampled region for both marine sessile species and bryozoans was North Temperate Atlantic, highlighting the importance to quantify environmental drivers considering sampling effort biases. For this reason, we tested the effect of using the popular method of rarefaction (ES50) vs the incorporation of a frequency index of sampling effort as co-variate in quantitative models. Despite we obtained the same best predictors for both approaches (depth, nitrate, and SST), the models using the correction of sampling biases through frequency index showed better fitting, encouraging to incorporate this methodology in future studies. Focusing on the Mediterranean Sea, in Chapter 3 we studied the responses of bryozoans to different stressors. First, we showed that two abundant and common bryozoans, Pentapora fascialis and Myriapora truncata, displayed different tolerances to warming through the combination of in situ monitoring and experiments in aquaria. Moreover, in Chapter 4 the in situ monitoring of Pentapora fascialis populations revealed its fast population dynamics, with high recruitment and growth rates, and a high capacity of recovery. Accordingly, we observed an increase in the density of its populations in the Medes Island Marine Reserve since the 1990s. However, we evidenced that diving can impact on the density, recruitment, survival, and size of the colonies, registering lower values in frequented localities. Our results highlight that the over frequentation of divers compromises the future viability of populations, highlighting the need to explore other active management strategies. For this reason, in Chapter 5, we tested and developed different restoration techniques for P. fascialis, focusing on the recruitment enhancement through the installation of recruitment surfaces and the transplantation of adult colonies. The successful results and the affordable and economic cost of tested techniques aim to encourage the managers of Marine Protected Areas to apply similar methodologies. The results presented in this thesis show the importance to combine different approaches to understand the global and local ecological patterns of understudied but abundant groups, such as bryozoans. Our findings enlarge the current ecological knowledge of bryozoans at different scales, and highlight that more effort is needed to protect vulnerable populations.Els ecosistemes marins estan sotmesos a múltiples impactes a escales locals i globals i que a més interaccionen entre ells. Per aquesta raó, és important estudiar els patrons de biodiversitat i ecològics a través d’una aproximació multi-disciplinària, que pot anar des d’entendre els patrons de diversitat global fins a avaluar les respostes ecològiques de les espècies enfront diferents impactes, per així conservar i gestionar adequadament les comunitats marines. Fins aquest moment, la majoria d’estudis relacionat s’han centrat en grups carismàtics i populars, com ara les gorgònies, els coralls, les macroalgues o les fanerògames marines. En canvi, aquesta tesis es centra en l’estudi dels briozous, un grup abundant de invertebrats sèssils marins distribuïts per tot el món, però generalment poc estudiats. Per aquesta raó, el principal objectiu d’aquesta tesis és utilitzar diferents aproximacions per entendre els patrons de descobriment i macro-ecològics a escala global, i la resposta a diferents impactes a escala local, combinant el ús de bases de dades globals, el seguiment in situ de les poblacions, experiments en aquaris i el desenvolupament de tècniques de restauració. A més, la present tesis vol proporcionar un marc de treball per identificar, gestionar i conservar les poblacions vulnerables en el context de l’augment de les activitats humanes que afecten els ecosistemes marins. Els resultats presentats en aquesta tesis mostren la importància d’aplicar diferents aproximacions per entendre els patrons ecològics globals i locals de grups abundants però poc estudiats, com són els briozous. Els resultats obtinguts contribueixen a augmentar el coneixement dels patrons ecològics dels briozous a diferents escales, i mostren que cal més esforç per protegir les poblacions vulnerables. Així, mesures de gestió adaptativa i de restauració i són necessàries per promoure la conservació dels ecosistemes marins en un context de impactes creixents derivats de l’activitat humana tant a escales locals com globals

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

Actuació de restauració de poblacions de Briozous (Pentapora fascialis i Myriapora truncata) al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter.

