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Variability in the effect of climate variables on the reproductive outputs of sea turtles that share nesting grounds
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Abstract(s)
Climate change is expected to impact animals whose life history traits are reliant on environmental parameters. This is the case for sea turtles, who lay their eggs at temperate and tropical beaches and have the development of their embryos dependent on environmental conditions at their nesting grounds. Understanding how sea turtles reproduction will be impacted by climate change is crucial to guide effective management and help maintaining sea turtle populations. Studies that have explored the effects of local climate variables on sea turtles reproductive outputs have focused on individual species, with no research to date comparing effects across species that nest at the same location and under similar conditions. We address this knowledge gap by comparing the effects of climate variables on nests from different species at shared nesting grounds. We used Generalized Additive Models (GAMs) to explore how air temperature, sand temperature, precipitation and humidity affect reproductive outputs of in situ nests of loggerhead (Caretta caretta), leatherback (Dermochelys coriacea), hawksbill (Eretmochelys imbricata) and olive ridley (Lepidochelys olivacea) sea turtles. Our results show variability in the response of species that nest at the same location with the same seasonality. We conclude that embryos response to local climate is also species specific and therefore, conservation efforts at nesting grounds should take into consideration not only the conditions at each site but also the requirements of each species.
As alterações climáticas, provocadas pelas emissões de gases com efeito de estufa induzidas pelo homem, estão a perturbar significativamente os sistemas climáticos da Terra e a manifestar-se através do aumento das temperaturas globais e da alteração dos padrões meteorológicos. Prevê-se que estas alterações afectem todos os ecossistemas, sendo particularmente vulneráveis as espécies cujos ciclos de vida e desenvolvimento estão diretamente ligados às condições ambientais. As várias regiões e ecossistemas do mundo sofrem diferentes níveis de impacte. Na maioria das regiões, as alterações climáticas traduzem se em alterações das temperaturas ou dos padrões de precipitação e dos ciclos hidrológicos. Estas perturbações são alarmantes, uma vez que aumentam a frequência de fenómenos meteorológicos extremos, secas prolongadas, aceleram o recuo dos glaciares e a desertificação. Em consequência, muitas espécies estão ameaçadas nos seus habitats históricos, com algumas delas a deslocarem as suas áreas de distribuição tradicionais e a migrarem em direção aos pólos, à medida que seguem condições ambientais mais adequadas ao seu metabolismo, aos seus hábitos de alimentação ou de acasalamento. Quando as condições ambientais se tornam desfavoráveis, estes organismos passam a estar em condições metabólicas sub ótimas. Dada a sua dependência dos parâmetros ambientais e a sua limitada capacidade de adaptação em tempo real, prevê-se que os organismos ectotérmicos sejam particularmente afetados pelas alterações climáticas. As tartarugas marinhas são importantes ectotérmicas marinhas que desempenham papéis importantes tanto nos seus locais de alimentação como de reprodução. Estão particularmente em risco com as alterações climáticas, uma vez que os seus processos reprodutivos dependem das condições ambientais nos seus locais de nidificação. Depositam os seus ovos em praias temperadas e tropicais e o sexo das crias é determinado pela temperatura da areia durante o parte da incubação: temperaturas mais elevadas produzem fêmeas, enquanto temperaturas mais baixas produzem machos. Os ovos devem ser incubados num intervalo de temperatura estreito (~25°C a 35°C), fora do qual os embriões não se desenvolvem e o sucesso da eclosão diminui significativamente. A temperatura também afecta a aptidão e a qualidade iv da incubação e outros fatores, como a precipitação e os níveis de humidade, afetam as taxas de eclosão ou a capacidade de os recém-nascidos emergirem dos ninhos. Dada a sua dependência dos parâmetros ambientais, todas as espécies de tartarugas marinhas serão direta e indiretamente afectadas pelas alterações climáticas, com impactos que variam em termos geográficos, temporais e entre espécies e populações. Embora as tartarugas marinhas tenham demonstrado alguma capacidade de adaptação às flutuações ambientais, é provável que o ritmo