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Publication
Factors influencing the diving behavior of juvenile green turtles in shallow mangrove creeks in the Bahamas
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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Animal-borne devices (= bio-loggers) have revolutionized marine megafauna research. Nevertheless, there is limited data on how bio-logger attachment and handling stress affect animals. This study used animal-borne cameras with time-depth recorders to examine short term diving behavior (< 210 min) and the factors driving dive duration in juvenile green turtles (Chelonia mydas) in understudied shallow water habitats (< 5 m depth) in The Bahamas. We compared the behavior of 58 turtles with bio-loggers to 25 non-handled turtles observed by Unoccupied Aerial Vehicles (UAVs), which do not cause panic in turtles. After release, turtles spent 70-80% of their time swimming with a mean dive duration of 45.3 ± 34.3 seconds (SD). Over 90 min, dive duration increased while swimming time decreased until stabilizing. However, the UAV data was similar to turtle behavior immediately after bio-logger deployment, suggesting that bio-loggers and handling stress influence diving behavior for at least 90 min. Afterward, the effect of bio-loggers either: (1) has a small effect and UAVs may produce biased data on “natural” turtle behavior or (2) a longer period of data collection (> 3h) is necessary for turtles to return to non-handled behaviors. This study recorded some of the shortest mean dive durations observed for juvenile green turtles (66.43 ± 75.85 seconds SD). Maximum dive depth, breath duration, and mean temperature exhibited a statistically significant positive effect on dive duration. Longer breath duration provided more oxygen, allowing longer and deeper dives. Tidal patterns increased temperature when the turtles were already relaxed, which prolonged dive duration despite typically raising metabolic rates. The likelihood of active behavior decreased throughout the dive duration while resting increased, reflecting oxygen use: active behaviors require more oxygen, shortening dives, while resting allows longer dives. In conclusion, juvenile green turtles in shallow waters do not perform long dives, and (2) dive duration is influenced by breath duration and activity patterns.
O desenvolvimento de dispositivos de transporte de animais (também conhecidos como bio loggers) revolucionou o estudo de animais que podem ser difíceis de seguir visualmente, como a megafauna marinha. De facto, a utilização de bio-loggers permite-nos gerar dados sobre os movimentos livres, o comportamento e o ambiente envolvente de qualquer organismo suficientemente grande para se coloar um dispositivo de bio-logging. No entanto, embora a utilização de bio-loggers em ecologia tenha aumentado rapidamente nas últimas décadas, este aumento não foi acompanhado por um crescimento semelhante nos estudos que investigam os potenciais impactos associados à utilização de bio-loggers em animais selvagens. O nosso objetivo é, então, colmatar esta lacuna no conhecimento científico, pasando por estudar mais aprofundadamenteo impacto dos padrões de comportamento e de mergulho em tartarugas verdes juvenis (Chelonia mydas) em Eleuthera, nas Bahamas, através da instalação de câmaras transportadas pelos animais com gravadores incorporados de tempo e profundidade (TDR). Compreender como e durante quanto tempo, o comportamento das tartarugas verdes juvenis é afetado pela instalação de dispositivos de registo biológico permite-nos compreender melhor como interpretar os dados dos dispositivos de registo biológico para obter informações sobre os padrões de comportamento “naturais” destes animais. Devido ao facto de as tartarugas marinhas terem pulmões e terem de estar à superfície da água para respirar, uma componente chave para compreender o seu comportamento é, então, estudar os seus padrões de mergulho. Como a duração do mergulho destes animais está intrinsecamente ligada às suas reservas de oxigénio, é de esperar que os animais que inalam mais ar para os pulmões sejam capazes de mergulhar durante mais tempo. No entanto, uma maior quantidade de ar nos pulmões aumentará também a flutuabilidade do animal. Este facto pode constituir um desafio em habitats de águas pouco profundas (uma vez que, de outro modo, a flutuabilidade do animal diminuiria com a profundidade), pois os animais com flutuabilidade positiva podem gastar mais energia para se manterem submersos e não conseguirem descansar em profundidade. Assim, é possível que as tartarugas marinhas em habitats de águas pouco profundas inspirem menos ar e, por conseguinte, tenham períodos de mergulho mais curtos do que em habitats mais profundos. Além disso, factores como os padrões de atividade e as temperaturas podem também desempenhar um papel fundamental na duração do mergulho, afectando as taxas metabólicas e o consumo de oxigénio. No entanto até à presente data, terão efetuados poucos estudos sobre os padrões de mergulho das tartarugas marinhas em habitats de águas pouco profundas, provavelmente devido à dificuldade de identificar mergulhos individuais a partir de dados TDR nestes sistemas. Um objetivo secundário deste estudo foi a utilização de dados TDR em combinação com câmaras transportadas por animais para