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Publication
Cetacean distribution and habitat modelling in the NE Atlantic Ocean
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Authors
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Abstract(s)
The world's ocean, central to life on our planet, is rapidly deteriorating due to human activities. Cetaceans, many of which hold the position of apex predators, play a pivotal role in upholding the integrity of marine ecosystems, serving as indicators of ecosystem health and productivity. However, the conservation of these species is hindered by the scarcity of available data concerning their occurrence and distribution patterns. Ecological niche models are useful in studying habitat suitability concerning the environmental preferences of the species. Combining data from platforms of opportunity and citizen science can overcome difficulties in collecting marine data. This study aimed to model habitat suitability for the most sighted cetacean species: the short-beaked common dolphin (Delphinus delphis), common bottlenose dolphin (Tursiops truncatus), fin whale (Balaenoptera physalus), and minke whale (Balaenoptera acutorostrata) in the Algarve region, South Portugal. Seasonal habitat preference for the target species was investigated using the Maximum Entropy Model for the period 2019-2022. The results show that cetaceans are highly dependent on the coastal habitats of the Algarve, likely due to upwelling events and notable topographic features such as capes, that lead to resource-rich waters. For the short-beaked common dolphin, chlorophyll-a concentration was a key predictor, reflecting prey availability. Models revealed distribution differences between inshore and offshore populations of the common bottlenose dolphin. Fin whales use this area as a migratory corridor, moving between high latitude feeding grounds and low latitude breeding grounds. Minke whales are considered residents in Portuguese waters, present year-round but more reported in spring and summer. Given the great importance of cetaceans for the planet’s well-being and the rapid increase in economic activities in the Algarve, these findings should influence future marine protected area plans to preserve the biodiversity and associated cultural and economic benefits.
A presença humana estendeu-se a todas as partes dos oceanos da Terra, provocando a rápida deterioração dos ecossistemas marinhos devido às alterações climáticas e às atividades antropogénicas. Esta degradação pode conduzir estes ecossistemas a um ponto de instabilidade, afectando as comunidades naturais e os serviços vitais que prestam à humanidade. Para evitar tais resultados, as estratégias de conservação e gestão devem basear-se nos conhecimentos científicos mais recentes sobre a ecologia das espécies. Os cetáceos, que englobam as baleias de barbas, e as baleias com dentes, representam o maior grupo de mamíferos marinhos. Muitas destas espécies são predadores de topo, desempenhando um papel crucial na manutenção da integridade dos ecossistemas marinhos, refletindo a sua saúde e produtividade. No domínio marinho, as actividades humanas exercem um impacto mais significativo nos ecossistemas costeiros, sendo os predadores marinhos de topo, como muitas das espécies de cetáceos, particularmente vulneráveis devido às suas características e história de vida. Quando estas espécies se encontram nas regiões costeiras, enfrentam ameaças como a degradação do habitat, as capturas acessórias, a deplecção de presas, o turismo e a poluição. Dada a complexidade do ambiente oceânico, a sua compreensão e gestão constituem um desafio. Muitos estudos têm-se concentrado na ecologia e no estado de conservação destes predadores de topo, que podem actuar como espécies emblemáticas, importantes para a decisão de medidas