acelerado das atuais alterações climáticas ultrapasse a sua capacidade de contrariar essas alterações e ameace a viabilidade das suas populações. Os esforços de conservação nos locais de nidificação estão a implementar estratégias como o sombreamento, a rega ou a relocalização dos ninhos, numa tentativa de proporcionar condições ótimas para os ninhos e atenuar os efeitos das variações climáticas nas praias onde as condições climáticas estão a mudar. Para orientar uma gestão eficaz e precisa das praias de nidificação, é crucial compreender o efeito das variações climáticas nas diferentes espécies de tartarugas marinhas e adaptar a gestão às especificidades de cada zona de nidificação. As investigações realizadas até à data que exploraram os efeitos das variações climáticas nos ninhos in situ encontraram variabilidade entre espécies e locais, mas os trabalhos centraram-se sempre numa única espécie. Por conseguinte, ainda não é claro se todas as diferentes espécies de tartarugas marinhas reagem de forma diferente a variações no seu ambiente local ou se esta variabilidade pode ser atribuída às diferentes condições climáticas registadas nos locais estudados. Para reduzir esta lacuna de conhecimento, esta tese propõe expandir a investigação anterior e explorar a forma como as variações no clima local afectam os ninhos de espécies que partilham o mesmo local de nidificação. Uma hipótese é que as respostas dos embriões são semelhantes em todas as espécies e que os efeitos do clima local dependem principalmente das caraterísticas do local onde os ovos são postos. A segunda hipótese é que as respostas são também específicas de cada espécie e que este facto deve ser tido em conta na implementação da gestão dos locais de nidificação. Utilizamos dados históricos de ninhos de tartarugas marinhas coletados entre 2013 e 2020 pela Fundação Projeto Tamar, o instituto Brasileiro de conservação marinha, em três v importantes praias de nidificação, de quatro espécies diferentes de tartarugas marinhas: a tartaruga cabeçuda (Caretta caretta), a tartaruga-de-couro (Dermochelys coriacea), a tartaruga-de-pente (Eretmochelys imbricata) e a tartaruga-oliva (Lepidochelys olivacea). Os dados consistem em coordenadas geográficas, data de postura, data de eclosão, número de ovos eclodidos e não eclodidos por ninho e número de ovos eclodidos que emergiram dos ninhos. A partir desses dados foi possível determinar o sucesso da eclosão e as taxas de emergência para cada ninho. Apenas os ninhos com dados climáticos locais disponíveis de forma consistente antes e durante toda a incubação foram incluídos no estudo. Também não foram incluídos ninhos que sofreram predação ou afetados por tempestades. Obtivemos dados climáticos locais (temperatura e humidade do ar e precipitação) das estações meteorológicas costeiras mais próximas, fornecidos pelo site do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). As temperaturas da areia foram obtidas a partir de data loggers instalados nos locais de estudo. Foram usados testes não-paramétricos para comparar os resultados entre espécies e locais e Modelos Aditivos Generalizados (GAMs) para examinar a influência das variáveis climáticas nos resultados obtidos em diferentes escalas temporais, até dois meses antes da postura dos ovos até à data de eclosão. Encontrámos uma variabilidade significativa nos resultados entre locais dentro da mesma espécie e entre espécies que partilham o mesmo local com a mesma sazonalidade e clima semelhante. Isto indica que a resposta dos embriões é também específica por espécie e que este facto deve ser tido em conta quando se implementam estratégias de conservação e gestão nos locais de desova. Todos os quatro preditores climáticos locais (temperatura e humidade do ar, precipitação e temperatura da areia) tiveram uma influência significativa e cumulativa nos ninhos, mas o ajuste dos GAMs diminuiu com tamanhos de amostra maiores, sugerindo que outros parâmetros não incluídos no estudo influenciam significativamente este tipo de resultados. Dada a variabilidade dos nossos resultados, esperamos que as quatro espécies de tartarugas marinhas sejam afectadas de forma diferente pelas projecções de alterações climáticas. Neste contexto, é crucial uma compreensão sólida de tais interações para desenvolver intervenções de conservação adequadas e mitigar os efeitos que a mudança dos padrões climáticos terá sobre as espécies que dependem de parâmetros ambientais. Este estudo visa contribuir para uma base de informação que ajudará a prever impactos futuros e a orientar a gestão de importantes áreas de nidificação de tartarugas marinhas.