caraterizar os factores que determinam os padrões comportamentais de mergulho em juvenis de tartarugas verdes em sistemas de águas pouco profundas (< 5 m de profundidade). Para tal, instalaram-se bio-registadores compostos por uma câmara e um TDR em 58 tartarugas verdes juvenis na ilha de Eleuthera, nas Bahamas. Cada instalação registada durou até 210 min (intervalo: 122 a 202,5 min) com uma duração média de filmagem de 180 ± 17 min SD. Além disso, utilizaram-se veículos aéreos não tripulados (UAVs) para gerar dados de “controlo” para 25 tartarugas que não tinham sido manipuladas previamente mas que se encontravam nos mesmos habitats. Cada registo durou cerca de 20 min (intervalo: 10 a 20 min) com uma duração média de 15 ± 2,93 min SD. Utilizaram-se as filmagens das câmaras para classificar o comportamento das tartarugas exibido em cada segundo numa de seis categorias: natação, subida à superfície, repouso, alimentação, socialização e outros comportamentos (por exemplo, cavar ou rastejar). Ao procurar padrões de comportamento ao longo do tempo, utilizaram-se os presentes dados para determinar o efeito da instalação e retenção do bio-logger. Avaliou-se ainda o efeito do tamanho do corpo nestas análises, separando as tartarugas em duas classes de tamanho com base no seu Comprimento Reto da Carapaça (SCL): “pequeno” (≤ 50 cm SCL) e “grande” (> 50 cm SCL). Para examinar os factores chave que determinam a duração do mergulho, foram utilizados Modelos Lineares Generalizados Mistos (GLMMs) numa abordagem Bayesiana para avaliar o impacto da profundidade máxima do mergulho, da temperatura média, da duração da inalação pré mergulho e dos padrões de atividade na duração do mergulho. Os dados obtidos pelas câmaras revelaram que nos primeiros 30 minutos após a libertação, as tartarugas passaram entre 70 e 80% do seu tempo a nadar e tiveram uma duração média de mergulho de 45,3 ± 34,3 segundos (SD). Entre 30 e 90 minutos, a percentagem de tempo passado a nadar diminuiu à medida que o tempo de repouso e a duração dos mergulhos aumentaram até atingir um patamar estável. No entanto, os dados de “controlo” obtidos a partir do UAV indicaram que o tempo passado a nadar e as durações dos mergulhos eram mais comparáveis aos comportamentos observados imediatamente após a instalação dos bio registadores do que após atingido o patamar. Além disso, não foram identificadas diferenças estatisticamente significativas na duração do mergulho entre as duas categorias de tamanho. A nossa hipótese é que: (1) os efeitos da instalação do bio-logger no comportamento das tartarugas são insignificantes após 90 minutos, mas os dados do UAV são tendenciosos (ou porque há uma tendência para recolher amostras de tartarugas que não estão a descansar ou porque a presença do UAV aumenta a taxa de natação das tartarugas próximas) ou (2) é necessário um período mais longo de recolha de dados (> 3h) para que os comportamentos das tartarugas regressem a níveis não manipulados, uma vez que o comportamento das tartarugas pode eventualmente regressar aos níveis relatados pelo UAV. Este estudo registou algumas das durações médias de mergulho mais curtas observadas em tartarugas verdes juvenis. Quando comparado com outros estudos sobre tartarugas verdes que mergulham em habitats mais profundos, este facto apoia a nossa hipótese de que as tartarugas em habitats de águas pouco profundas podem limitar a quantidade de ar inalado antes de um mergulho para as ajudar a manter a flutuabilidade neutra. Este resultado foi também apoiado pelas análises de regressão gama. Contudo, apesar da profundidade máxima de mergulho neste estudo ter sido de 6,1 m, observou-se um efeito positivo significativo da profundidade na duração do mergulho. Além disso, também se observou que durante o mergulho, houve um efeito significativamente positivo da temperatura média e da duração da inspiração antes do mergulho. Relativamente à temperatura média, seria de esperar uma diminuição da duração do mergulho com temperaturas mais elevadas. Nono entanto, os nossos resultados contradizem esta previsão. Este resultado pode resultar da influência dos padrões de maré no local de estudo. As tartarugas foram libertadas, na sua maioria, durante um período em que a maré estava a baixar, resultando numa transição da água fria do oceano para a água quente do mangal, e num aumento da temperatura para as tartarugas marinhas. A descida da maré ocorreu aproximadamente uma hora após a libertação das tartarugas, altura em que as tartarugas tiveram tempo suficiente para relaxar, e a duração do mergulho aumentou, apesar do aumento da temperatura. Os nossos resultados releveram também que as durações de mergulho mais curtas estão associadas a uma maior probabilidade de comportamento ativo e a uma menor probabilidade de comportamento de repouso. Taxas de atividade mais elevadas aumentam provavelmente o consumo de oxigénio, diminuindo a duração dos mergulhos. Em suma, pode concluir-se que : (1) as curtas durações de mergulho observadas em sistemas de águas pouco profundas podem estar associadas à manutenção de flutuabilidade neutra ou negativa, (2) as tartarugas marinhas podem prolongar a duração do mergulho inalando várias vezes antes de um mergulho, e (3) os padrões de atividade são um fator significativo que determina a duração do mergulho em sistemas de águas pouco profundas.