de conservação e indicadoras de biodiversidade. As evidências apoiam a ideia de que a protecção destes predadores de topo e dos seus habitats aumenta a biodiversidade e a saúde geral do ecossistema, tornando-os componentes cruciais da gestão marinha e dos esforços de conservação. A região costeira do Atlântico Ibérico tem águas produtivas com variadas características topográficas que albergam uma vasta gama de espécies de cetáceos. Devido ao aumento das atividades marítimo-turísticas no Algarve, que impõe pressão sobre o habitat, esta área necessita de estudos de ecologia de cetáceos para possíveis futuras medidas de conservação. Os estudos de distribuição das espécies, nomeadamente, a modelação do nicho ecológico, permitem conhecer os comportamentos ecológicos e os padrões de distribuição geográfica. As embarcações comerciais de observação de cetáceos e as iniciativas de ciência cidadã podem fornecer dados valiosos para apoiar estes estudos, ultrapassando os desafios na recolha de dados. Esses desafios são essencialmente o acesso a embarcações que realizem saídas com elevada frequência semanal. A identificação de habitats adequados com elevada abundância de espécies pode ajudar a inverter o declínio das populações de cetáceos causado pela interferência humana. O estudo teve como objetivo estabelecer modelos de nicho ecológico para o golfinho-comum-de-bico-curto, o roaz-corvineiro e duas baleias de barbas (baleia-comum e baleia-anã) no Atlântico Norte, focando os seus padrões de distribuição sazonal ao longo das águas costeiras do Sul de Portugal. Esta investigação é particularmente significativa, uma vez que, tanto quanto sabemos, é a primeira a incorporar a modelação de habitat para baleias de barbas nesta região.Esta investigação analisou dados recolhidos ao longo de quatro anos por embarcações comerciais de observação de cetáceos e plataformas de ciência. Foram utilizados modelos de nicho ambiental para identificar os factores que afectam a distribuição dos cetáceos na região, identificando habitats que poderão requerer esforços de gestão e conservação. Espera-se que os resultados contribuam para a identificação de potenciais áreas fundamentais para os cetáceos nas águas costeiras do sul de Portugal continental. A investigação foi efectuada na região do Algarve uma área que apresenta diferentes profundidades de zonas costeiras, incluindo o Parque Natural da Ria Formosa, e de mar aberto, influenciadas por diferentes sistemas de marés e de correntes oceânicas. Foram recolhidos dados sobre golfinhos-comuns-de-bico-curto (Delphinus delphis), roaz-corvineiro (Tursiops truncatus), baleias-comuns (Balaenoptera physalus) e baleias-anãs (Balaenoptera acutorostrata) a partir de embarcações comerciais de observação de cetáceos, plataformas de ciência cidadã e observações a partir de terra, de 2019 a 2022. Variáveis ecológicas, como latitude, longitude, sazonalidade, batimetria, declive batimétrico, distância à costa, temperatura da superfície do mar e concentração de clorofila-a, foram utilizadas para modelar as preferências sazonais de habitat. A preferência de habitat para as espécies-alvo foi investigada utilizando Modelo de Entropia Máxima. A importância relativa das variáveis ambientais foi avaliada utilizando a importância da permutação, e a exatidão do modelo final foi avaliada utilizando a área sob o parâmetro da curva do receptor-operador. Foram criados modelos de nicho ambiental para as espécies-alvo com base em dados de 2139 avistamentos de golfinhos-comuns-de-bico-curto, 1087 de roaz-corvineiro e 128 de baleias de barbas (comum e anã É de realçar que a maioria dos avistamentos ocorreu durante o verão e a primavera. Uma vez que as observações são oportunisticas e se desenrolam com mais intensidade nos meses em que há mais turistas. A análise de colinearidade não indicou correlações