Estudi realitzat per la Universitat de Barcelona, sota l’encàrrec del Parc Natural del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter

Ecological traits, genetic diversity and regional distribution of the macroalga Treptacantha elegans along the Catalan coast (NW Mediterranean Sea)

The widespread decline of canopy-forming macroalgal assemblages has been documented in many regions during the last decades. This pattern is often followed by the replacement of structurally complex algal canopies by more simplified habitats (e.g., turfs or sea urchin barren grounds). Against all odds, the fucoid Treptacantha elegans, a large Mediterranean brown macroalga, broadened its depth range to deeper and exposed environments and displayed an unexpected range expansion along the northern coast of Catalonia over the last two decades. Here, we reconstruct the spread of T. elegans in time and space and unravel ecological and demographic traits such as population dynamics and genetic patterns to provide a comprehensive and integrated view of the current status and geographical expansion for this species. Fast-growing dynamics, early fertile maturity, and high turnover rate are the main competitive advantages that allow the exposed populations of T. elegans to colonize available substrata and maintain dense and patchy populations. We also provided evidence that the deeper and exposed populations of T. elegans constitute a single group across the Catalan coast, with little genetic differentiation among populations. This seems to support the hypothesis of a unique source of spread in the last decades from the Medes Islands No-Take Zone towards both southern and northern waters.CCMAR was funded by FCT—Foundation for Science and Technology (Portugal) UID/Multi/04326/2019, PTDC/MAR-EST/6053/2014,Biodiversa/0004/2015, (DL 57/2016/CP1361/CT0010), SFRH/BSAB/150485/2019info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Long-term monitoring of temperate macroalgal assemblages inside and outside a No take marine reserve

Macroalgal communities have an essential role in the shallow benthic habitats of temperate seas, where changes in their composition can resonate through entire coastal ecosystems. As all major ecosystems on Earth, algal beds have already been affected by multiple disturbances. Passive conservation tools, such as marine protected areas or No-take zones, have the potential to reduce some of the anthropogenic impacts by limiting human activity. However, without a good knowledge of the natural community dynamics, it is not easy to discern between changes fruit of the intrinsic variability of biological communities and the ones caused by human-related stressors. In this study, we evaluated the natural variability of macroalgal communities' composition inside and outside a Mediterranean No-Take marine reserve during 15 years. We described their temporal dynamics considering their main drivers and we tested the effect of protection in seaweed beds. We did not find differences either in the composition of the macroalgal assemblages or the total algal cover between protected and nonprotected locations over the fifteen years of study. Nevertheless, we observed a positive effect of the protection increasing the cover of some specific species, such as the canopy-forming Treptacantha elegans. Our results highlight the importance of obtaining long-term data in ecological studies to better understand the natural variability of marine communities. Accordingly, a robust understanding of the community dynamics would help us to avoid misinterpretations between 'impacted' or 'in-recovery' communities when recovery times are longer than the study periods

Divergent responses to warming of two common co-occurring Mediterranean bryozoans

Climate change threatens the structure and function of marine ecosystems, highlighting the importance of understanding the response of species to changing environmental conditions. However, thermal tolerance determining the vulnerability to warming of many abundant marine species is still poorly understood. In this study, we quantified in the field the effects of a temperature anomaly recorded in the Mediterranean Sea during the summer of 2015 on populations of two common sympatric bryozoans, Myriapora truncata and Pentapora fascialis. Then, we experimentally assessed their thermal tolerances in aquaria as well as different sublethal responses to warming. Differences between species were found in survival patterns in natural populations, P. fascialis showing significantly lower survival rates than M. truncata. The thermotolerance experiments supported field observations: P. fascialis started to show signs of necrosis when the temperature was raised to 25-26 °C and completely died between 28-29 °C, coinciding with the temperature when we observed first signs of necrosis in M. truncata. The results from this study reflect different responses to warming between these two co-occurring species, highlighting the importance of combining multiple approaches to assess the vulnerability of benthic species in a changing climate world

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 del medi marí al Parc Natural del Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter. Memòria 2016

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 del Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter de l’any 2016, tal i com consta al plec de prescripcions amb expedient PTOP-2016-451 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