O desenvolvimento de dispositivos de transporte de animais (também conhecidos como bio loggers) revolucionou o estudo de animais que podem ser difíceis de seguir visualmente, como a megafauna marinha. De facto, a utilização de bio-loggers permite-nos gerar dados sobre os movimentos livres, o comportamento e o ambiente envolvente de qualquer organismo suficientemente grande para se coloar um dispositivo de bio-logging. No entanto, embora a utilização de bio-loggers em ecologia tenha aumentado rapidamente nas últimas décadas, este aumento não foi acompanhado por um crescimento semelhante nos estudos que investigam os potenciais impactos associados à utilização de bio-loggers em animais selvagens. O nosso objetivo é, então, colmatar esta lacuna no conhecimento científico, pasando por estudar mais aprofundadamenteo impacto dos padrões de comportamento e de mergulho em tartarugas verdes juvenis (Chelonia mydas) em Eleuthera, nas Bahamas, através da instalação de câmaras transportadas pelos animais com gravadores incorporados de tempo e profundidade (TDR). Compreender como e durante quanto tempo, o comportamento das tartarugas verdes juvenis é afetado pela instalação de dispositivos de registo biológico permite-nos compreender melhor como interpretar os dados dos dispositivos de registo biológico para obter informações sobre os padrões de comportamento “naturais” destes animais. Devido ao facto de as tartarugas marinhas terem pulmões e terem de estar à superfície da água para respirar, uma componente chave para compreender o seu comportamento é, então, estudar os seus padrões de mergulho. Como a duração do mergulho destes animais está intrinsecamente ligada às suas reservas de oxigénio, é de esperar que os animais que inalam mais ar para os pulmões sejam capazes de mergulhar durante mais tempo. No entanto, uma maior quantidade de ar nos pulmões aumentará também a flutuabilidade do animal. Este facto pode constituir um desafio em habitats de águas pouco profundas (uma vez que, de outro modo, a flutuabilidade do animal diminuiria com a profundidade), pois os animais com flutuabilidade positiva podem gastar mais energia para se manterem submersos e não conseguirem descansar em profundidade. Assim, é possível que as tartarugas marinhas em habitats de águas pouco profundas inspirem menos ar e, por conseguinte, tenham períodos de mergulho mais curtos do que em habitats mais profundos. Além disso, factores como os padrões de atividade e as temperaturas podem também desempenhar um papel fundamental na duração do mergulho, afectando as taxas metabólicas e o consumo de oxigénio. No entanto até à presente data, terão efetuados poucos estudos sobre os padrões de mergulho das tartarugas marinhas em habitats de águas pouco profundas, provavelmente devido à dificuldade de identificar mergulhos individuais a partir de dados TDR nestes sistemas. Um objetivo secundário deste estudo foi a utilização de dados TDR em combinação com câmaras transportadas por animais para caraterizar os factores que determinam os padrões comportamentais de mergulho em juvenis de tartarugas verdes em sistemas de águas pouco profundas (< 5 m de profundidade). Para tal, instalaram-se bio-registadores compostos por uma câmara e um TDR em 58 tartarugas verdes juvenis na ilha de Eleuthera, nas Bahamas. Cada instalação registada durou até 210 min (intervalo: 122 a 202,5 min) com uma duração média de filmagem de 180 ± 17 min SD. Além disso, utilizaram-se veículos aéreos não tripulados (UAVs) para gerar dados de “controlo” para 25 tartarugas que não tinham sido manipuladas previamente mas que se encontravam nos mesmos habitats. Cada registo durou cerca de 20 min (intervalo: 10 a 20 min) com uma duração média de 15 ± 2,93 min SD. Utilizaram-se as filmagens das câmaras para classificar o comportamento das tartarugas exibido em cada segundo numa de seis categorias: natação, subida à superfície, repouso, alimentação, socialização e outros comportamentos (por exemplo, cavar ou rastejar). Ao procurar padrões de comportamento ao longo do tempo, utilizaram-se os presentes dados para determinar o efeito da instalação e retenção do bio-logger. Avaliou-se ainda o efeito do tamanho do corpo nestas análises, separando as tartarugas em duas