fortes entre as variáveis de previsão. Os modelos foram inicialmente executados com todos os cinco fatores de previsão, reduzindo-os gradualmente com base na sua importância relativa. Os modelos demonstraram um excelente desempenho preditivo, com valores médios do parâmetro da curva do recetor-operador superiores a 0,9. Apesar do excelente desempenho do modelo, foram registadas algumas limitações como sejam o uso de presenças, em vez de presenças-ausências, e os enviesamentos sazonal e geográfico. Os modelos de presença-ausência são mais precisos na estimativa da distribuição real das espécies. No entanto, para espécies altamente móveis e oceânicas, a obtenção de registos de ausência reais constitui um desafio particularmente complicado de ultrapassar. Os conjuntos de dados oportunistas das plataformas de observação estão limitados às zonas costeiras onde operam as empresas de observação de cetáceos. Este enviesamento costeiro pode afetar o desempenho preditivo dos modelos fora da área de estudo e afetar a precisão global do modelo. Os esforços de amostragem do estudo foram influenciados pelos operadores turísticos, com uma maior recolha de dados durante a época de verão. Desafios como a pandemia de COVID-19 também contribuíram para a limitação do número da recolha de dados. Para o golfinho-comum-de-bico-curto, a concentração de clorofila a foi um preditor-chave da distribuição, refletindo a disponibilidade de presas. O habitat de Sagres mostrou uma adequação distinta, provavelmente devido a fortes eventos de upwelling que influenciam a abundância de presas. A preferência por águas mais quentes no inverno, em torno do Cabo de Santa Maria, também foi destacada. No caso do roaz-corvineiro, foram observadas diferenças de habitat entre as populações costeiras e offshore, com factores como a distância à costa e a batimetria a desempenharem papéis significativos. A população offshore esteve presente durante todo o ano ao longo da isóbata de 200 m. As águas costeiras do Cabo de Santa Maria apresentaram uma elevada aptidão para esta espécie durante todo o ano, o que pode ser devido à elevada biodiversidade e produtividade causada pela Ria Formosa. Os golfinhos roazes são conhecidos por habitarem águas costeiras pouco profundas e entrarem nas lagoas em busca de alimento. No que respeita às baleias de barbas, os modelos realçaram o carácter migratório destas espécies. Os resultados sugerem que as águas algarvias servem de corredor migratório para as baleias-comuns, que se deslocam entre zonas de alimentação a alta latitude e zonas de reprodução a baixa latitude. Ao contrário das baleias-comuns, as baleias-anãs são consideradas residentes nas águas portuguesas. Estiveram presentes durante todo o ano, mas foram mais registadas na primavera e no verão. Tendem a preferir águas mais profundas, no limite da plataforma continental. As áreas altamente adequadas em torno dos cabos de São Vicente e Santa Maria podem ser áreas atrativas para as baleias de barbas devido a eventos de afloramento e disponibilidade de presas. O estudo realça a forte dependência das espécies de cetáceos dos habitats costeiros da região do Algarve, caracterizados por eventos de upwelling significativos e características topográficas proeminentes que conduzem a águas ricas em recursos biológicos. Apesar das limitações registadas, as plataformas oportunisticas de observação, como os barcos de observação de cetáceos e a ciência cidadã, podem fornecer dados valiosos. Dado o declínio da biodiversidade e da saúde dos ecossistemas, é necessária mais investigação para compreender melhor a relação entre a distribuição geográfica das espécies e os habitats mais adequados para os cetáceos. Tal conhecimento pode ajudar a implementar medidas de conservação eficazes e a regular melhor as actividades humanas nos ‘hotspots’ de cetáceos.
