Digital observations through Structure from Motion photogrammetry reveal impact from sediment load on local corals in Mindelo, Cabo Verde

Gigli, Federico Maria

http://hdl.handle.net/10400.1/19118

Use this identifier to reference this record.

Name:	Description:	Size:	Format:
TESIDOCUMENTO FINALE DA CONSEGNARE.pdf		13.03 MB	Adobe PDF	Download

Send Feedback

Authors

Gigli, Federico Maria

Advisor(s)

Engelena, Aschwin

Serrão, Ester

Mascarenhas, Guilherme

Freitas, Rui

Abstract(s)

O impacto do homem na natureza tem sido cada vez mais drástico nos últimos anos. Como os habitats marinhos pouco profundos estão a ser especialmente ameaçados ao longo das últimas décadas. Fenómenos como a construção intensiva perto das zonas costeiras, assim como a libertação descontrolada de sedimentos nas águas costeiras, podem levar a danos muito graves com um impacto directo em todos os organismos que vivem perto dessas zonas. Os recifes de coral, para além de representarem um dos mais diversos habitats do nosso planeta, são também locais chave para a conservação e preservação de outras formas de vida. Os grandes peixes pelágicos, muitas vezes essenciais tanto para a economia local como para a subsistência de muitas populações que vivem perto do mar, dependem diretamente do bem-estar destes ecossistemas. Para além disso, as águas pouco profundas representam também um importante local de segurança onde os organismos aquáticos passam muito frequentemente as fases iniciais das suas vidas antes de se deslocarem para maiores profundidades. A conservação destas zonas deve ser considerada um requisito fundamental, especialmente para os países menos desenvolvidos próximos do mar, cujas economias dependem estritamente do bem-estar das águas que os rodeiam. A monitorização destas áreas, bem como a criação de áreas marinhas protegidas que englobam a linha costeira, deve ser levada a sério para que as gerações futuras possam usufruir dos benefícios trazidos pelo mar. Este estudo aborda o problema geral da perturbação de habitats marinhos como os corais tropicais devido a gestão terrestre que causa acumulação de sedimentos sobre os habitats marinhos. Para estudar esta questão foi considerada uma pequena área chamada 'Enseada de Coral' (16° 53' 48" N; 24° 59' 34") localizada ao longo das costas do Mindelo, São Vicente, Cabo Verde. A área deste estudo é de especial importância não só do ponto de vista turístico, sendo as suas águas tranquilas visitadas diariamente por banhistas locais, mas também do ponto de vista da biodiversidade, uma vez que uma grande quantidade e variedade de organismos vive nas suas águas. Até à data, foram contadas mais de 500 espécies diferentes de organismos na Enseada, muitas delas endémicas de Cabo Verde ou apenas dessa área. Esta zona, bem como a praia da Laginha que a rodeia, sofreram nos últimos anos transformações substanciais derivadas da área da construção, sendo uma das últimas o derrame de um tubo de drenagem de águas pluviais que, durante a estação das chuvas, liberta uma grande quantidade de sedimentos sobre os organismos que vivem perto dela. Neste estudo, quisemos mostrar como, os corais duros que estão mais próximos desta drenagem estão mais ameaçados. Em particular, foram tidos em consideração dois parâmetros de medição, a percentagem de cobertura de coral e o número de colónias presentes. Para realizar o estudo, a área acima mencionada foi dividida em três áreas diferentes mais pequenas, de 10x50 m cada, sendo a primeira a mais próxima da fonte de perturbação e a terceira a mais distante. Estas áreas foram então subdivididas em 5 sub-áreas diferentes de 10x10 m cada. Neste estudo, foi utilizada uma técnica inovadora de monitorização chamada estrutura a partir do movimento, que envolve a criação de mapas bidimensionais, e se desejado modelos tridimensionais, do fundo do mar a partir de imagens individuais. Para o sucesso do estudo, foram recolhidas inúmeras imagens subaquáticas e depois, com a ajuda de um software chamado Agisoft Metashape, estas imagens foram fundidas para criar estes mapas. No total foram criados quinze mapas diferentes, um para cada um dos quadrados 10x10 em cada uma das três áreas. Para a criação de cada mapa, foram geralmente recolhidas entre 2000-3000 fotografias. Os dados necessários para realizar os testes estatísticos foram então extraídos utilizando o software TagLab, que, através da utilização dos seus comandos, permitiu a extrapolação de dados importantes, tais como o número de colónias de coral presentes dentro dos quadrados e a área superficial de cada coral individual. Os resultados deste estudo mostraram que a percentagem de cobertura de coral aumenta à medida que nos afastamos da perturbação. Por conseguinte, as áreas de controlo, mais afastadas da perturbação, mostraram uma maior percentagem de cobertura de corais do que a zona mais afetada pela sedimentação. Além disso, o número de colónias também aumentou com o afastamento da fonte de perturbação. Tanto o número de colónias como o tamanho dos corais aumentam com o afastamento da fonte de perturbação, mesmo dentro da própria primeira área junto à fonte de sedimentos. Isto pode significar que à medida que a profundidade aumenta, a percentagem de danos nos corais diminui, provavelmente devido a uma maior taxa de dispersão de sedimentos. Os corais Siderastrea representaram o coral mais resistente a estas condições, pois as suas colónias foram as maiores e mais numerosas, sugerindo que este coral tem mais capacidade adaptativa a estas condições de sedimentação do que os outros. Finalmente, os resultados também mostraram que a segunda área parece ser a "mais saudável". De facto, esta área, apesar de ter menos colónias, tem, em média, corais maiores e a percentagem de cobertura de coral é maior do que em qualquer outra área. As causas da maior cobertura de corais e do maior tamanho dos corais nesta área central relativamente à outra área longe das perturbações pelos sedimentos são desconhecidas. A comunidade de coral que vive nas águas que circundam o arquipélago de Cabo Verde ´e muito rica, mas existe pouca informação científica publicada relacionada com este tema. Este estudo representa o primeiro do seu género realizado nas águas deste arquipélago e procura salientar a importância e utilidade da monitorização de através de cartografia digital, para zonas com habitats rochosos cobertos de povoamentos biológicos que podem ser cartografados por fotografia digital. Cabo Verde é um hotspot de corais marinhos para esta costa Atlântica de África. A riqueza da biodiversidade marinha que se encontra nestas ilhas torna esta uma área importante a preservar, e a sua monitorização ativa é crucial para enriquecer o nosso conhecimento sobre os organismos que nelas vivem. Este estudo pioneiro cria uma linha de base cartográfica detalhada que dá início a uma possível série de futuras atividades de monitorização. Espera-se que as informações recolhidas de forma continuada ao longo do tempo a larga escala ajudarão a preservar o recife de coral, fornecendo e enriquecendo o conhecimento científico que guie as decisões de gestão e conservação sobre este lugar especial. Em particular, procura-sesensibilizar para a riqueza desta baía apesar de estar numa zona muito urbana, tendo em vista a criação de uma área marinha protegida no futuro.