classes de tamanho com base no seu Comprimento Reto da Carapaça (SCL): “pequeno” (≤ 50 cm SCL) e “grande” (> 50 cm SCL). Para examinar os factores chave que determinam a duração do mergulho, foram utilizados Modelos Lineares Generalizados Mistos (GLMMs) numa abordagem Bayesiana para avaliar o impacto da profundidade máxima do mergulho, da temperatura média, da duração da inalação pré mergulho e dos padrões de atividade na duração do mergulho. Os dados obtidos pelas câmaras revelaram que nos primeiros 30 minutos após a libertação, as tartarugas passaram entre 70 e 80% do seu tempo a nadar e tiveram uma duração média de mergulho de 45,3 ± 34,3 segundos (SD). Entre 30 e 90 minutos, a percentagem de tempo passado a nadar diminuiu à medida que o tempo de repouso e a duração dos mergulhos aumentaram até atingir um patamar estável. No entanto, os dados de “controlo” obtidos a partir do UAV indicaram que o tempo passado a nadar e as durações dos mergulhos eram mais comparáveis aos comportamentos observados imediatamente após a instalação dos bio registadores do que após atingido o patamar. Além disso, não foram identificadas diferenças estatisticamente significativas na duração do mergulho entre as duas categorias de tamanho. A nossa hipótese é que: (1) os efeitos da instalação do bio-logger no comportamento das tartarugas são insignificantes após 90 minutos, mas os dados do UAV são tendenciosos (ou porque há uma tendência para recolher amostras de tartarugas que não estão a descansar ou porque a presença do UAV aumenta a taxa de natação das tartarugas próximas) ou (2) é necessário um período mais longo de recolha de dados (> 3h) para que os comportamentos das tartarugas regressem a níveis não manipulados, uma vez que o comportamento das tartarugas pode eventualmente regressar aos níveis relatados pelo UAV. Este estudo registou algumas das durações médias de mergulho mais curtas observadas em tartarugas verdes juvenis. Quando comparado com outros estudos sobre tartarugas verdes que mergulham em habitats mais profundos, este facto apoia a nossa hipótese de que as tartarugas em habitats de águas pouco profundas podem limitar a quantidade de ar inalado antes de um mergulho para as ajudar a manter a flutuabilidade neutra. Este resultado foi também apoiado pelas análises de regressão gama. Contudo, apesar da profundidade máxima de mergulho neste estudo ter sido de 6,1 m, observou-se um efeito positivo significativo da profundidade na duração do mergulho. Além disso, também se observou que durante o mergulho, houve um efeito significativamente positivo da temperatura média e da duração da inspiração antes do mergulho. Relativamente à temperatura média, seria de esperar uma diminuição da duração do mergulho com temperaturas mais elevadas. Nono entanto, os nossos resultados contradizem esta previsão. Este resultado pode resultar da influência dos padrões de maré no local de estudo. As tartarugas foram libertadas, na sua maioria, durante um período em que a maré estava a baixar, resultando numa transição da água fria do oceano para a água quente do mangal, e num aumento da temperatura para as tartarugas marinhas. A descida da maré ocorreu aproximadamente uma hora após a libertação das tartarugas, altura em que as tartarugas tiveram tempo suficiente para relaxar, e a duração do mergulho aumentou, apesar do aumento da temperatura. Os nossos resultados releveram também que as durações de mergulho mais curtas estão associadas a uma maior probabilidade de comportamento ativo e a uma menor probabilidade de comportamento de repouso. Taxas de atividade mais elevadas aumentam provavelmente o consumo de oxigénio, diminuindo a duração dos mergulhos. Em suma, pode concluir-se que : (1) as curtas durações de mergulho observadas em sistemas de águas pouco profundas podem estar associadas à manutenção de flutuabilidade neutra ou negativa, (2) as tartarugas marinhas podem prolongar a duração do mergulho inalando várias vezes antes de um mergulho, e (3) os padrões de atividade são um fator significativo que determina a duração do mergulho em sistemas de águas pouco profundas.
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Keywords
Animal-borne cameras UAVs Bio-loggers handling stress Dive duration Sea turtles