A presença humana estendeu-se a todas as partes dos oceanos da Terra, provocando a rápida deterioração dos ecossistemas marinhos devido às alterações climáticas e às atividades antropogénicas. Esta degradação pode conduzir estes ecossistemas a um ponto de instabilidade, afectando as comunidades naturais e os serviços vitais que prestam à humanidade. Para evitar tais resultados, as estratégias de conservação e gestão devem basear-se nos conhecimentos científicos mais recentes sobre a ecologia das espécies. Os cetáceos, que englobam as baleias de barbas, e as baleias com dentes, representam o maior grupo de mamíferos marinhos. Muitas destas espécies são predadores de topo, desempenhando um papel crucial na manutenção da integridade dos ecossistemas marinhos, refletindo a sua saúde e produtividade. No domínio marinho, as actividades humanas exercem um impacto mais significativo nos ecossistemas costeiros, sendo os predadores marinhos de topo, como muitas das espécies de cetáceos, particularmente vulneráveis devido às suas características e história de vida. Quando estas espécies se encontram nas regiões costeiras, enfrentam ameaças como a degradação do habitat, as capturas acessórias, a deplecção de presas, o turismo e a poluição. Dada a complexidade do ambiente oceânico, a sua compreensão e gestão constituem um desafio. Muitos estudos têm-se concentrado na ecologia e no estado de conservação destes predadores de topo, que podem actuar como espécies emblemáticas, importantes para a decisão de medidas de conservação e indicadoras de biodiversidade. As evidências apoiam a ideia de que a protecção destes predadores de topo e dos seus habitats aumenta a biodiversidade e a saúde geral do ecossistema, tornando-os componentes cruciais da gestão marinha e dos esforços de conservação. A região costeira do Atlântico Ibérico tem águas produtivas com variadas características topográficas que albergam uma vasta gama de espécies de cetáceos. Devido ao aumento das atividades marítimo-turísticas no Algarve, que impõe pressão sobre o habitat, esta área necessita de estudos de ecologia de cetáceos para possíveis futuras medidas de conservação. Os estudos de distribuição das espécies, nomeadamente, a modelação do nicho ecológico, permitem conhecer os comportamentos ecológicos e os padrões de distribuição geográfica. As embarcações comerciais de observação de cetáceos e as iniciativas de ciência cidadã podem fornecer dados valiosos para apoiar estes estudos, ultrapassando os desafios na recolha de dados. Esses desafios são essencialmente o acesso a embarcações que realizem saídas com elevada frequência semanal. A identificação de habitats adequados com elevada abundância de espécies pode ajudar a inverter o declínio das populações de cetáceos causado pela interferência humana. O estudo teve como objetivo estabelecer modelos de nicho ecológico para o golfinho-comum-de-bico-curto, o roaz-corvineiro e duas baleias de barbas (baleia-comum e baleia-anã) no Atlântico Norte, focando os seus padrões de distribuição sazonal ao longo das águas costeiras do Sul de Portugal. Esta investigação é particularmente significativa, uma vez que, tanto quanto sabemos, é a primeira a incorporar a modelação de habitat para baleias de barbas nesta região.Esta investigação analisou dados recolhidos ao longo de quatro anos por embarcações comerciais de observação de cetáceos e plataformas de ciência. Foram utilizados modelos de nicho ambiental para identificar os factores que afectam a distribuição dos cetáceos na região, identificando habitats que poderão requerer esforços de gestão e conservação. Espera-se que os resultados contribuam para a identificação de potenciais áreas fundamentais para os cetáceos nas águas costeiras do sul de Portugal continental. A investigação foi efectuada na região do Algarve uma área que apresenta diferentes profundidades de zonas costeiras, incluindo o Parque Natural da Ria Formosa, e de mar aberto, influenciadas por diferentes sistemas de marés e de correntes oceânicas. Foram recolhidos dados sobre golfinhos-comuns-de-bico-curto (Delphinus delphis), roaz-corvineiro (Tursiops truncatus), baleias-comuns (Balaenoptera physalus) e baleias-anãs (Balaenoptera acutorostrata) a partir de embarcações comerciais de observação de cetáceos, plataformas de ciência cidadã e observações a partir de terra, de 2019 a 2022. Variáveis ecológicas, como latitude, longitude, sazonalidade, batimetria, declive batimétrico, distância à costa, temperatura da superfície do mar e concentração de clorofila-a, foram utilizadas para modelar as preferências sazonais de habitat. A preferência de habitat