As alterações climáticas, provocadas pelas emissões de gases com efeito de estufa induzidas pelo homem, estão a perturbar significativamente os sistemas climáticos da Terra e a manifestar-se através do aumento das temperaturas globais e da alteração dos padrões meteorológicos. Prevê-se que estas alterações afectem todos os ecossistemas, sendo particularmente vulneráveis as espécies cujos ciclos de vida e desenvolvimento estão diretamente ligados às condições ambientais. As várias regiões e ecossistemas do mundo sofrem diferentes níveis de impacte. Na maioria das regiões, as alterações climáticas traduzem se em alterações das temperaturas ou dos padrões de precipitação e dos ciclos hidrológicos. Estas perturbações são alarmantes, uma vez que aumentam a frequência de fenómenos meteorológicos extremos, secas prolongadas, aceleram o recuo dos glaciares e a desertificação. Em consequência, muitas espécies estão ameaçadas nos seus habitats históricos, com algumas delas a deslocarem as suas áreas de distribuição tradicionais e a migrarem em direção aos pólos, à medida que seguem condições ambientais mais adequadas ao seu metabolismo, aos seus hábitos de alimentação ou de acasalamento. Quando as condições ambientais se tornam desfavoráveis, estes organismos passam a estar em condições metabólicas sub ótimas. Dada a sua dependência dos parâmetros ambientais e a sua limitada capacidade de adaptação em tempo real, prevê-se que os organismos ectotérmicos sejam particularmente afetados pelas alterações climáticas. As tartarugas marinhas são importantes ectotérmicas marinhas que desempenham papéis importantes tanto nos seus locais de alimentação como de reprodução. Estão particularmente em risco com as alterações climáticas, uma vez que os seus processos reprodutivos dependem das condições ambientais nos seus locais de nidificação. Depositam os seus ovos em praias temperadas e tropicais e o sexo das crias é determinado pela temperatura da areia durante o parte da incubação: temperaturas mais elevadas produzem fêmeas, enquanto temperaturas mais baixas produzem machos. Os ovos devem ser incubados num intervalo de temperatura estreito (~25°C a 35°C), fora do qual os embriões não se desenvolvem e o sucesso da eclosão diminui significativamente. A temperatura também afecta a aptidão e a qualidade iv da incubação e outros fatores, como a precipitação e os níveis de humidade, afetam as taxas de eclosão ou a capacidade de os recém-nascidos emergirem dos ninhos. Dada a sua dependência dos parâmetros ambientais, todas as espécies de tartarugas marinhas serão direta e indiretamente afectadas pelas alterações climáticas, com impactos que variam em termos geográficos, temporais e entre espécies e populações. Embora as tartarugas marinhas tenham demonstrado alguma capacidade de adaptação às flutuações ambientais, é provável que o ritmo acelerado das atuais alterações climáticas ultrapasse a sua capacidade de contrariar essas alterações e ameace a viabilidade das suas populações. Os esforços de conservação nos locais de nidificação estão a implementar estratégias como o sombreamento, a rega ou a relocalização dos ninhos, numa tentativa de proporcionar condições ótimas para os ninhos e atenuar os efeitos das variações climáticas nas praias onde as condições climáticas estão a mudar. Para orientar uma gestão eficaz e precisa das praias de nidificação, é crucial compreender o efeito das variações climáticas nas diferentes espécies de tartarugas marinhas e adaptar a gestão às especificidades de cada zona de nidificação. As investigações realizadas até à data que exploraram os efeitos das variações climáticas nos ninhos in situ encontraram variabilidade entre espécies e locais, mas os trabalhos centraram-se sempre numa única espécie. Por conseguinte, ainda não é claro se todas