Land-based pollution and unregulated construction practices are two of the major threats to shallow water ecosystems. In most coral communities, the percentage of scleractinian coral has dropped dramatically in recent years. Although many nations are undertaking large-scale monitoring programs, in many developing countries, the damage to these habitats is often ignored due to either a lack of information or lack of resources needed to monitor these ecosystems. This study aimed to assess the effects of sediment loads on coral communities, by comparing coral community structure across areas with different degrees of impact. For this purpose, an innovative technique called ‘Structure from Motion’ was used, to verify the level of damage induced by a rainwater pipe pouring sediment onto a small coral community adjacent to it, in Mindelo, São Vicente, Cabo Verde. Through the use of this technique, it was possible to obtain large photomosaics of three different areas, divided in a total of 15 different plots, each covering 100 m2 of the benthic habitat. 4223 coral colonies were identified, mapped and classified, successfully delimiting their surface areas. The findings revealed that, in the areas closest to the source of disturbance, coral show a lower size and lower colonies number. However, this tendency seems to lessen as one moves further away from the source, not only in distance but also in depth, indicating that the sediments disperse more easily with depth. This study represents one of the first attempts to monitor the benthic community in Cape Verde and the only one of its kind as a methodology in this area. It is necessary for these studies to be carried out consistently, to ensure the proper preservation of marine ecosystems, which are essential for the wellbeing of the people living in their vicinity.