para as espécies-alvo foi investigada utilizando Modelo de Entropia Máxima. A importância relativa das variáveis ambientais foi avaliada utilizando a importância da permutação, e a exatidão do modelo final foi avaliada utilizando a área sob o parâmetro da curva do receptor-operador. Foram criados modelos de nicho ambiental para as espécies-alvo com base em dados de 2139 avistamentos de golfinhos-comuns-de-bico-curto, 1087 de roaz-corvineiro e 128 de baleias de barbas (comum e anã É de realçar que a maioria dos avistamentos ocorreu durante o verão e a primavera. Uma vez que as observações são oportunisticas e se desenrolam com mais intensidade nos meses em que há mais turistas. A análise de colinearidade não indicou correlações fortes entre as variáveis de previsão. Os modelos foram inicialmente executados com todos os cinco fatores de previsão, reduzindo-os gradualmente com base na sua importância relativa. Os modelos demonstraram um excelente desempenho preditivo, com valores médios do parâmetro da curva do recetor-operador superiores a 0,9. Apesar do excelente desempenho do modelo, foram registadas algumas limitações como sejam o uso de presenças, em vez de presenças-ausências, e os enviesamentos sazonal e geográfico. Os modelos de presença-ausência são mais precisos na estimativa da distribuição real das espécies. No entanto, para espécies altamente móveis e oceânicas, a obtenção de registos de ausência reais constitui um desafio particularmente complicado de ultrapassar. Os conjuntos de dados oportunistas das plataformas de observação estão limitados às zonas costeiras onde operam as empresas de observação de cetáceos. Este enviesamento costeiro pode afetar o desempenho preditivo dos modelos fora da área de estudo e afetar a precisão global do modelo. Os esforços de amostragem do estudo foram influenciados pelos operadores turísticos, com uma maior recolha de dados durante a época de verão. Desafios como a pandemia de COVID-19 também contribuíram para a limitação do número da recolha de dados. Para o golfinho-comum-de-bico-curto, a concentração de clorofila a foi um preditor-chave da distribuição, refletindo a disponibilidade de presas. O habitat de Sagres mostrou uma adequação distinta, provavelmente devido a fortes eventos de upwelling que influenciam a abundância de presas. A preferência por águas mais quentes no inverno, em torno do Cabo de Santa Maria, também foi destacada. No caso do roaz-corvineiro, foram observadas diferenças de habitat entre as populações costeiras e offshore, com factores como a distância à costa e a batimetria a desempenharem papéis significativos. A população offshore esteve presente durante todo o ano ao longo da isóbata de 200 m. As águas costeiras do Cabo de Santa Maria apresentaram uma elevada aptidão para esta espécie durante todo o ano, o que pode ser devido à elevada biodiversidade e produtividade causada pela Ria Formosa. Os golfinhos roazes são conhecidos por habitarem águas costeiras pouco profundas e entrarem nas lagoas em busca de alimento. No que respeita às baleias de barbas, os modelos realçaram o carácter migratório destas espécies. Os resultados sugerem que as águas algarvias servem de corredor migratório para as baleias-comuns, que se deslocam entre zonas de alimentação a alta latitude e zonas de reprodução a baixa latitude. Ao contrário das baleias-comuns, as baleias-anãs são consideradas residentes nas águas portuguesas. Estiveram presentes durante todo o ano, mas foram mais registadas na primavera e no verão. Tendem a preferir águas mais profundas, no limite da plataforma continental. As áreas altamente adequadas em torno dos cabos de São Vicente e Santa Maria podem ser áreas atrativas para as baleias de barbas devido a eventos de afloramento e disponibilidade de presas. O estudo realça a forte dependência das espécies de cetáceos dos habitats costeiros da região do Algarve, caracterizados por eventos de upwelling significativos e características topográficas proeminentes que conduzem a águas ricas em recursos biológicos. Apesar das limitações registadas, as plataformas oportunisticas de observação, como os barcos de observação de cetáceos e a ciência cidadã, podem fornecer dados valiosos. Dado o declínio da biodiversidade e da saúde dos ecossistemas, é necessária mais investigação para compreender melhor a relação entre a distribuição geográfica das espécies e os habitats mais adequados para os cetáceos. Tal conhecimento pode ajudar a implementar medidas de conservação eficazes e a regular melhor as actividades humanas nos ‘hotspots’ de cetáceos.
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