as diferentes espécies de tartarugas marinhas reagem de forma diferente a variações no seu ambiente local ou se esta variabilidade pode ser atribuída às diferentes condições climáticas registadas nos locais estudados. Para reduzir esta lacuna de conhecimento, esta tese propõe expandir a investigação anterior e explorar a forma como as variações no clima local afectam os ninhos de espécies que partilham o mesmo local de nidificação. Uma hipótese é que as respostas dos embriões são semelhantes em todas as espécies e que os efeitos do clima local dependem principalmente das caraterísticas do local onde os ovos são postos. A segunda hipótese é que as respostas são também específicas de cada espécie e que este facto deve ser tido em conta na implementação da gestão dos locais de nidificação. Utilizamos dados históricos de ninhos de tartarugas marinhas coletados entre 2013 e 2020 pela Fundação Projeto Tamar, o instituto Brasileiro de conservação marinha, em três v importantes praias de nidificação, de quatro espécies diferentes de tartarugas marinhas: a tartaruga cabeçuda (Caretta caretta), a tartaruga-de-couro (Dermochelys coriacea), a tartaruga-de-pente (Eretmochelys imbricata) e a tartaruga-oliva (Lepidochelys olivacea). Os dados consistem em coordenadas geográficas, data de postura, data de eclosão, número de ovos eclodidos e não eclodidos por ninho e número de ovos eclodidos que emergiram dos ninhos. A partir desses dados foi possível determinar o sucesso da eclosão e as taxas de emergência para cada ninho. Apenas os ninhos com dados climáticos locais disponíveis de forma consistente antes e durante toda a incubação foram incluídos no estudo. Também não foram incluídos ninhos que sofreram predação ou afetados por tempestades. Obtivemos dados climáticos locais (temperatura e humidade do ar e precipitação) das estações meteorológicas costeiras mais próximas, fornecidos pelo site do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). As temperaturas da areia foram obtidas a partir de data loggers instalados nos locais de estudo. Foram usados testes não-paramétricos para comparar os resultados entre espécies e locais e Modelos Aditivos Generalizados (GAMs) para examinar a influência das variáveis climáticas nos resultados obtidos em diferentes escalas temporais, até dois meses antes da postura dos ovos até à data de eclosão. Encontrámos uma variabilidade significativa nos resultados entre locais dentro da mesma espécie e entre espécies que partilham o mesmo local com a mesma sazonalidade e clima semelhante. Isto indica que a resposta dos embriões é também específica por espécie e que este facto deve ser tido em conta quando se implementam estratégias de conservação e gestão nos locais de desova. Todos os quatro preditores climáticos locais (temperatura e humidade do ar, precipitação e temperatura da areia) tiveram uma influência significativa e cumulativa nos ninhos, mas o ajuste dos GAMs diminuiu com tamanhos de amostra maiores, sugerindo que outros parâmetros não incluídos no estudo influenciam significativamente este tipo de resultados. Dada a variabilidade dos nossos resultados, esperamos que as quatro espécies de tartarugas marinhas sejam afectadas de forma diferente pelas projecções de alterações climáticas. Neste contexto, é crucial uma compreensão sólida de tais interações para desenvolver intervenções de conservação adequadas e mitigar os efeitos que a mudança dos padrões climáticos terá sobre as espécies que dependem de parâmetros ambientais. Este estudo visa contribuir para uma base de informação que ajudará a prever impactos futuros e a orientar a gestão de importantes áreas de nidificação de tartarugas marinhas.
Description
Keywords
Sea turtles Climate change Hatching success Emergence rate Reproductive outputs Scientific modeling